Dal farro al grano duro: il genoma racconta la storia del frumento

E’ una storia lunga millenni, quella della pasta, oggi icona del Made in Italy il tutto il mondo. A voler rintracciare le origini, dovremmo partire dal grano duro, la materia prima della pasta, arrivando fino in Mesopotania, migliaia di anni fa. Qui i primi agricoltori cominciarono a selezionare alcune varietà a partire dal farro. Ma solo verso la fine dell’Impero romano il grano duro si diffuse anche in Italia, e oggi è coltivato in tutto il mondo. Ma sul futuro della produzione incombe il riscaldamento globale. Ormai è una corsa contro il tempo per individuare a breve varietà più produttive ed ecosostenibili di grano duro in grado di fare i conti con i cambiamenti climatici e la crescente pressione demografica. Fondamentale è quindi il lavoro appena pubblicato su Nature Genetics da un consorzio internazionale che presenta la sequenza completa dei 14 cromosomi della varietà di frumento duro ‘Svevo’. Lo studio è firmato da oltre 60 autori di 7 diversi paesi – tra cui ricercatori del CNR, dell’Università di Bologna e dell’Università di Bari – coordinati da Luigi Cattivelli del CREA.

Il grano duro e la sfida dei cambiamenti climatici

Nel bacino del Mediterraneo il frumento è la principale fonte di reddito per molti piccoli agricoltori nelle aree marginali dell’Africa settentrionale e del Medio Oriente, ma deve fare i conti con i cambiamenti climatici in atto, già oggi causa di migrazioni, e in generale con i bisogni di una popolazione umana in costante crescita. Per sfamarci avremo bisogno di varietà più produttive ed ecosostenibili, e in grado di garantire un reddito adeguato nelle regioni più a rischio, a cominciare dall’Africa.

Nel genoma studiato – circa 66.000 geni – i ricercatori hanno identificato decine di migliaia di marcatori molecolari che potranno essere utilizzati per la selezione di varietà migliorate di grano duro. Un lavoro fondamentale per tutta la futura attività di miglioramento genetico e anche per l’identificazione e la tutela delle diverse tipologie di frumento tramite la tracciabilità molecolare.

L’evoluzione dal farro al grano

Lo studio ha permesso dicomprendere il processo evolutivo che ha portato dal farro selvatico (progenitore di quello oggi coltivato) al moderno frumento duro. I ricercatori hanno anche individuato un nuovo gene capace di limitare l’accumulo di cadmio nei semi. “La sequenza del genoma apre prospettive totalmente nuove per la filiera del frumento duro”, afferma Luigi Cattivelli, direttore del CREA Genomica e Bioinformatica. “Si potranno identificare geni di grande rilevanza pratica come quelli responsabili della resistenza alle malattie o dell’adattamento alle nuove condizioni climatiche e fornisce il background necessario per una tracciabilità molecolare avanzata di tutte le tipologie di frumento duro e di farro”.

“La disponibilità della sequenza genomica facilita l’identificazione dei geni che regolano la risposta adattativa della pianta alla siccità e la capacità di assorbire acqua e fertilizzanti”, precisa Roberto Tuberosa dell’Università di Bologna e Klaus Mayer dell’Helmholtz Zentrum München, tra gli autori del paper, “consentendo quindi l’utilizzazione della selezione assistita con marcatori per costituire in tempi brevi nuove cultivar più resilienti alle avversità climatiche e più ecocompatibili”.

“Finalmente abbiamo il panorama completo dei geni che codificano per le proteine del glutine in una importante varietà di grano duro”, conclude
Aldo Ceriotti del CNR, “e potremo comprendere quali fattori determinano la qualità tecnologica e nutrizionale delle semole”.

Riferimenti: Nature Genetics