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Un gene per limitare l’accumulo di Cadmio (tossico) nel riso

22 settembre 2010 Nessun commento  

L’assunzione di cadmio (Cd) attraverso riso contaminato, causa di gravi e clamorose conseguenze, come la sindrome di Itai-Itai, rimane ad oggi un grande rischio per la salute umana: si pensa che la concentrazione media di cadmio nell’uomo sia in aumento, e ciò sembra legato soprattutto a contaminazioni dei suoli legate a produzioni industriali.

La malattia è stata riscontrata per la prima volta nel 1946 in una regione del Giappone, e il suo nome è dovuto agli intensi dolori reumatoidi e mialgici che provoca (“Itai itai” è infatti un grido di dolore, equivalente a “ahi ahi”). Oltre a gravi danni renali, la malattia porta anche ad alterazioni del metabolismo del calcio e del fosforo: alcuni Ca2+ delle ossa vengono sostituiti da ioni Cd2+, che possiedono la stessa carica elettrica e circa le stesse dimensioni; le ossa assumono, con il tempo, un aspetto poroso e possono fratturarsi. (Fonte)

Oltre a rigidi controlli sugli scarichi industriali di metalli pesanti nel suolo, una possibile strategia per affrontare il problema dell’assunzione di cadmio tossico per via alimentare potrebbe essere la creazione (o selezione) di varietà di riso che non siano in grado di assumere questo elemento.

In questa ottica si inserisce un nuovo studio di ricercatori giapponesi della Okayama University, che ha portato all’identificazione di un gene di riso (OsHMA3) responsabile di un basso accumulo di cadmio; tale gene è stato isolato attraverso una serie di esperimenti di incrocio tra varietà di riso a basso e alto accumulo di Cd.

Localizzazione del trasportatore Cd con anticorpi e GFP. Per i dettagli cliccare sull'immagine

Il gene in questione codifica un trasportatore appartenente alla famiglia P1B-type ATPasi, ma mostra scarsa somiglianza con altri membri. L’espressione eterologa in lievito ha mostrato che il trasportatore della varietà a basso accumulo di Cd è funzionale, mentre quello derivante dalla varietà ad alto accumulo di Cd ha perso la sua funzionalità, probabilmente a causa della mutazione di un singolo amminoacido.

Il trasportatore è espresso principalmente nel tonoplasto delle cellule della radice, con livelli simili di espressione in entrambe le varietà di riso. Una sovraespressione del gene funzionale (proveniente dalla varietà di riso “low-Cd“) genera una diminuzione selettiva dell’accumulo di Cd, ma non di altri micronutrienti, nella cariosside.

Tutti questi risultati indicano che il gene OsHMA3 proveniente dalla variante “low-Cd accumulating” limita la traslocazione del cadmio dalle radici ai tessuti superiori, sequestrandolo selettivamente all’interno dei vacuoli delle radici.

Fonte: Pnas.org

Categorie:Agronomia

Chiodi di garofano: i migliori antiossidanti naturali

16 marzo 2010 2 commenti  
Le spezie tipiche della dieta Mediterranea, dotate di attività antiossidanti naturali, sono sempre più usate nella industria alimentare su larga scala, proprio in virtù dei benefici effetti che hanno sulla salute.

Ricercatori della Miguel Hernández University (UMH) di Elche (Spagna) hanno identificato i chiodi di garofano (Syzygium aromaticum) come la più potente spezia antiossidante, in virtù del fatto che contengono elevati livelli di composti fenolici (in particolare eugenolo), in aggiunta a molte altre caratteristiche.

“Tra le 5 differenti capacità antiossidanti che abbiamo testato, i chiodi di garofano hanno dimostrato di possedere la più alta capacità nel ridurre la perossidazione dei lipidi e di essere il miglior agente riducente del Ferro” dice Juana Fernández-López, una degli autori dello studio.

“I risultati della ricerca suggeriscono come l’uso di tali spezie tipiche della dieta Mediterranea, o dei loro estratti, possa essere una nuova via percorribile dall’industria alimentare, nella misura in cui non siano alterate le proprietà organolettiche dei cibi prodotti. Queste sostanze mostrano una forte capacità antiossidante, e possono dare forti benefici sulla salute.”

Il team di ricerca ha confermato anche gli effetti antiossidanti degli oli essenziali di altre spezie, come origano (Origanum vulgare), timo (Thymus vulgaris), rosmarino (Rosmarinus funcionarios cinalis) e salvia (Salvia funcionarios cinalis). L’obiettivo dello studio è stato proprio di consentire l’incorporazione di tali spezie nei prodotti alimentari, in particolare nella carne, come antiossidanti naturali.

