FAO e OECD stimano che, nel periodo 2014-2024, nel mondo il consumo di cereali aumenterà fino a 390 milioni di tonnellate (mt). Crescerà particolarmente la richiesta di mangimi animali a base di mais, cereale che copre il 50 % del fabbisogno mangimistico. La produzione mondiale dei cereali ha oggi raggiunto 800 mt ed entro il 2050 la domanda raggiungerà 3.300 mt. 
Mais, riso e frumento sono i principali componenti della dieta umana contribuendo per il 42.5% delle calorie assunte nel mondo. I cereali sono la principale fonte di carboidrati, ma forniscono anche proteine e in misura minore lipidi. L’apporto diretto di proteine di origine cerealicola alle diete umane raggiunge il 37%, valore al quale vanno aggiunte le quote proteiche dei cereali utilizzati come mangime animale. Nonostante il loro largo utilizzo, la qualità delle proteine dei cereali è più bassa rispetto a quella animale e, in particolare, essi sono carenti di alcuni aminoacidi essenziali, in particolare lisina e triptofano.
La considerazione dell'effetto rilevabile sul fenotipo della pianta e dei suoi organi quando specifiche mutazioni inattivano singoli geni, è diventata negli ultimi 20 anni un metodo di riferimento per decodificare la fisiologia, la biochimica e lo sviluppo dei vegetali. Anche nello studio del mais, la pianta monocotiledone che è servita e serve come modello per le graminacee e più in generale per le monocotiledoni, ci si è avvalsi di questo approccio. Nel mais sono stati identificati numerosi geni che influenzano la tessitura e la qualità delle proteine nell’ endosperma controllando l’accumulo delle zeine.

Obiettivi

Un attacco profondo alla scoperta di mutanti dell'endosperma tale da colpire tutte le fasi critiche dello sviluppo dell'organo è oggi possibile se la genetica necessaria a generare le mutazioni verrà assistita da tecniche avanzate per la mappatura dei genomi. Il risultato può contribuire largamente alla conoscenza dei programmi che regolano l’intero processo dello sviluppo dell’endosperma, incluso il controllo qualitativo dei principali composti nutritivi per l'uomo e gli animali che nell'endosperma vengono depositati.

Sono state costruite mappe genetiche funzionali impiegando marcatori molecolari e mutanti defective endosperm (de) e reduced grain filling (rgf) che regolano lo sviluppo del seme con l’obiettivo di clonare le mutazioni per posizione. Fra le prime mutazioni identificate vi è Fluory‑2 caratterizzata dalla sovraproduzione di due proteine di 70 kD (b‑70), strutturalmente e funzionalmente omologhe ai "chaperon" molecolari HSP70. La quantità di proteine b‑70 è in relazione con l'accumulo delle zeine e con il ruolo regolativo del fattore di trascrizione opaco‑2. La mutazione de-18 è localizzata nel gene ZmYUC1 ed è responsabile della riduzione del livello di auxina nelle prime fasi dello sviluppo dell’endosperma.

Un’altra linea di ricerca riguarda la caratterizzazione a livello  molecolare di geni coinvolti nel metabolismo degli antociani. In particolare, una famiglia di cinque geni Myb hanno particolare importanza poichè manifestano specificità tessutale e possiedono le caratteristiche strutturali e funzionali degli attivatori di trascrizione. L'analisi molecolare dei geni Myb è effettuata in mais e Medicago truncatula.

Pubblicazioni

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