Le risorse genetiche vegetali viste da un chimico.

Nota: si ricorda che le opinioni espresse in questo blog non sono da ascrivere alla SCI o alla redazione ma al solo autore del testo.

a cura di Angela R. Piergiovanni* ( angelarosa.piergiovanni@ibbr.cnr.it)

L’importanza della salvaguardia delle risorse genetiche vegetali (RGV) è da tempo riconosciuta come una priorità a livello planetario. A partire dagli anni venti del XX secolo, un’intensa attività di raccolta condotta nei cinque continenti, ha permesso l’acquisizione di migliaia di campioni (semi, tuberi, bacche, ecc.) rappresentativi della biodiversità sia delle specie di interesse agrario che di quelle selvatiche affini. cnr ibbrParallelamente al reperimento dei campioni, è stata progressivamente costituita una rete mondiale di strutture (gene-bank) deputate sia alla conservazione dei materiali raccolti che al mantenimento nel tempo della loro capacità riproduttiva. Non si deve però incorrere nell’errore di intendere la salvaguardia delle RGV semplicemente come la necessità di conservare campioni delle diverse specie vegetali. Infatti, la variabilità genetica intra-specifica, sebbene meno evidente di quella tra specie, è un tassello essenziale delle attività di salvaguardia. Peraltro, le varietà sviluppate negli ultimi decenni ed oggi largamente coltivate, non sono certo identiche a quelle del passato. Se si ha la fortuna di osservare un appezzamento di terreno coltivato con una vecchia varietà di frumento, ad un osservatore attento, non sfuggirà una certa variabilità morfologica delle piante. Cosa del tutto assente nei campi coltivati con le moderne varietà. In questo contesto è ovvio che il campionamento del materiale rappresentativo di ciascuna specie, coltivata o selvatica che sia, debba seguire precisi criteri perché possa essere raggiunto l’obiettivo di tramandare alle generazioni future non solo le singole specie ma anche la variabilità associata a ciascuna di esse. E qui i punti di vista cambiano.

Un agronomo focalizzerà la sua attenzione sulla variabilità morfologica presente in maniera più o meno marcata all’interno di ciascuna specie. Ad esempio, provate a pensare a quanti tipi di fagioli conoscete: a tegumento bianco, crema, nocciola, nero, borlotti con vari tipi di striature; a seme tondeggiante, reniforme o ovale. Se poi prendete in esame la pianta esistono tipi nani e rampicanti, diverse forme del baccello e del colore del fiore e così via. Un genetista obietterà che campioni morfologicamente molto simili possono differenziarsi apprezzabilmente a livello del genoma ed anche questa diversità, sia pure non visibile in modo immediato, è preziosa e va conservata. Un fitopatologo avrà come obiettivo preservare i biotipi di ciascuna specie che presentano un diverso grado di resistenza agli attacchi di malattie e insetti.

piante1

Fig. 1. Variabilità morfologica intra-specifica.

Ma quale sarà il punto di vista di un chimico? Prendere in considerazione le parti della pianta che l’uomo utilizza a scopo alimentare, zootecnico, industriale, farmaceutico e così via, e focalizzare l’attenzione sui livelli di accumulo nei diversi tessuti vegetali (foglie, frutti, semi, ecc.) delle molecole direttamente correlate ai diversi usi.

Qualche esempio esplicativo sarà utile a capire questo approccio.

Se parliamo di usi alimentari, è immediato pensare che il valore nutrizionale sia il parametro determinante. Valore nutrizionale vuol dire quantificare il contenuto in macro e micro costituenti (proteine, amido, fibra, minerali, ecc.) delle parti eduli. Accanto a questi componenti vi è però una miriade di altre molecole che possono assumere a loro volta un ruolo di rilievo. Le proteine del frumento, ad esempio, non hanno solo una valenza nutrizionale, poiché le diverse frazioni proteiche che costituiscono il glutine sono determinanti per conferire a ciascuna varietà una maggiore o minore attitudine alla trasformazione. Questo è un aspetto fondamentale poiché il grano, duro o tenero che sia, è alla base dell’alimentazione di gran parte dell’umanità sotto forma di prodotto trasformato (pane, pasta, prodotti da forno, ecc). La presenza o assenza di particolari frazioni proteiche conferisce al glutine proprietà viscoelastiche molto diverse e quindi prodotti finali più o meno appetibili. Questo è ben noto alle industrie di trasformazione sempre alla ricerca del mix varietale ottimale per la preparazione di prodotti di qualità per ciascuna tipologia. La conoscenza del profilo proteico del glutine ha dunque un ruolo rilevante nella salvaguardia della diversità del frumento.

piante2

Fig. 2. Variabilità del profilo elettroforetico delle gliadine, una classe di proteine del glutine di frumento.