L’industria alimentare potrebbe definitivamente sostituire gli antiossidanti sintetici con tali spezie

L’ossidazione dei lipidi è una delle principali ragioni per cui i cibi deteriorano, e causa una significativa riduzione del loro valore nutrizionale, oltre alla perdita del sapore originario” dice Fernández-López.

L'eugenolo, estratto dall'olio essenziale di chiodi di garofano, ha forti proprietà antiossidanti

Queste alterazioni conducono ad una riduzione della durata della vita dei prodotti alimentari finiti: per evitare tale deteriorazione, l’industria alimentare impiega antiossidanti sintetici nel processo produttivo. Ovviamente, poichè questi sono composti chimici sintetici, vi sono molti interrogativi riguardo alla loro potenziale tossicità e a possibili effetti collaterali.

Dunque l’interesse sempre maggiore verso prodotti antiossidanti naturali (tratti da piante aromatiche, medicinali e spezie) è orientato proprio verso l’auspicio che gli antiossidanti sintetici utilizzati nell’industria alimentare possano essere sostituiti da tali sostanze senza dubbio “più naturali”.

Fonte: EurekAlert!

Categorie:Agronomia

Nuovo studio pone l’origine delle angiosperme 215 milioni di anni fa

15 marzo 2010 Nessun commento  
Secondo un nuovo studio sull’albero evolutivo vegetale, le piante da fiore potrebbero essere considerevolmente più antiche di quanto ritenuto in precedenza, ed essere apparse per la prima volta in pieno Triassico

Fino ad oggi era comunemente accettato nella comunità scientifica che le piante da fiore, o angiosperme, avessero fatto la loro prima comparsa sulla Terra tra 140 e 190 milioni di anni fa; un nuovo studio condotto da scienziati del National Evolutionary Synthesis Center (NESCent) di Durham, nel North Carolina, porta ora ad anticipare l’apparizione delle prime angiosperme a circa 215 milioni di anni fa, ovvero un qualcosa come 25-75 milioni di anni prima rispetto a quanto suggerito dai più antichi reperti archeologici o da precedenti studi molecolari.

Il “Liaoning ancient fruit”, uno tra i più antichi fossili di fiore, risalente a circa 145 milioni di anni fa

Dice Michael Donoghue, della Yale University: ”Se guardiamo solamente ai reperti archeologici, si potrebbe stabilire la nascita delle angiosperme nel tardo Giurassico o nel precoce Cretacico.”

Aggiunge quindi Jeremy Beaulieu, biologo alla Yale: “Nonostante i dati archeologici, la maggior parte dei tempi di divergenza molecolare indica che le angiosperme devono essere comparse più precocemente: il nostro studio ci ha portato a definirne il Triassico come il periodo di origine. Nessun altro in precedenza ha mai trovato un risultato del genere”

Ricordiamo che tutti i tre periodi geologici menzionati in precedenza fanno parte dell’era secondariaMesozoico, che va da 251 milioni di anni fa a 65 milioni di anni fa, e che è a sua volta suddivisa nei tre periodi Triassico (da 251 a 200 milioni di anni fa), Giurassico (da 200 a 145 milioni) e Cretacico (da 145 a 65 milioni di anni fa – è proprio sul finire di questo periodo che si ebbe l’estinzione dei dinosauri, oltre che di più del 70% di tutte le specie viventi).

Se il riposizionamento sulla scala temporale della comparsa delle angiosperme fosse confermata, potrebbe rafforzare l’idea che le prime piante di questo tipo possano aver promosso lo sviluppo di certe specie di insetti: ad esempio insetti come api e vespe affidano tuttora la loro sopravvivenza al nettare e al polline che trovano sui fiori.

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Categorie:Agronomia

Nuova scoperta: come i legumi possono liberarci dai fertilizzanti

11 marzo 2010 2 commenti  
L’impiego sempre maggiore di fertilizzanti azotati in agricoltura è annoverabile tra le principali fonti di inquinamento e tra le cause del surriscaldamento globale, ma una nuova scoperta da parte di ricercatori della Stanford University potrebbe invertire tale tendenza, con grande beneficio per l’ambiente.

