L'editing genetico CRISPR trasforma le bacche d'oro in un "superfood" commerciale realistico / CRISPR Gene Editing Makes Goldenberries a Realistic Commercial "Superfood"
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L'editing genetico CRISPR trasforma le bacche d'oro in un "superfood" commerciale realistico / CRISPR Gene Editing Makes Goldenberries a Realistic Commercial "Superfood"
Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa
Le bacche d'oro hanno un sapore a metà tra l'ananas ed il mango, racchiudono il valore nutrizionale di un superfood e sono sempre più popolari nei supermercati statunitensi. Ma le piante che producono questi frutti giallo-arancio brillanti crescono selvatiche ed indisciplinate, raggiungendo altezze che rendono impraticabile la coltivazione su larga scala.
I ricercatori del Boyce Thompson Institute (BTI) hanno contribuito a risolvere questo problema. Utilizzando l'editing genetico CRISPR, un gruppo collaborativo, tra cui la professoressa Joyce Van Eck del BTI , ha progettato piante compatte di alchechengi, più basse del 35% rispetto alle loro controparti selvatiche, rendendole adatte all'agricoltura commerciale.
"Il Goldenberry ha un enorme potenziale come coltura nutriente, ma il suo portamento folto e cespuglioso ne ha ostacolato la produzione commerciale", ha affermato Van Eck. "Queste nuove piante compatte possono essere coltivate a densità più elevate, non richiedono tutori o tralicci estesi e sono molto più facili da mantenere e raccogliere".
La ricerca, pubblicata su Plants, People, Planet , dimostra come le soluzioni basate sulla scienza delle piante possano migliorare rapidamente le colture minori che non hanno tratto beneficio dai programmi di miglioramento genetico tradizionali.
Originaria della regione andina del Sud America, la Physalis peruviana è consumata da secoli, ma è stata poco domesticata. La Colombia ne produce attualmente più di 20.000 tonnellate all'anno, di cui il 40% esportato per soddisfare la crescente domanda globale.
Il gruppo ha sfruttato le conoscenze provenienti da colture di Solanacee correlate, prendendo di mira il gene ERECTA che regola la lunghezza del gambo nei pomodori e nelle alchechengi. Poiché l'alchechengi è tetraploide, ovvero contiene quattro serie di cromosomi, i ricercatori hanno dovuto modificare due copie separate di ERECTA.
Utilizzando la tecnologia CRISPR ed i metodi di trasformazione sviluppati presso il BTI, sono riusciti a generare piante con modifiche precise in entrambe le copie geniche. Dopo aver incrociato le piante modificate per selezionare il sapore di frutta preferito, il gruppo ha prodotto linee stabili di "Erecta" con internodi più corti del 50% rispetto alle piante selvatiche.
Le piante compatte producono frutti che pesano in media 3,3 grammi, che sono solo leggermente più piccoli delle bacche d'oro disponibili in commercio nei mercati statunitensi.
Il gruppo ha già ottenuto l'autorizzazione dell'USDA, confermando che le piante modificate sono esenti dalle normative antiparassitarie. Ora, richiederanno l'approvazione della FDA affinché i coltivatori possano procedere immediatamente con la produzione commerciale.
Una manciata di colture – grano, riso, mais, soia – domina la produzione alimentare globale, creando un sistema fragile, vulnerabile a perturbazioni e malattie. Nel frattempo, centinaia di "colture minori" nutrienti rimangono sottoutilizzate, spesso intrappolate tra l'origine selvatica e la redditività commerciale.
"Questo lavoro dimostra come l'editing genetico possa integrare il miglioramento genetico tradizionale per colture minori", ha affermato Van Eck. "Possiamo integrare decenni di conoscenze di miglioramento genetico provenienti da specie vegetali principali, utilizzare CRISPR per apportare modifiche precise a tratti specifici ed accelerare lo sviluppo di varietà migliorate, aggiungendo un nuovo potente strumento al kit di strumenti dei coltivatori di piante".
