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Gli antichi agricoltori cominciarono la “rivoluzione verde”

giugno 15, 2011

Gli anni ’60 hanno segnato una svolta per l’agricoltura in Asia: allora i coltivatori avevano lanciato una “rivoluzione verde” nella produzione di riso, selezionando varianti di un singolo gene che aveva aumentato la produzione dei campi in tutto il continente.

Un nuovo studio ha però scoperto che erano rivoluzionari anche i contadini preistorici. A quanto pare, avevano sfruttato lo stesso gene quando cominciarono a coltivare il riso migliaia di anni fa.

(IRRI)

La storia della coltivazione del riso è molto complessa, ma i fatti di base sono ben stabiliti. Tutto il riso oggi coltivato appartiene alla specie Oryza sativa, che discende dall’antenato selvatico Oryza rufipogon. L’Oryza sativa ha due sottospecie principali: japonica (riso a chicchi corti coltivato soprattutto in Giappone) e indica (riso a chicchi lunghi coltivato principalmente in India, Sud-Est asiatico e Cina meridionale).

Durante gli anni ’60, i coltivatori asiatici aumentarono notevolmente la produzione di riso, selezionando delle mutazioni di un gene chiamato semi-dwarf1 (SD1), che riduce la lunghezza del fusto della pianta. Le piante nane richiedono meno energia e sostanze nutritive, aumentando il numero di chicchi di riso che possono essere raccolti, e sono anche meno vulnerabili alle tempeste.

Per vedere quale ruolo l’SD1 avrebbe potuto svolgere durante le prime coltivazioni di riso, un team guidato dal genetista Makoto Matsuoka, dell’università giapponese di Nagoya, ha esaminato la storia evolutiva delle mutazioni di questo gene.

Matsuoka e i suoi colleghi hanno identificato un’antica mutazione, chiamata SD1-EQ, che era strettamente associata a una più corta lunghezza del fusto. E mentre questa mutazione è stata trovata nella japonica e, in misura minore, in alcune varietà indica, non era presente nell’antenato selvatico Oryza rufipogon. Ciò ha suggerito che l’SD1-EQ potrebbe essere stato selezionato durante le prime coltivazioni del riso.

Per ulteriori prove, la squadra ha esaminato la variabilità dei geni adiacenti all’SD1 nel genoma di 16 varietà di japonica, 15 di indica e 16 di Oryza rufipogon. Di solito, quando dei geni vengono favoriti dalla selezione, i geni vicini mostrano molta meno variazione tra diversi individui. E il team ha proprio scoperto che la diversità genetica intorno al gene SD1 era solo del 2% nella japonica rispetto all’Oryza rufipogon. Questo dimostrerebbe che una variante dell’SD1 venne selezionata in tempi antichi. La regione intorno all’SD1 nell’indica, però, aveva ancora il 75% della diversità dell’antenato selvatico.

Nello studio uscito su Proceedings of the National Academy of Sciences, Matsuoka e i suoi colleghi concludono che la mutazione dell’accorciamento del fusto SD1-EQ si verificò in epoca preistorica nella varietà japonica, quando la pianta cominciò ad essere coltivata. La japonica e l’indica si evolvettero dall’Oryza rufipogon molto prima che cominciasse la loro coltivazione, avvenuta poi in modo indipendente in diverse regioni. Più tardi, la mutazione SD1-EQ trovò la sua strada nelle piante indica, forse attraverso incroci tra le due sottospecie.

I risultati concordano bene con la documentazione archeologica della prima produzione di riso, in particolare nel nord della Cina, dice l’archeobotanico Dorian Fuller, dell’University College London. Il riso selvatico, sottolinea Fuller, è una pianta che predilige grandi estensioni di acqua stagnante. “Produce fusti estremamente alti e lunghi al fine di crescere in acque più profonde”. Ma i primi coltivatori di riso coltivavano le piante ai margini delle zone umide, dove l’acqua non era così profonda. In tal modo, essi potrebbero avere inconsciamente selezionato piante corte, dice Fuller.

I primi agricoltori potrebbero anche avere consapevolmente coltivato piante più corte, dato il loro rendimento maggiore e la capacità di sopravvivere alle tempeste, aggiunge Susan McCouch, genetista presso la Cornell University. Questa scelta deliberata delle piante nane, dice McCouch, in effetti ha portato alla selezione genetica del gene SD1-EQ da parte di agricoltori che non avevano alcuna conoscenza della genetica moderna.

Science

PNAS

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