Applicazioni del genome editing in campo vegetale

In questo elaborato, a seguito della descrizione degli obiettivi che spingono i ricercatori a studiare e creare colture geneticamente modificate, vengono analizzate le tecniche utilizzate per l'ottenimento di tali colture, in modo da poterle confrontare con la metodologia di genome editing CRISPR/Cas9. Questo è un meccanismo di difesa dei batteri, che si basa sul riconoscimento per appaiamento di sequenze di virus o plasmidi, incorporate a seguito di un'infezione, da parte di una sequenza di RNA e sul successivo utilizzo dell'enzima Cas, un'endonucleasi che induce un taglio nella doppia elica del DNA a livello delle suddette sequenze, per distruggere il genoma proveniente da virus. Tale sistema viene utilizzato attualmente nel cosiddetto editing genetico, sfruttando anche la capacità del DNA eucariotico di auto-ripararsi a seguito di lesioni o rotture. A seguire, vengono illustrati alcune applicazioni di questa tecnica. Nel 2018 due gruppi indipendenti di ricercatori hanno tentato la domesticazione de novo del progenitore del pomodoro, Solaum pimpinellifolium, finalizzata a recuperare i tratti utili presenti solo nelle specie selvatiche e ad abbinarli alle caratteristiche agronomiche ottenute con la domesticazione. Per far ciò, i ricercatori hanno individuato i sei geni maggiormente influenzanti la resa e la produttività delle cultivar di pomodoro attualmente in commercio e hanno tentato di inattivarli, modificandoli tramite CRISPR/Cas9 in campioni di S. pimpinellifolium. Questo ha permesso di ottenere linee in gradi di accumulare fino al 500% in più di licopene, rispetto a varietà ampiamente coltivate di Solanum lycopersicum. Un secondo gruppo di ricercatori si è invece concentrato su alcune accessioni di S. pimpinellifolium particolarmente resistenti alla maculatura fogliare, o tolleranti al sale. A seguito di editing genetico in S. pimpinellifolium di quattro loci responsabili della morfologia, della produzione e dell'acido ascorbico, i risultati hanno evidenziato che le piante derivanti da autofecondazione delle linee editate presentavano il fenotipo delle piante domesticate, mantenendo la tolleranza al sale e la resistenza alla maculatura di S. pimpinellifolium. Infine, viene esposto un articolo riguardo al crescente interesse che circonda la capsaicina, il metabolita responsabile della piccantezza. Gli effetti benefici che questo metabolita secondario ha sulla salute umana e l'importanza che la piccantezza ricopre nella cucina di sempre più paesi, hanno spinto i ricercatori a cercare di manipolare geneticamente le specie del genere Capsicum per modificarne il contenuto di capsaicina. Ancora più interessante, è la possibilità di ingegnerizzare il percorso metabolico che porta alla formazione di questa in una specie molto più produttiva e veloce nella crescita, come ad esempio il pomodoro.