La modifica del DNA della vite potrebbe aumentare la resistenza alle malattie ed alla siccità. / Editing Grapevine DNA Could Boost Resistance to Disease and Drought

La modifica del DNA della vite potrebbe aumentare la resistenza alle malattie ed alla siccità. / Editing Grapevine DNA Could Boost Resistance to Disease and Drought

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

Migliorare la resistenza alla muffa e alla siccità potrebbe contribuire a proteggere l'industria vitivinicola dagli effetti del riscaldamento climatico.

Un gruppo di ricercatori  dell'Università di Stellenbosch (SU) e del Consiglio per la Ricerca Agricola è riuscito, per la prima volta, a modificare il  DNA di una pianta legnosa coltivata in Africa, apportando precise modifiche al suo materiale genetico. Si tratta di un traguardo fondamentale per la biotecnologia vegetale  nel continente.

Utilizzando la tecnologia CRISPR, uno strumento che permette agli scienziati di tagliare e modificare il DNA in punti molto specifici, i ricercatori hanno "disattivato" un singolo gene ( VvDMR6.1 ) nelle piante di vite. Questo gene è legato alla risposta delle piante alle malattie. I ricercatori affermano che questa modifica ha reso le piante meno vulnerabili alla peronospora, una grave malattia che colpisce i vigneti di tutto il mondo.

I risultati del loro studio sono stati pubblicati di recente sulla rivista  Plant Stress.

Secondo i ricercatori, il loro studio dimostra come una singola modifica genetica mirata possa influenzare molteplici risposte allo stress nelle piante. 

“Modificando un gene che rende le viti più vulnerabili alle malattie, siamo riusciti a ridurre questa vulnerabilità influenzando al contempo la risposta delle piante alla siccità. La nostra ricerca dimostra come le moderne tecnologie di editing genetico o genomico possano essere utilizzate per migliorare le viti, rendendole più resistenti alle malattie ed alla siccità”, afferma la ricercatrice principale, la dottoressa Manuela Campa del Dipartimento di Genetica dell'Università di Stellenbosch.

"Questo rappresenta un passo avanti verso l'integrazione delle moderne tecniche di editing genomico nei programmi africani di miglioramento delle colture, in particolare per le colture orticole di alto valore come la vite."

Campa sottolinea che negli ultimi anni gli scienziati hanno fatto sempre più ricorso a tecniche di editing genomico come la tecnologia CRISPR per modificare determinati geni ed aumentare la resistenza delle piante alle malattie.

La ricercatrice osserva che una scoperta inaspettata del loro studio è stata la reazione delle piante modificate alla carenza d'acqua. "Queste piante hanno reagito meglio alle condizioni di siccità. Sono state in grado di conservare l'acqua in modo più efficace, il che suggerisce che potrebbero essere più adatte alle condizioni di siccità sempre più frequenti previste a causa dei cambiamenti climatici."

"Questo è un passo avanti entusiasmante perché indica che possiamo apportare modifiche precise alle piante che migliorano contemporaneamente più di una caratteristica importante."

Con le viti sempre più sotto pressione sia a causa delle malattie che delle mutate condizioni ambientali, Campa osserva che il loro studio non avrebbe potuto arrivare in un momento migliore, dato che si prevede che entrambe le pressioni si intensificheranno a causa dei cambiamenti climatici. 

La viticoltura (piantagione, gestione e raccolta dell'uva) si trova ad affrontare sfide significative, poiché le epidemie aumentano dopo periodi di stress ambientale. 

“Dato che la vite è una coltura di alto valore a livello globale ed è particolarmente importante per il settore agricolo sudafricano, dobbiamo sviluppare varietà in grado di tollerare simultaneamente molteplici fattori di stress. Questo ci aiuterà a produrre uva in modo sostenibile man mano che le condizioni diventano più difficili.”

Secondo Campa, i loro risultati evidenziano il potenziale della modifica del genoma come potente strumento per migliorare le colture in Africa. 

"Sebbene la modifica del genoma sia stata ampiamente applicata a piante modello ed a diverse colture in tutto il mondo, il suo utilizzo nelle specie legnose perenni è rimasto limitato a causa dei loro complessi sistemi di rigenerazione e dei lunghi cicli riproduttivi."

“Questo lavoro dimostra che le tecnologie avanzate di editing genomico possono essere applicate con successo alle colture perenni in Africa. Apre la strada a nuove ricerche volte a sviluppare colture più sostenibili e resistenti ai cambiamenti climatici.” 

Campa sottolinea che saranno necessari ulteriori studi per valutare le piante modificate geneticamente in condizioni reali. 

ENGLISH

Improving resistance to mildew and drought could help future-proof the wine industry against the warming climate.

Agricultural Research Council have, for the first time, successfully edited the DNA of a woody crop plant in Africa by making precise changes to its genetic material. This is a major milestone for plant biotechnology on the continent.

Using CRISPR technology – a tool that enables scientists to cut and edit DNA at very specific points – the researchers “switched off” a single gene (VvDMR6.1) in grapevine plants. This gene is linked to how the plants respond to disease. The researchers say that this change made the plants less vulnerable to downy mildew, a major disease that affects vineyards around the world.

The findings of their study were published in Plant Stress recently.

According to the researchers, their study demonstrates how a single targeted genetic change can influence multiple stress responses in plants. 

“By editing a gene that makes grapevines more vulnerable to disease, we were able to reduce this vulnerability while also influencing how the plants respond to water shortages. Our research shows how modern gene or genome editing technology can be used to improve grapevines so they are better able to cope with disease and droughts,” says lead researcher Dr Manuela Campa from the Department of Genetics at SU.

“This represents a step toward integrating modern genome editing approaches into African crop improvement programmes, particularly for high-value horticultural crops such as grapevine.”

Campa points out that in recent years, scientists have increasingly used genome editing techniques such as CRISPR technology to modify certain genes and increase plants’ resistance to disease.

She notes that an unexpected finding of their study was the reaction of the modified plants to water shortages. “These plants responded better to dry conditions. They were able to conserve water more effectively, suggesting they may be better suited to the increasingly dry conditions expected due to climate change.

“This is an exciting step forward because it indicates that we can make precise changes to plants that improve more than one important trait at the same time.”

With grapevines increasingly under pressure from both disease and changing environmental conditions, Campa notes that their study couldn’t have come at a better time as both pressures are expected to intensify due to climate change. 

“Viticulture (planting, managing and harvesting of grapes) faces significant challenges, as disease outbreaks increase after periods of environmental stress. 

“Because grapevines are a high-value crop globally and are especially important to South Africa’s agricultural sector, we must develop varieties that can tolerate multiple stresses simultaneously. This can help us to produce grapes sustainably as conditions become more challenging.”

According to Campa, their findings highlight the potential of genome editing as a powerful tool to improve crops in Africa. 

“While genome editing has been widely applied in model plants and several crops globally, its use in woody perennial species has remained limited because of their complex regeneration systems and long breeding cycles.

“This work demonstrates that advanced genome editing technologies can be successfully applied to perennial crops in Africa. It opens the door to new research aimed at developing more sustainable and climate-resilient crops.” 

Campa emphasises that further studies will be needed to evaluate the edited plants in real-world conditions. 

Da:

https://www.technologynetworks.com/applied-sciences/news/editing-grapevine-dna-could-boost-resistance-to-disease-and-drought-411899