La patata europea senza segreti: identificato il genoma

Le patate sono un alimento base per oltre 1,3 miliardi di persone. Ma nonostante la loro importanza per la sicurezza alimentare globale, i successi riproduttivi sono stati modesti. Alcune delle cultivar di patate più popolari sono state allevate molti decenni fa. La ragione di questo successo limitato è il genoma complesso della patata: ci sono quattro copie del genoma in ogni cellula invece di due. Ciò mette in discussione l'allevamento tradizionale basato sull'ibridazione. Un team guidato dal professor Korbinian Schneeberger, capo del gruppo di ricerca Genome Plasticity and Computational Genetics presso LMU e il Max Planck Institute for Plant Breeding Research, ha ora fatto un importante passo avanti. Come riportano i ricercatori sulla rivista Nature, sono stati in grado di ricostruire il genoma di dieci cultivar storiche di patate. Hanno quindi usato questa conoscenza per sviluppare un metodo che renderebbe molto più facile e veloce ricostruire ulteriori genomi di patate.

In collaborazione con i ricercatori dell'Università di Wageningen, l'Istituto Leibniz di Genetica delle Piante e Ricerca sulle Piante di Ritaglio (IPK) a Gros-Losewitz, e l'Università Xi'an Jiaotong in Cina, il team ha selezionato varietà storiche, alcune delle quali erano già coltivate nel XVIII secolo. "Dal momento che queste patate provengono da un momento in cui i programmi di allevamento europei stavano iniziando, volevamo capire quanta diversità esiste in queste patate per comprendere il potenziale genetico delle nostre patate", afferma Schneeberger. La risposta è stata: non molto. Il pool genetico della patata è estremamente limitato. Le dieci varietà di patate coprivano circa l’85% della variabilità genetica di tutte le moderne patate europee.

Le patate furono importate dal Sud America dal XVI secolo in poi. Il numero di persone diverse era basso e la maggior parte non era in grado di far fronte alle condizioni europee. Questo pool genetico ridotto è stato poi ulteriormente diminuito dalle malattie. L'esempio più famoso è l'epidemia di piaga tardiva della patata del 1840, che ha causato il collasso dei raccolti e ha portato a carestie catastrofiche, in particolare in Irlanda, ma anche nel resto d'Europa.

Allo stesso tempo, lo studio ha rivelato - con sorpresa dei ricercatori - che le differenze tra le singole copie cromosomiche possono essere enormi. "Poiché il pool genetico è così limitato, non ci sono molti cromosomi diversi, ma quando i cromosomi differiscono, divergono in una certa misura mai osservata prima nelle piante addomesticate", spiega Schneeberger. “Le differenze sono circa venti volte maggiori che negli esseri umani.” Queste differenze presumibilmente sono sorte prima dell'arrivo della patata in Europa. Le popolazioni indigene del Sud America hanno iniziato ad addomesticare le patate circa 10.000 anni fa, e le differenze sono probabilmente il risultato dell'incrocio tra specie selvatiche.

Infine, i ricercatori hanno sviluppato un nuovo approccio che può essere utilizzato per analizzare i genomi delle circa 2.000 patate registrate presso l’Unione Europea. Invece di generare faticosamente i dati necessari per ricostruire un genoma, i dati facilmente generati vengono confrontati con i genomi attualmente noti per determinare quali dei cromosomi conosciuti sono presenti in una cultivar. I ricercatori hanno dimostrato che il loro approccio funziona con la cultivar Russet Burbank, che esiste dal 1908 ed è ancora la varietà standard per le patatine fritte francesi fino ad oggi.