Il miglioramento genetico può fare molto per gli spinaci

Alcuni ricercatori del Boyce Thompson Institute (BTI; Ithaca, New York, USA) e di sei università cinesi hanno identificato i geni degli spinaci associati alla loro resistenza alla peronospora, una delle principali malattie delle coltivazioni commerciali e al loro elevato contenuto di acido ossalico, una sostanza anti-nutritiva, collegata più in generale alla resistenza ai parassiti. I risultati potrebbero aiutare gli allevatori a proteggere meglio la pianta dalle malattie e aumentare la vendita di varietà di spinaci, che abbiano un ridotto contenuto di ossalato.

Uno dei principali problemi che negli Stati Uniti allontana i consumatori dall'acquistare questo ortaggio sarebbe il curioso fenomeno dello 'spinach-teeth' (denti di spinacio), che dipende dalla tendenza dell'ossalato, contenuto negli spinaci, a legarsi al calcio presente nella saliva, con precipitazione di cristalli di ossalato di calcio, che si attaccano ai denti (anch'essi contenenti calcio) dando una strana sensazione al contatto con la lingua.
L'ossalato precipitando in forma di ossalato di calcio può infine provocare calcoli renali. Pertanto una dieta a base di spinaci richiede attenzione, particolarmente da chi soffre di calcoli ai reni.

Un articolo pubblicato il 13 dicembre 2021 su Nature Communications approfondisce i problemi segnalati e potrà forse aprire la strada verso una soluzione, attraverso la produzione di varietà di spinaci prive di ossalato, senza per questo rinunciare alla maggiore resistenza alle malattie, che è collegata a vari fattori, tra i quali appunto il contenuto di acido ossalico.
'Penso che un maggior numero di consumatori sarebbero disposti a comprare spinaci che abbiano meno ossalato', ha detto Zhangjun Fei, della Boyce Thompson Institute e uno dei coordinatori dello studio, oltre che coautore corrispondente del documento. 'L'ossalato dietetico può interferire con l'assorbimento dei minerali e può portare a calcoli renali, meno ossalato renderebbe anche gli spinaci più appetibili per un mercato più ampio'.

A tale ricerca hanno anche partecipato ricercatori della Cornell University (USA), del Dipartimento dell'Agricoltura degli Stati Uniti d'America (USDA), della Shanghai Normal University (Cina), della Zhejiang University (Cina), della Zhejiang A & F University (Cina), della Qinghai University (Cina), della Qingdao Agricultural University (Cina) e della Harbin Normal University.

Nello studio sono stati confrontati i genomi degli spinaci coltivati (Spinacia oleracea) e di due dei suoi parenti selvatici (S. turkestanica e S. tetranda) per identificare geni legati a tratti di interesse per i coltivatori di queste piante e i consumatori.
Come ha riferito l'autore co-corrispondente Chen Jiao, ex ricercatrice di post-dottorato nel gruppo di Fei, che ora è professore al College of Agriculture and Biotechnology dell'Università di Zhejiang (Cina): 'I nostri risultati forniscono ricche risorse per la comunità di ricerca sugli spinaci, in particolare quelli che lavorano sull'aumento della resistenza alla peronospora, sul miglioramento della consistenza delle foglie e nel ridurre il contenuto di ossalato'.

Nel 2017, il laboratorio di Fei ha realizzato una bozza del genoma degli spinaci, la cui qualità non era elevata a causa di limitazioni tecniche nel processo di assemblaggio. Il nuovo studio si è servito della varietà di spinaci coltivata Monoe-Viroflay. Tramite avanzate tecnologie di sequenziamento e assemblaggio, il sequenziamento del genoma, come riporta la fonte, è risultato più semplice e di qualità superiore a quello dello studio precedente.
Il gruppo di Fei ha anche sequenziato i genomi di 295 varietà coltivate di Spinacia oleracea e 10 accessioni dei due parenti selvatici; ha poi condotto analisi genomiche comparative e studi di associazione 'genome-wide' (GWAS) per sondare la storia evolutiva della pianta e cercare geni associati a tratti specifici.

Dallo studio è emerso che la maggior parte delle differenze genetiche tra spinaci selvatici e coltivati derivano dall'adattamento della pianta a nuovi ambienti asiatici ed europei, in cui si è diffusa la coltivazione, a partire dall'Iran. Altre variazioni del genoma dello spinacio riflettono la secolare selezione a cui è stato sottoposto per assecondare le preferenze degli abitanti dei luoghi in cui è stato coltivato. Tra questi caratteri si segnalano la presenza di foglie piatte, o rugose.
Come riferisce Jiao: 'Penso che la nostra scoperta più interessante sia che la diversità genetica tra spinaci asiatici ed europei è più alta di quanto non sia tra spinaci coltivati e selvatici, una cosa che non è molto comune in altre colture. Ciò aumenta la nostra conoscenza di come la selezione umana diversifichi le piante coltivate'.

Gli studi di associazione a livello di genoma ('genome-wide'; GWAS), per sondare la storia evolutiva della pianta, hanno confermato il ruolo della famiglia di geni NBR-LRR nella resistenza alla peronospora degli spinaci. Sono state anche identificate altre zone del genoma di minore importanza, ma comunque rilevanti ai fini della resistenza alle malattie, come ad esempio una regione che codifica un enzima, che può rafforzare la barriera fisica degli spinaci all'invasione di agenti patogeni.

Come riferisce Fei, direttore dell'omonimo laboratorio al Boyce Thompson Institute: “Come la maggior parte delle piante, la resistenza alle malattie negli spinaci è controllata da una rete di regioni genetiche. Se riuscite a 'impilare' varianti genetiche resistenti alle malattie in un'unica varietà, otterrete una resistenza migliore rispetto a una sola variante genetica”. Fei è anche professore a contratto presso la School of Integrative Plant Science della Cornell University.

Il team di ricerca ha anche trovato due geni che contengono il codice per la produzione di proteine trasportatrici di membrana di metalli e ioni metallici, che a loro volta possono regolare gli ossalati negli spinaci. Sebbene siano necessarie ulteriori ricerche per comprendere appieno la loro funzione, modulare questi geni che influiscono sulla sintesi degli ossalati potrebbe attirare un maggior numero di consumatori verso gli spinaci.
Per altro verso è bene mantenere la consapevolezza del fatto che gli ossalati svolgono un ruolo importante nella sopravvivenza degli spinaci, contrastando parassiti e agenti patogeni, come riferisce Fei. In tal caso, la riduzione degli ossalati richiederebbe anche l'identificazione e modifica di altri geni per mantenere attivo un buon numero di meccanismi protettivi della pianta.
Fei ha meglio circostanziato questa questione indicando: 'Le piante di solito dipendono da reti di fattori genetici per difendersi; rimuoverne uno significa trovare il giusto equilibrio tra gli altri'.