Per valutare il valore nutrizionale delle leguminose (ceci, fagioli, lenticchie, fave, piselli, soia, ecc.) è certamente importante il contenuto proteico della granella, ma in aggiunta vanno considerati una serie di composti minoritari, in gran parte sconosciuti ai più ma non certo ad un chimico. La presenza di inibitori dei principali enzimi digestivi (tripsina, chimotripsina, amilasi) nella granella delle leguminose è nota tempo. Questi composti sono stati studiati a lungo mettendoli in relazione sia con la loro capacità di ridurre il valore nutrizionale della granella, aspetto non secondario in campo zootecnico, che con la capacità di conferire ai semi una intrinseca resistenza ai parassiti da magazzino. In tempi recenti, sono emerse interessanti proprietà anti-infiammatorie e anti-cancerogene degli inibitori della tripsina. Questo ha portato ad ipotizzare che un consumo adeguato di leguminose possa avere un effetto positivo sulla salute. Sebbene il livello di questi inibitori nei semi dei legumi sia influenzato dall’andamento climatico stagionale (principalmente stress idrico sofferto dalle piante durante il loro sviluppo), i fattori genetici giocano un ruolo importante nella capacità di accumulo. Semplificando il concetto, all’interno di ogni specie vi sono genotipi che tendenzialmente accumulano alti livelli di inibitori ed altri che si comportano in modo opposto. In presenza di un quadro così complesso è necessario conservare, per ciascuna specie, campioni appartenenti alle due opposte tipologie. Le varietà a basso contenuto di inibitori possono essere privilegiate in ambito zootecnico, mentre vanno opportunamente ponderati i livelli interessanti in ambito alimentare in conseguenza delle predette potenzialità nutraceutiche.

220px-Crambe_Maritima_Estonia

Un esempio di specie coltivata per uso no-food è il crambe. I semi di questa pianta sono molto ricchi in olio (30-40% del peso) la cui particolarità è un contenuto in acido erucico (acido cis-13-docosenoico) compreso tra il 50 ed il 60% degli acidi grassi. Questa composizione rende l’olio di crambe inadatto ad usi alimentari, ma molto utile in ambito industriale. Infatti, la sua composizione è adatta per un impiego nella produzione di emollienti, tensioattivi, lubrificanti e oli biodiesel. In aggiunta l’acido erucico è il precursore dell’erucamide che trova largo impiego nel campo dei polimeri. Come si potrà facilmente intuire, poiché il composto target per il crambe è l’acido erucico, va tutelata la diversità capacità dei vari biotipi di accumularlo nei semi .

Tanti altri esempi potrebbero essere elencati, ma questi pochi, illustrati in modo estremamente sintetico e semplificato, sono esplicativi di come le strategie per la salvaguardia delle RGV abbiano diverse chiavi di lettura e di quale sia l’approccio di un chimico che opera in questo campo.

*Istituto di Bioscienze e Biorisorse (IBBR-CNR) via Amendola 165/a 70126 Bari (Italy) tel 080 5583400

http://ibbr.cnr.it/ibbr/info/people/angela-rosa-piergiovanni

Rispondi

Inserisci i tuoi dati qui sotto o clicca su un'icona per effettuare l'accesso:

Logo WordPress.com

Stai commentando usando il tuo account WordPress.com. Chiudi sessione / Modifica )

Foto Twitter

Stai commentando usando il tuo account Twitter. Chiudi sessione / Modifica )

Foto di Facebook

Stai commentando usando il tuo account Facebook. Chiudi sessione / Modifica )

Google+ photo

Stai commentando usando il tuo account Google+. Chiudi sessione / Modifica )

Connessione a %s...