Palma da datteri 2,5 anni dopo l'innesto. Il riquadro mostra una regione ingrandita alla base della pianta, con la punta della freccia che punta alla giunzione dell'innesto. Credito:Julian Hibberd
Gli scienziati hanno trovato un nuovo modo per combinare due specie di piante simili all'erba, tra cui banana, riso e grano, utilizzando il tessuto embrionale dei loro semi. La tecnica consente di aggiungere alle piante caratteristiche benefiche, come la resistenza alle malattie o la tolleranza allo stress.
L'innesto è la tecnica di unire il germoglio di una pianta con la radice di un'altra, in modo che continuino a crescere insieme come un'unica pianta. Finora si riteneva impossibile innestare piante erbacee nel gruppo noto come monocotiledoni perché prive di un tipo di tessuto specifico, chiamato cambio vascolare, nel loro fusto.
I ricercatori dell'Università di Cambridge hanno scoperto che i tessuti delle radici e dei germogli prelevati dai semi delle erbe monocotiledoni, che rappresentano i loro primi stadi embrionali, si fondono in modo efficiente. I loro risultati sono pubblicati il 22 dicembre 2021 sulla rivista Nature .
Si stima che circa 60.000 piante siano monocotiledoni; molte sono colture che vengono coltivate su vasta scala, ad esempio riso, grano e orzo.
La scoperta ha implicazioni per il controllo di gravi agenti patogeni presenti nel suolo, tra cui la malattia di Panama, o "Tropical Race 4", che distrugge le piantagioni di banane da oltre 30 anni. Una recente accelerazione nella diffusione di questa malattia ha suscitato timori per la carenza globale di banane.
“Abbiamo ottenuto qualcosa che tutti dicevano fosse impossibile. L'innesto di tessuto embrionale ha un potenziale reale in una gamma di specie simili all'erba. Abbiamo scoperto che anche specie lontanamente imparentate, separate da un profondo tempo evolutivo, sono compatibili con l'innesto", ha affermato il professor Julian Hibberd del Dipartimento di scienze vegetali dell'Università di Cambridge, autore senior del rapporto.
La tecnica consente di innestare efficacemente monocotiledoni della stessa specie e di due specie diverse. L'innesto di tessuti di radici e germogli geneticamente diversi può portare a una pianta con nuove caratteristiche, che vanno dai germogli nani, alla resistenza ai parassiti e alle malattie.
Gli scienziati hanno scoperto che la tecnica era efficace in una gamma di piante coltivate monocotiledoni tra cui ananas, banana, cipolla, agave tequila e palma da datteri. Ciò è stato confermato attraverso vari test, inclusa l'iniezione di colorante fluorescente nelle radici della pianta, da dove è stato visto salire sulla pianta e attraverso la giunzione dell'innesto.
“Ho letto oltre decenni di articoli di ricerca sull'innesto e tutti dicevano che non si poteva fare in monocotiledoni. Sono stato abbastanza testardo da andare avanti - per anni - finché non ho dimostrato che si sbagliavano", ha affermato il dottor Greg Reeves, uno studioso di Gates Cambridge presso il Dipartimento di scienze vegetali dell'Università di Cambridge e primo autore dell'articolo.
Ha aggiunto:“È una sfida urgente rendere importanti colture alimentari resistenti alle malattie che le stanno distruggendo. La nostra tecnica ci consente di aggiungere resistenza alle malattie, o altre proprietà benefiche come la tolleranza al sale, alle piante simili all'erba senza ricorrere a modificazioni genetiche o programmi di allevamento lunghi".
L'industria mondiale delle banane si basa su un'unica varietà, chiamata banana Cavendish, un clone in grado di resistere ai trasporti a lunga distanza. Senza diversità genetica tra le piante, il raccolto ha poca resilienza alle malattie. E le banane Cavendish sono sterili, quindi la resistenza alle malattie non può essere riprodotta nelle generazioni future della pianta. Gruppi di ricerca in tutto il mondo stanno cercando di trovare un modo per fermare la malattia di Panama prima che diventi ancora più diffusa.
L'innesto è stato ampiamente utilizzato fin dall'antichità in un altro gruppo di piante chiamato dicotiledoni. Le colture da frutteto dicotiledoni, tra cui mele e ciliegie, e colture annuali di alto valore, inclusi pomodori e cetrioli, vengono regolarmente prodotte su piante innestate perché il processo conferisce proprietà benefiche, come resistenza alle malattie o fioritura anticipata.
I ricercatori hanno depositato un brevetto per la loro tecnica di innesto attraverso Cambridge Enterprise. Hanno anche ricevuto finanziamenti da Ceres Agri-Tech, una partnership per lo scambio di conoscenze tra cinque importanti università del Regno Unito e tre rinomati istituti di ricerca agricola.
“La malattia di Panama è un enorme problema che minaccia le banane in tutto il mondo. È fantastico che l'Università di Cambridge abbia l'opportunità di svolgere un ruolo nel salvataggio di un raccolto alimentare così importante", ha affermato la dott.ssa Louise Sutherland, direttrice di Ceres Agri-Tech.
Riferimento:"Piante monocotiledoni trapiantate all'interfaccia radice-germoglio embrionale" di Gregory Reeves, Anoop Tripathi, Pallavi Singh, Maximillian R. W. Jones, Amrit K. Nanda, Constance Musseau, Melanie Craze, Sarah Bowden, Joseph F. Walker, Alison R. Bentley, Charles W. Melnyk e Julian M. Hibberd, 22 dicembre 2021, Natura .
DOI:10.1038/s41586-021-04247-y
Ceres Agri-Tech, guidata dall'Università di Cambridge, è stata creata e gestita da Cambridge Enterprise. Ha fornito finanziamenti traslazionali, esperienza di commercializzazione e supporto al progetto, per aumentare la tecnica e migliorarne l'efficienza.