Il gruppo ha individuato diversi promettenti passi successivi per far progredire la coltivazione dell'alchechengi, tra cui l'aumento delle dimensioni dei frutti, l'eliminazione degli acilzuccheri appiccicosi sulla superficie dei frutti e la sincronizzazione della maturazione per un raccolto efficiente. L'approccio si estende oltre l'alchechengi: strategie simili potrebbero migliorare il frutto della passione, l'alchechengi ed altre colture sottoutilizzate con un forte profilo nutrizionale ed un'importanza regionale.
"Migliorare colture minori nutrienti come l'alchechengi amplia la diversità alimentare e crea nuove opportunità per gli agricoltori", ha aggiunto Van Eck. "Questo è esattamente il tipo di soluzione basata sulla scienza vegetale che BTI intende offrire."
La ricerca è stata sostenuta dal National Science Foundation Plant Genome Research Program e ha coinvolto la collaborazione del Cold Spring Harbor Laboratory e della Johns Hopkins University.
ENGLISH
Goldenberry plants are normally too tall and unruly for commercial farming operations.
Goldenberries taste like a cross between pineapple and mango, pack the nutritional punch of a superfood, and are increasingly popular in U.S. grocery stores. But the plants that produce these bright yellow-orange fruits grow wild and unruly—reaching heights that make large-scale farming impractical.
Researchers at the Boyce Thompson Institute (BTI) helped solve that problem. Using CRISPR gene editing, a collaborative team including BTI professor Joyce Van Eck engineered compact goldenberry plants that are 35% shorter than their wild relatives, making them viable for commercial agriculture.
"Goldenberry has tremendous potential as a nutritious crop, but its large, bushy growth habit has hindered commercial production," said Van Eck. "These new compact plants can be grown at higher density, don't require extensive staking or trellising, and are much easier to maintain and harvest."
The research, published in Plants, People, Planet, demonstrates how plant science-based solutions can rapidly improve minor crops that haven't benefited from traditional breeding programs.
Native to the Andean region of South America, goldenberry (Physalis peruviana) has been consumed for centuries but has undergone little domestication. Colombia currently produces more than 20,000 tons annually, with 40% exported to meet growing global demand.
The team leveraged knowledge from related Solanaceae crops, targeting the ERECTA gene that regulates stem length in tomatoes and groundcherries. Because goldenberry is tetraploid—containing four sets of chromosomes—the researchers needed to edit two separate copies of ERECTA.
Using CRISPR technology and transformation methods developed at BTI, they successfully generated plants with precise edits in both gene copies. After crossing the edited plants to select for preferred fruit flavor, the team produced stable "Erecta" lines that have 50% shorter internodes than wild-type plants.
The compact plants produce fruits averaging 3.3 grams, which are only slightly smaller than commercially available goldenberries sold in U.S. markets.
The team has already secured USDA clearance, confirming that the edited plants are free from plant pest regulations. Now, they'll be seeking FDA approval so growers can proceed with commercial production immediately.
A handful of crops—wheat, rice, corn, soybeans—dominate global food production, creating a fragile system vulnerable to disruption and disease. Meanwhile, hundreds of nutritious "minor crops" remain underutilized, often trapped between wild origins and commercial viability.
“This work demonstrates how gene editing can complement traditional plant breeding for minor crops," Van Eck said. "We can integrate decades of breeding knowledge from major crop species, use CRISPR to make precise changes to specific traits, and accelerate the development of improved varieties—adding a powerful new tool to plant breeders' toolkit.”
The team has identified several promising next steps for advancing goldenberry cultivation, including increasing fruit size, eliminating sticky acylsugars on fruit surfaces, and enabling synchronized ripening for efficient harvest. And the approach extends beyond goldenberries—similar strategies could improve passion fruit, groundcherry, and other underutilized crops with strong nutritional profiles and regional importance.
"Improving nutritious minor crops like goldenberry expands dietary diversity and creates new opportunities for farmers," added Van Eck. "That's exactly the kind of plant science-based solution BTI exists to deliver."
The research was supported by the National Science Foundation Plant Genome Research Program and involved collaboration with Cold Spring Harbor Laboratory and Johns Hopkins University.
Da:
https://www.technologynetworks.com/applied-sciences/news/crispr-gene-editing-makes-goldenberries-a-realistic-commercial-superfood-407738
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