I segreti dell'orzo e la speranza contro i cambiamenti climatici

Grazie a un esperimento iniziato prima della Grande Depressione, i ricercatori dell'Università della California hanno individuato i geni dietro la notevole adattabilità dell’orzo, un ingrediente chiave nella birra e nel whisky. Queste intuizioni potrebbero garantire la sopravvivenza della coltura ceralicola in mezzo ai rapidi cambiamenti climatici.

Coltivato ovunque, dall'Asia e dall'Egitto alla Norvegia e alle montagne delle Ande del Sud America, l'orzo è una delle colture di cereali più importanti del mondo ed è stato così per almeno 12.000 anni. Poiché si è diffuso in tutto il mondo, i cambiamenti casuali al suo DNA gli hanno permesso di sopravvivere in ogni nuova posizione.

È fondamentale identificare i geni che sono cambiati per prevedere quali varietà prospereranno in luoghi ora alle prese con temperature sempre più calde, periodi di siccità più lunghi e tempeste più drammatiche.

"I selezionatori hanno a lungo compreso la necessità di sviluppare colture ben sintonizzate sul loro ambiente locale. Così, un secolo fa, hanno iniziato questo esperimento a Davis, in California, con varietà di orzo provenienti da tutto il mondo con l'obiettivo di identificare varietà adattate localmente", ha detto Dan Koenig, genetista di UC Riverside.

Decine di geni che contribuiscono all'adattabilità dell'orzo sono descritti in un nuovo studio apparso sulla rivista Science.

I ricercatori hanno identificato come la genetica consenta la fioritura esattamente nella finestra giusta, con diversi geni che promuovono la fioritura precoce e altri che riducono la fioritura tardiva.

Identificare questi geni non è stato un processo facile. "Una delle sfide nella comprensione degli adattamenti genetici è che vedere possono essere necessari decenni, dal momento che puoi far crescere solo una generazione di orzo all'anno", ha detto Koenig.

Fortunatamente, Koenig e i suoi colleghi hanno accesso all'esperimento Barley Composite Cross II, iniziato a Davis, in California, nel 1929. È stato avviato per scoprire nuove varietà di orzo per il mercato della California. I selezionatori hanno messo a confronto migliaia di tipi geneticamente distinti di orzo l'uno contro l'altro per decenni a Davis.

Il gruppo di Koenig si è reso conto che questo esperimento poteva essere usato come una macchina del tempo per osservare direttamente il processo di adattamento e per identificare i geni che hanno permesso la sopravvivenza.

“Siamo rimasti scioccati dalla quantità di cambiamenti che si sono verificati in un breve periodo di tempo evolutivo”, ha detto Koenig. La selezione naturale ha completamente rimodellato la diversità genetica in tutto il genoma nella vita di un solo essere umano.

Il team di ricerca sta pianificando ulteriori studi per esaminare i dati sperimentali a lungo termine provenienti da diversi climi, per capire come i tempi di fioritura possano essere sintonizzati in modo diverso.

Durante l'esperimento Davis, la popolazione di piante conteneva varietà da molti luoghi. Mentre si adattavano alla California settentrionale, le piante aumentarono naturalmente la loro resa di quasi il doppio. Tuttavia, questo aumento è ancora inferiore a quello che i selezionatori ottengono con una strategia di selezione manuale.

Poiché l'orzo è geneticamente simile al grano, al riso e al mais, le intuizioni su come sopravviveranno in ambienti così diversi potrebbero essere utilizzate per aiutare questi altri cereali ad adattarsi agli estremi climatici.

Utilizzando la tecnologia moderna come l'ingegneria del genoma e CRISPR, i ricercatori potrebbero cercare di progettare altre colture che fioriscono in tempi specifici e più vantaggiosi.