Risposte genetico-molecolari delle piante a carenza idrica

La produttività potenziale delle piante coltivate è fortemente limitata da condizioni ambientali limitanti (stress biotici e abiotici). Tra queste, la carenza idrica è uno dei fattori che maggiormente influenza la produttività sia in termini quantitativi che qualitativi. La tolleranza alla siccità, così come ad altre condizioni avverse, è un carattere poligenico: essa dipende, infatti, dall'espressione coordinata di interi set di geni comprendenti geni codificanti per proteine direttamente coinvolte nella protezione-riparo dai danni da stress (geni agenti a valle: deidrine, chaperonine, enzimi per la sintesi di osmoprotettivi e detossificanti, ecc.) e geni implicati nella regolazione dell'espressione (geni agenti a monte: fattori trascrizionali, chinasi, fosfatasi, ecc.). Al fine di comprendere le basi genetico-molecolari della tolleranza a tale condizione, negli ultimi anni, l'attenzione si è spostata dallo studio dei singoli geni a valle, a quello dei geni a monte nel tentativo di identificare i determinati genetici responsabili della percezione e trasmissione del segnale di stress e capaci quindi di attivare una risposta complessa e più efficace. Lo sviluppo di nuove tecniche ha permesso, inoltre, di spostare l'attenzione ad una visione d'insieme: è stato quindi possibile analizzare i cambiamenti globali determinati in una pianta da carenza idrica, a livello di trascrittoma, proteoma e metaboloma. Inoltre, gli approcci di genetica mirata, permettendo la variazione di espressione di singoli geni permette di determinarne la funzione. Infine, lo sviluppo di sistemi informatici sempre più sofisticati permette di integrare l'enorme mole di informazioni continuamente generata: l'insieme di questi nuovi approcci sta dando grande impulso all'identificazione dei geni maggiormente responsabili della tolleranza a stress, all'identificazione importanti QTL, allo sviluppo di valide strategie di ingegneria genetica o di MAS per ottenere piante con migliorata tolleranza. In questa review, sono riportati i più recenti risultati in campo internazionale sui succitati temi, riguardanti sia piante modello che piante di interesse agronomico. È stata rivolta particolare attenzione agli studi sui network genici coinvolti nella risposta a stress idrico (pathway ABA-dipendenti ed ABA-indipendenti), sugli approcci innovativi per identificare funzioni geniche importanti nel fenotipo di tolleranza (forward e reverse genetics), sulle strategie genetiche avanzate per ottenimento di genotipi con aumentata tolleranza (ingegneria genetica, MAS basati su QTL).