Un team di ricerca ha raggiunto un risultato importante nella selezione di fagioli di faba resistenti all'inverno
Un gene fa la differenza
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Il fagiolo faba è una coltura antica. È particolarmente preziosa perché ha un alto contenuto di proteine ed è in grado di convertire l'azoto presente nell'aria in una forma che può essere utilizzata dalle piante nel terreno. Questo la rende un'alternativa sostenibile alla soia, soprattutto in Europa. Tuttavia, molte varietà non sono resistenti all'inverno. Nelle regioni fredde, non sopravvivono al gelo.
In primo luogo, il team di ricerca è riuscito a migliorare in modo significativo il genoma di riferimento del fagiolo faba. Sono stati utilizzati diversi metodi, come la mappatura ottica, per assemblare con maggiore precisione le singole sezioni del genoma. "Il nostro nuovo riferimento per il genoma del fagiolo di campo è un progetto accurato con un numero significativamente inferiore di lacune, un migliore ancoraggio ai sei cromosomi e fornisce una base affidabile per la riproduzione", ha sottolineato il Prof. Dr. Murukarthick Jayakodi, che ha creato un primo genoma di riferimento presso l'IPK nel 2023. Partendo da questo, in una seconda fase i ricercatori hanno esaminato più di 400 linee invernali ed estive e hanno confrontato sistematicamente il materiale genetico corrispondente.
Allo stesso tempo, hanno effettuato analisi di associazione. Queste ultime esaminano quali differenze genetiche sono associate a determinate caratteristiche, in questo caso la resistenza invernale. Hanno anche analizzato quali geni si attivano in condizioni di freddo. Erano particolarmente interessati ai geni già noti per essere coinvolti nella resistenza al freddo in altre specie vegetali.
"Siamo stati sorpresi di scoprire che un singolo allele in un singolo locus genico è sufficiente per distinguere le varietà invernali da quelle estive", ha dichiarato Hailin Zhang, primo autore dello studio. È paragonabile a un interruttore della luce: o è acceso o è spento. A seconda della variante di questo gene, la pianta è resistente all'inverno oppure no.
Questo stesso locus genico è emerso come il segnale più forte in un'analisi della resistenza invernale. I geni che vi si trovano appartengono al gruppo dei fattori di trascrizione CBF/DREB. Questi geni attivano molti altri meccanismi protettivi in caso di freddo. "Siamo riusciti a dimostrare che questi geni sono significativamente attivati in condizioni di freddo. Ciò conferma che svolgono un ruolo centrale nella tolleranza al gelo", ha spiegato Hailin Zhang. Questi geni possono essere considerati una sorta di piano di emergenza. Quando la temperatura scende, il piano si attiva e la pianta si prepara al gelo.
Ma non è tutto. Lo stesso locus genico è stato collegato anche a rese stabili in ambienti diversi. "Il fatto che lo stesso locus genico influenzi sia la resistenza all'inverno che la stabilità della resa è stata una scoperta particolarmente entusiasmante per noi", ha dichiarato il dott. Martin Mascher, responsabile del gruppo di ricerca 'Domestication Genomics' dell'IPK. Ciò significa che questo unico 'centro di controllo' genetico ha diversi effetti significativi. Queste nuove conoscenze possono accelerare la selezione di robusti fagioli invernali, che in Europa producono quasi il 50% in più. Come fonte interna di proteine, possono anche ridurre la dipendenza dalle importazioni.
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Pubblicazione originale
Hailin Zhang, Alex Windhorst, Elesandro Bornhofen, Zuzana Tulpova, Petr Novak, Jiri Macas, Hana Simkova, Marcin Nadzieja, Jung Min Kim, Dustin Cram, Yongguo Cao, David J. F. Konkin, Olaf Sass, Gregor Welna, Axel Himmelbach, Martin Mascher, Wolfgang Link, Soon-Jae Kwon, Tae-Jin Yang, Stig Uggerhøj Andersen, Murukarthick Jayakodi; "Allelic variation at a single locus distinguishes spring and winter faba beans"; Nature Genetics, 2026-3-10
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