Il primo fiore del giardino di CRISPR / The first flower of CRISPR garden

Il primo fiore del giardino di CRISPRThe first flower of CRISPR garden


Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

La varietà bianca ottenuta grazie a CRISPR accanto a un fiore nella consueta tonalità colorata (Cortesia Rebecca Harcourt/Tsukuba University) / The white variety obtained thanks to CRISPR next to a flower in the usual colored tones

Un team di ricercatori giapponesi ha usato la tecnica di editing per modificare il colore dei fiori di una pianta ornamentale molto diffusa e amata nel paese. Poiché il fiore risultante è indistinguibile da quello naturale, il risultato aiuterà anche a testare le attitudini della società verso la frontiera più avanzata delle biotecnologie.

La primavera in Giappone ha le tonalità tenui della fioritura dei ciliegi, l’estate però tende a colorarsi di viola e di blu. Nei giardini del Sol Levante infatti è molto diffusa una pianta rampicante detta Asagao, caratterizzata da fiori imbutiformi dalle tonalità vistose.

Il suo nome scientifico è Ipomoea nil e in inglese è conosciuta come “morning glory”, splendore del mattino, perché le sue campane si aprono all’alba per poi richiudersi nel pomeriggio [in Italia è anche nota come "campanella giapponese, N.d.R.]. Nel 2016 i genetisti giapponesi hanno sequenziato il genoma della specie e ora l’hanno usata per traghettare anche la floricultura nell’era di CRISPR, la nuova tecnica di modificazione genetica di precisione che promette di rivoluzionare le scienze della vita.

Sulla carta l’esperimento descritto su "Scientific Reports" appare semplice. Kenta Watanabe dell’Università di Tsukuba e i suoi colleghi hanno usato le forbici molecolari di CRISPR per disattivare il gene chiave per la pigmentazione bluastra, ottenendo delle campane candide.

A complicare il compito c'era il fatto che il gene da spegnere, che codifica per un enzima coinvolto nella biosintesi delle antocianine (DFR-B), è affiancato da due geni molto simili (DFR-A e DFR-C) che rischiavano di diventare dei bersagli alternativi. Invece la tecnica di correzione genetica si è dimostrata efficiente, selettiva e precisa: il 75 delle piante della prima generazione ha prodotto fiori bianchi anziché blu. Una percentuale decisamente buona, che lascia presagire un futuro radioso per CRISPR nella genetica delle piante ornamentali, sia a scopo di ricerca che per le applicazioni commerciali.

Per 
introdurre le componenti di CRISPR nelle cellule vegetali in coltura è stato usato come vettore un batterio delle piante del genere Rhizobium. Quando la prima generazione si è riprodotta in modo naturale, le piante figlie hanno ereditato la mutazione producendo anch’esse fiori bianchi.

Ma in alcune non sono state rinvenute tracce molecolari evidenti della modificazione genetica, nulla che rivelasse l’intervento artificiale dei ricercatori. Insomma il cambiamento introdotto per via biotecnologica è apparso indistinguibile da una mutazione naturale, cosicché i fiori risultanti non possono essere considerati transgenici sulla base delle caratteristiche finali del prodotto.

Oltre a essere un esperimento genetico, dunque, questo studio rappresenta un test utile per mettere alla prova le attitudini della società verso la frontiera più avanzata delle biotecnologie.
In Giappone vengono venduti da anni dei garofani lilla modificati con la tecnica classica del DNA ricombinante, e dunque contenenti geni estranei. Ma in quel caso si tratta di fiori recisi per bouquet e centrotavola. In questo caso, invece, parliamo di piante coltivate, che sono parte integrante della cultura e dell’iconografia oltre che della tradizione scientifica del Sol Levante.

I bambini giapponesi imparano a coltivare questa specie a scuola e i genetisti del paese l’hanno scelta come pianta modello per studiare tempi e modalità del processo di fioritura, collezionandone nel secolo scorso migliaia di varianti diverse per forma e sfumature.

Si pensa che i primi esemplari blu siano stati importati nell’ottavo secolo d.C. dalla Cina, mentre la prima rappresentazione artistica con dei mutanti spontanei caratterizzati da fiori bianchi risale al 1631. Il risultato è lo stesso ma “la natura ha impiegato 850 anni per ottenere ciò che con CRISPR ha richiesto meno di un anno”, si legge nel comunicato stampa diffuso dall’università. L’auspicio dei ricercatori è che l’esperimento possa essere d’aiuto per far comprendere all’opinione pubblica le differenze tra mutazioni spontanee e mutazioni indotte, e tra vecchie e nuove biotecnologie.

ENGLISH

A team of Japanese researchers used the editing technique to change the color of the flowers of a very popular or loved ornamental plant in the country. Since the resulting flower is indistinguishable from the natural one, the result will also help test the company's attitudes towards the most advanced biotechnology frontier.

Spring in Japan has tiny shades of cherry blossom, but summer tends to color purple and blue. In the gardens of the Sol Levante there is a widespread climbing plant known as Asagao, characterized by bushy flowers with shady shades.

Its scientific name is Ipomoea nil and in English, it is known as "morning glory", morning splendor, because its bells open at dawn and then close in the afternoon [in Japan is also known as "Japanese bell"]. In 2016, Japanese genetics sequenced the genome of the species and now used it to ferry floriculture in the era of CRISPR, the new genetic precision modification technique that promises to revolutionize life sciences.

On paper, the experiment described in "Scientific Reports" appears simple. Watanabe Centenary of Tsukuba University and colleagues used the CRISPR molecular scissors to deactivate the key gene for blue pigmentation, obtaining white bells.

To complicate the task was the fact that the gene to be extinguished, which encodes for an enzyme involved in the anthocyanin biosynthesis (DFR-B), is accompanied by two very similar genes (DFR-A and DFR-C) that become alternative targets. Instead, the genetic correction technique has proven to be efficient, selective and precise: 75th generation plants produced white rather than blue flowers. This is a very good percentage, which suggests a radiant future for CRISPR in the genetics of ornamental plants, for both research and commercial applications.

For
introducing CRISPR components into cultured plant cells was used as a bacterium of Rhizobium-type plants. When the first generation reproduced naturally, daughters have inherited the mutation, producing white flowers as well.

But some obvious molecular traces of genetic modification have not been found, anything that reveals the artificial intervention of the researchers. In short, the change introduced by biotechnology has become indistinguishable from a natural mutation, so that the resulting flowers can not be considered transgenic on the basis of the final characteristics of the product.

In addition to being a genetic experiment, this study is a useful test to test the attitudes of society towards the most advanced biotechnology frontier.
In Japan, years of lilac carnations have been sold, modified by the classic recombinant DNA technique, and therefore contain foreign genes. But in that case, they are cut flowers for bouquet and centerpiece. In this case, however, we talk about cultivated plants, which are an integral part of culture and iconography, as well as of the scientific tradition of the Sol Levante.

Japanese children learn to cultivate this species at school and the country's geneticists have chosen it as a model plant to study the timing and modalities of the flowering process, collecting thousands of different shapes and shades in the last century.

It is thought that the first blue specimens were imported in the eighth century AD. from China, while the first artistic representation with spontaneous mutants characterized by white flowers dates back to 1631. The result is the same but "nature took 850 years to get what CRISPR required less than a year", reads a press release issued by the university. The hope of the researchers is that the experiment can help to make public understand the differences between spontaneous mutations and induced mutations, and between old and new biotechnologies.

Da:

http://www.lescienze.it/news/2017/09/07/news/crispr_fiore_colore_giappone-3655459/



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