Le prove sul campo nel nord-ovest e nel sud-ovest mostrano che gli alberi di pioppo possono essere geneticamente modificati per ridurre gli impatti negativi sulla qualità dell'aria lasciando il loro potenziale di crescita praticamente invariato, dice un ricercatore dell'Oregon State University che ha collaborato allo studio.

Le scoperte, pubblicato oggi su Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze , sono importanti perché le piantagioni di pioppo coprono 9,4 milioni di ettari a livello globale, più del doppio della terra utilizzata 15 anni fa. I pioppi sono alberi a crescita rapida che sono una fonte di biocarburante e altri prodotti tra cui carta, pallet, compensato e telai di mobili.

Uno svantaggio delle piantagioni di pioppo è che gli alberi sono anche un importante produttore di isoprene, il componente chiave della gomma naturale e un pre-inquinante.

Gli aumenti dell'isoprene influiscono negativamente sulla qualità dell'aria regionale e squilibrano anche il bilancio energetico globale portando a livelli più elevati di produzione di aerosol atmosferico, più ozono nell'aria e maggiore durata del metano. L'ozono e il metano sono gas serra, e l'ozono è anche un irritante per le vie respiratorie.

Pioppo e altri alberi tra cui querce, eucalipto e conifere producono isoprene nelle foglie in risposta a stress climatici come le alte temperature.

Una collaborazione di ricerca guidata da scienziati dell'Università dell'Arizona, l'Istituto di patologia vegetale biochimica in Germania, Portland State University e OSU pioppi geneticamente modificati per non produrre isoprene, poi li hanno testati in prove di tre anni nelle piantagioni dell'Oregon e dell'Arizona.

Hanno scoperto che gli alberi la cui produzione di isoprene è stata soppressa geneticamente non hanno subito alcun effetto negativo in termini di fotosintesi o "produzione di biomassa":erano in grado di produrre carburante e crescere così come gli alberi che producevano isoprene.

Steve Strauss, illustre professore di biotecnologie forestali presso l'OSU College of Forestry, ha detto che ci sono un paio di possibili spiegazioni per i risultati.

Uno è quello, senza la capacità di produrre isoprene, i pioppi modificati sembrano produrre "composti protettivi compensatori".

Un altro è che la maggior parte della crescita degli alberi avviene durante i periodi più freschi dell'anno, quindi stress da calore, che innesca la produzione di isoprene, probabilmente ha poco effetto sulla fotosintesi in quel momento.

"I nostri risultati suggeriscono che le emissioni di isoprene possono essere ridotte senza influire sulla produzione di biomassa nelle piantagioni di foreste temperate, " ha detto Strauss. "Questo è ciò che volevamo esaminare:puoi rifiutare la produzione di isoprene, ed è importante per la produttività della biomassa e per la salute generale delle piante? Sembra che non danneggi in modo significativo. In Arizona, dove fa molto caldo, se l'isoprene fosse importante per la produttività, si presenterebbe in modo sorprendente, ma non lo fece. Le piante sono intelligenti:compenseranno e faranno qualcosa di diverso se necessario".

In questo studio, gli scienziati hanno utilizzato uno strumento di ingegneria genetica noto come interferenza dell'RNA. RNA, acido ribonucleico, trasmette le istruzioni di codifica delle proteine ​​dal DNA di ciascuna cellula, acido desossiribonucleico, che contiene il codice genetico dell'organismo.

"L'interferenza dell'RNA è come una vaccinazione:innesca un meccanismo naturale e altamente specifico per cui vengono soppressi bersagli specifici, siano essi l'RNA di virus o geni endogeni, " ha detto Strauss. "Puoi farlo anche con CRISPR a livello di DNA, e di solito funziona anche meglio."

CRISPR, abbreviazione di "brevi ripetizioni palindromiche raggruppate regolarmente interspaziate, " prende di mira tratti specifici di codice genetico per l'editing del DNA in posizioni esatte.

"Potresti anche fare la stessa cosa attraverso l'allevamento convenzionale, " Disse Strauss. "Sarebbe molto meno efficiente e preciso, e potrebbe essere un incubo per gli allevatori che potrebbero aver bisogno di rivalutare tutto il loro germoplasma ed eventualmente escludere di conseguenza le loro cultivar più produttive, ma si potrebbe fare".

L'autore corrispondente Russ Monson dell'Università dell'Arizona ha affermato che lo studio pone le basi per la futura ricerca sull'isoprene, anche in diversi ambienti di coltivazione.

"Il fatto che le cultivar di pioppo possano essere prodotte in modo da migliorare gli impatti atmosferici senza ridurre significativamente la produzione di biomassa ci dà molto ottimismo, " Monson ha detto. "Ci stiamo impegnando verso una maggiore sostenibilità ambientale mentre sviluppiamo fonti di biomassa su scala di piantagioni che possono servire come alternative ai combustibili fossili. Dobbiamo anche continuare a lavorare per trovare soluzioni agli attuali ostacoli normativi e di mercato che rendono difficili la ricerca su larga scala e gli usi commerciali degli alberi geneticamente modificati".

I sistemi di gestione forestale sostenibile e i loro organismi di certificazione operano partendo dal presupposto che geneticamente modificato equivalga a pericoloso, disse Strauss.

"Se qualcosa è OGM, è colpevole fino a prova contraria nella mente di molti e nei nostri regolamenti odierni, " ha detto. "Queste tecnologie sono nuovi strumenti che richiedono la ricerca scientifica per valutarli e perfezionarli caso per caso. Abbiamo un enorme bisogno di una maggiore produzione di prodotti forestali sostenibili e rinnovabili e di servizi ecologici, e le biotecnologie possono aiutare a soddisfare tale esigenza".