Produzione di riso biofortificato: dal Golden Rice allo aSTARice

Uno dei problemi che affligge maggiormente le popolazioni dei paesi più poveri è sicuramente la malnutrizione, problema presente sia nei paesi considerati in via di sviluppo sia nei paesi definiti come ¿del terzo mondo¿. In tutti questi paesi la maggior parte della popolazione presenta gravi carenze in macronutrienti e in micronutrienti assunti tramite gli alimenti. In particolare, si riscontra una grave carenza di vitamina A, la quale è essenziale per il corretto funzionamento del sistema immunitario e dell'apparato visivo. Già dagli anni '90 del secolo scorso si è cercato di intervenire per ridurre questo grave problema e il primo metodo impiegato è stato quello della produzione e della diffusione di medicinali contenenti un dosaggio giornaliero di vitamina A. Però, dal momento che sia il costo di produzione che di diffusione di tali medicinali risultava essere troppo elevato, si è deciso di cessare questa attività e di concentrarsi sulla produzione e sull'utilizzo di alimenti biofortificati. Gli alimenti biofortificati sono cibi di origine vegetale nei quali si è intervenuti direttamente sulla pianta con lo scopo di incrementare la sintesi o l'accumulo di micronutrienti di interesse. La prima pianta su cui è stato effettuato tale lavoro è il riso (Oryza sativa), dal quale, negli anni 2000, è stato prodotto il primo riso biofortificato, il Golden rice. Questo è un riso che, a differenza del riso comune, presenta una cariosside di colore giallo anziché bianco, dal momento che, grazie a tecniche di ingegneria genetica, nel suo endosperma è stata riaccesa la via metabolica che porta alla sintesi e all'accumulo di β-carotene. In particolare, sono stati introdotti due geni, la fitoene sintasi (PSY) e la fitoene desaturasi (CrtI). Nel 2018 il lavoro effettuato per dare origine al Golden rice è stato ripreso da un team di ricercatori dell'università della città di Guangzhou, con lo scopo di proseguire la via metabolica del β-carotene, permettendo così al riso di sintetizzare l'astaxantina, un carotenoide appartenente al gruppo delle xantofille. In tale modo è stato creato un nuovo riso biofortificato, l'aSTARice. Il lavoro proposto consiste nell'inserire all'interno del genoma della pianta due geni esogeni coinvolti nella sintesi di astaxantina a partire dal β-carotene, la β-carotene idrossilasi (BHY) e la β-carotene chetolasi (BKT). Oltre a questi sono stati nuovamente inseriti i due geni già utilizzati in precedenza per la produzione del Golden rice, la fitoene sintasi (PSY) e la fitoene desaturasi (CrtI). Una volta ultimata la trasformazione, le piante ottenute sono state analizzate. Da una prima analisi solo visiva si poteva affermare che la trasformazione era avvenuta con successo dal momento che i chicchi di riso presentavano una colorazione arancione intenso tendente al rosso. Successivamente, sono state condotte delle analisi più accurate: tramite l'utilizzo della qRt-PCR si è potuta dimostrare l'effettiva presenza dei geni esogeni aggiunti necessari per la produzione delle astaxantine, in quanto questi quattro geni risultavano largamente espressi, tramite un'analisi HPLC (cromatografia liquida ad alta efficienza) si è dimostrato l'elevato contenuto di questi nuovi carotenoidi sintetizzati all'interno dell'endosperma di riso. Tramite questo lavoro è stato possibile dimostrare che, nell'endosperma di riso, è possibile ricostituire la via metabolica necessaria per la sintesi dei carotenoidi e delle astaxantine avvalendosi di soli quattro geni (BHY, BKT, PSY e CrtI). Questa metodologia di arricchimento inoltre, potrebbe essere utilizzata in futuro per poter migliorare e/o modificare altri cereali. Tramite l'elaborato finale cercherò di sviluppare questi temi e di spiegare al meglio il lavoro di biofortificazione effettuato sul riso che ha portato alla nascita dello aSTARice.