La patata non ha più segreti: decodificato il suo DNA

Quando si acquistano patate in un mercato oggi, gli acquirenti potrebbero tornare a casa con una varietà che era già disponibile più di 100 anni fa. Le varietà di patate tradizionali sono popolari. Eppure questo esempio evidenzia anche una mancanza di diversità tra le varietà di patate predominanti. Tuttavia, questo potrebbe presto cambiare: i ricercatori del gruppo del genetista Korbinian Schneeberger sono stati in grado di generare il primo assemblaggio completo di un genoma di patata. Questo apre la strada all'allevamento di nuove e resistenti varietà.

Soprattutto la bassa diversità rende le piante di patate suscettibili alle malattie. Questo può avere conseguenze drammatiche, come durante la carestia irlandese del 1840, dove per diversi anni quasi l'intero raccolto di patate marcì nel terreno, e milioni di persone in Europa soffrirono la fame semplicemente perché l'unica varietà coltivata non era resistente alla nuova peronospora dei tuberi. Durante la rivoluzione verde degli anni '50 e '60, gli scienziati e i selezionatori di piante sono riusciti a ottenere grandi aumenti nella resa di molte delle nostre principali colture di base come il riso o il grano. Tuttavia, la patata non ha avuto una spinta comparabile, e gli sforzi per selezionare nuove varietà con rendimenti più alti sono rimasti in gran parte senza successo fino ad oggi.

La ragione di ciò è semplice ma si è dimostrata difficile da affrontare: invece di ereditare una copia di ogni cromosoma sia dal padre che dalla madre (come negli esseri umani) le patate ereditano due copie di ogni cromosoma da ogni genitore, il che le rende una specie con quattro copie di ogni cromosoma (tetraploide). Quattro copie di ogni cromosoma significano anche quattro copie di ogni gene, e questo rende molto impegnativo e dispendioso in termini di tempo generare nuove varietà che portino la combinazione desiderata di proprietà individuali; inoltre, le copie multiple di ogni cromosoma rendono anche la ricostruzione del genoma della patata una sfida tecnica molto più grande di quanto non lo sia stata per il genoma umano.

I ricercatori hanno superato questo annoso ostacolo usando un trucco semplice ma elegante. Invece di cercare di differenziare le quattro copie cromosomiche, spesso molto simili tra loro, Korbinian Schneeberger insieme al suo collega Hequan Sun e altri collaboratori hanno aggirato questo problema sequenziando il DNA di un gran numero di singole cellule di polline. A differenza di tutte le altre cellule, ogni cellula di polline contiene solo due copie casuali di ogni cromosoma; questo ha facilitato la ricostruzione della sequenza dell'intero genoma.

Una visione d'insieme della sequenza completa del DNA della patata coltivata ha il potenziale di facilitare enormemente l'allevamento ed è stata un'ambizione degli scienziati e dei selezionatori di piante già da molti anni. Con queste informazioni in mano, gli scienziati possono ora identificare più facilmente le varianti genetiche responsabili di caratteristiche desiderabili o indesiderabili.