Per migliaia di anni, i raccolti sono stati modellati dai processi di addomesticamento. Gli agricoltori incrociano e selezionano nuove varietà, adattate ad ambienti in continua evoluzione. Anche se efficiente, questo processo richiede tempo. Inoltre, il tratto desiderato deve essere presente da qualche parte all'interno della diversità delle specie da migliorare.
Copiare un meccanismo da uno specie in una specie di interesse agronomico diventa così una nuova sfida. Tra le tecnologie disponibili, dal 2012 sono disponibili nuove tecniche di modifica del genoma vegetale. Spesso paragonate a forbici molecolari, la tecnica CRISPR-Cas9 permette di modificare in modo mirato e preciso una regione del DNA della pianta.
Tra molte specie coltivate come il peperone e il pisello, alcune cultivar sono resistenti alle malattie causate dai virus del genere potyvirus. Come fanno questo? Per infettare le piante, i virus devono dirottare le proteine dai loro ospiti, ma queste proteine svolgono già funzioni nel cellula vegetale. Le piante che resistono alle infezioni hanno acquisito mutazioni in un gene che codifica per una di queste proteine di "suscettibilità".
Queste mutazioni fanno uso dell'ospite le proteine dal virus impossibile, mentre rimane funzionale per la pianta. La pianta con queste mutazioni resiste così all'infezione, senza cambiare nient'altro per la pianta!
Un nuovo studio ha mirato a trasporre questo meccanismo a piante di interesse agronomico, studiandone la fattibilità nel pomodoro ciliegino. Per fare ciò, i team dell'INRAE hanno utilizzato un approccio diverso da quello convenzionale. Non hanno cercato di inattivare il gene che rende la pianta suscettibile al virus, ma lo hanno invece modificato per imitare le mutazioni responsabili della resistenza presenti nei piselli o nei peperoni.
A tal fine, hanno applicato la tecnica CRISPR-Cas9 per colpire due regioni di questo gene. Queste modifiche simultanee portano a cambiamenti nella proteina prodotta da questo gene. Questi cambiamenti conferiscono alla pianta una forte resistenza a diversi virus del genere potyvirus, incluso PVY. Come per le mutazioni naturali selezionate in altre specie, questi cambiamenti non alterano l'espressione o l'accumulo della proteina prodotta dal gene, né ne influenzano la funzione.
Questo lavoro costituisce una prova di concetto, proponendo un nuovo approccio al montaggio preciso mutazioni, con l'obiettivo di riprodurre le resistenze naturali nelle specie sensibili e quindi limitare l'uso di pesticidi.
I risultati sono pubblicati nel Giornale di biotecnologia vegetale.