L’azoto è un elemento indispensabile per la vita di tutte le piante, ma il nostro pianeta sta pagando un prezzo molto, troppo alto a causa del massiccio impiego di fertilizzanti azotati: quando tali sostanze si disperdono in fiumi e laghi circostanti i campi coltivati, causano una smisurata colonizzazione da parte di alghe, che destabilizzano completamente tali ecosistemi acquatici, rendendoli zone desolate carenti di ossigeno e dunque prive di qualsiasi forma di vita (eccetto le alghe stesse e batteri).

Mississippi Dead Zone: le zone rosse e arancioni sono quelle a minor concentrazione di ossigeno disciolto.

Il processo prende il nome di eutrofizzazione, e un grave e triste esempio degli effetti di tale condizione di ipossia (carenza di ossigeno nell’ambiente) è fornito dalla “Zona Morta” (Dead Zone) che si estende per 9300 km2 nel Golfo del Messico (equivalente ad una regione come le Marche per intenderci..), in cui nessun organismo acquatico può sopravvivere: a riguardo consiglio un buon articolo del Corriere della Sera, redatto ormai 12 anni or sono – Crollano le cattedrali di corallo (12 luglio 1998)

Come se non bastasse, i fertilizzanti rilasciano ossido di diazoto gassoso (N2O , detto anche ossido nitroso), che è un potente gas serra, con il relativo effetto sul clima che possiamo facilmente immaginare.

La nuova scoperta dei ricercatori di Stanford getta luce sul meccanismo attraverso cui le piante leguminose (soia, piselli, ceci, fagioli, lenticchie per citarne solo alcune) riescano a indurre i batteri azoto-fissatori che vivono nelle loro radici, a produrre, a partire da azoto molecolare N2, ammoniaca e composti azotati, nutrienti essenziali per la pianta con cui vive in simbiosi (per ulteriori informazioni vedi Azotofissazione – Wikipedia).

La maggiore comprensione del processo può portare ad applicazioni che incrementino la produttività agricola, abbattendo contemporaneamente l’impiego di fertilizzanti azotati.

Dice la biologa molecolare Sharon Long: “Abbiamo scoperto un nuovo processo biologico, attraverso cui le piante leguminose controllano il comportamento dei batteri simbionti. Queste piante hanno un sistema di processamento proteico specializzato, che genera spefici segnali proteici. Questi erano sconosciuti fino ad ora, ma adesso traspare con ogni evidenza che essi siano critici per determinare la fissazione dell’azoto da parte dei batteri.”

La capacità delle leguminose di catturare l’azoto dall’aria e di trasformarlo in nutrimento (fissandolo, appunto) inoltre lascia il terreno arricchito delle sostanze nutritizie contenute nello scarto della pianta che rimane sul suolo dopo la raccolta, creando un fertilizzante naturale per le successive colture.

Ciò d’altronde è la base della rotazione delle colture: l’alternanza tra legumi e altre colture è stato in passato il pilastro fondamentale dell’agricoltura di tutto il mondo per migliaia di anni. Solo di recente, invece, si è iniziato a capire come funzionasse la fissazione dell’azoto, e per quale motivo alcuni legumi siano più efficienti di altri in tale processo.

Il punto chiave della ricerca condotta dal team di Long è un gene della pianta indispensabile per la formazione di un preciso segnale chimico, in assenza del quale l’azoto non è in alcun modo fissato dai batteri simbionti.

I batteri azoto-fissatori sono una fonte di nutrimento assicurata per le leguminose

Batteri azoto-fissatori (sulla sinistra) e noduli radicali in cui essi risiedono (destra)

I batteri simbionti risiedono all’interno dei noduli delle radici delle leguminose, dove catturano l’azoto molecolare presente nel suolo e lo convertono in ammoniaca, che nutre la pianta: solamente i batteri che possiedono l’enzima nitrogenasi hanno la capacità di azotofissazione, e quindi solo piante che ospitano batteri azoto-fissatori hanno tale facile fonte di nutrienti. Tutte le altre piante sono costrette ad usare come fonte d’azoto organico i composti azotati già presenti nel suolo, ed è proprio in questa logica che si impiegano i fertilizzanti azotati.

Tale caratteristica particolare permette alle leguminose di poter prosperare anche in terreni poveri di composti azotati, poco fertili per altri tipi di piante, ma solo se contengono nei propri noduli radicali i giusti batteri simbionti.

“Tanto più si innalza l’efficienza di produzione delle leguminose e il range di terreni in cui sia possibile coltivarle, tanto più esse possono aiutare a ridurre l’impiego di fertilizzanti industriali, e quindi a ridurre la contaminazione delle acque e la decomposizione in forma ossidata gassosa” annuncia la Long.

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Categorie:Agronomia

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