In biologia, alcune piante sono più studiate di altre. Mi riferisco alle “piante modello”.

Cosa sono?

Si tratta di piante estensivamente utilizzate per studiare i più disparati processi biologici, in base al presupposto che le scoperte fatte su queste piante possono fornire indicazioni su come questi funzionano anche su piante di valore economico con le quali sono imparentate. Questa assunzione deriva dal fatto che tantissimi dei principi biologici fondamentali si mantengono inalterati attraverso l’evoluzione di una specie e sono dunque regolati dagli stessi meccanismi (e geni).

Se questo preambolo vi ha fatto già venire voglia di chiudere l’articolo e di aggiornare il vostro Instagram, passiamo subito al dunque.

Benvenuti alla esclusivissima TOP 3 delle piante modello! Con questo articolo, elencherò le tre piante modello piu utilizzate nei laboratori, ma sopratutto descriverò le caratteristiche che le rendono dei fenomeni della ricerca.

Buona lettura!

1. Arabidopsis thaliana. Primo amore di molti studenti alle prime armi e partner stabile dei ricercatori più navigati, spadroneggia con scioltezza in numerosi campi: genetica e genomica, fisiologia vegetale, biologia molecolare, biologia evolutiva, citologia e tanti altri. Vi ho già parlato delle caratteristiche che fanno A. thaliana la regina dei laboratori in un precedente articolo, check it out. Tra queste, un genoma piccolo, un ciclo vitale breve, produce tantissimi semi ed essendo di piccola taglia occupa poco spazio. Detiene il primato di essere la prima pianta ad esser stata sottoposta a sequenziamento completo del DNA (ossia leggerne il contenuto ed analizzarlo). In a nutshell, la studiano in molti perché è semplice da studiare. Inoltre, Arabidopsis cresce quasi ovunque rendendola una pianta modello universale con un grado di diversità genetica mostruoso. Fa parte della famiglia delle Brassicaceae, la stessa di broccoli, cavolo ed altre importanti colture, e spesso è possibile tradurre e validare risultati ed analisi fatte in Arabidopsis in piante di valore economico.

2. Nicotiana benthamiana. Non si tratta del comune tabacco, ma di un suo stretto parente.  Pianta modello in molti campi e regina incontrastata della patologia e virologia vegetale.  Il motivo è che è suscettibile ad una vasta gamma di virus e patogeni vegetali (batteri, funghi, oomiceti etc). Dunque, una pianta “ospite” perfetta per scoperte su come questi agenti invadono le piante e su come quest’ultime attivano il proprio sistema sanitario per difendersi. Si presta benissimo ad infiltrazioni fogliari (vedi foto copertina) e questo ha permesso lo sviluppo di una vasta di protocolli e di tecniche di laboratorio molto efficaci per svariati studi su espressione genica transiente,  localizzazione proteica e tanti altri. Per questa pianta, non è ancora disponibile un genoma completo, ma solo una bozza. Infatti, avendo un genoma considerevole e abbastanza complesso, il suo assemblaggio finale e analisi richiederanno ancora del tempo. Facendo parte della famiglia delle Solanaceae, Nicothiana benthamiana ha fatto da modello per la scoperta di geni di resistenza che hanno aiutato e aiuteranno lo sviluppo di varietà agricole di pomodoro, peperone, patate e melanzane resistenti ai loro più acerrimi nemici patogeni.

3. Brachypodium distachyon. Parente dei più importanti cereali come grano, orzo, riso e specie foraggere è la rising star tra le piante modello.  B. dystachion ha preso piede negli ultimi anni per una serie di caratteristiche che la rendono un po’ l’Arabidopsis dei cereali. Tra le tante, il suo genoma è il più piccolo tra quelli dei cereali con un genoma completamente sequenziato, si riproduce attraverso auto-impollinazione ed ha un ciclo vitale di circa quattro mesi (relativamente breve per un cereale). Si presta molto bene alla trasformazione genetica ed a modalità di propagazione in vitro. Queste caratteristiche, insieme alla sua piccola statura ed a requisiti di crescita poco impegnativi, la rendono un “sistema” perfetto per studi di genetica e genomica dove la possibilità di produrre semi più volte in un anno e di studiare geni le cui sequenze sono già note sono indispensabili.

 

N.B: Ci tengo a precisare che ho volutamente escluso da questa classifica piante modello che hanno un valore agronomico e commerciale. Ho preferito  dar spazio a modelli sconosciuti per creare un po’ di suspense per i lettori che non hanno familiarità con la biologia. Infatti, non tutte le piante modello sono prive di valore economico. Piante come il riso ed il mais sono diffusissimi organismi modello per la ricerca nei cereali che avrebbero avuto tutto il diritto di stare in questa (personalissima) classifica.