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Gli scienziati hanno scoperto un modo per rimuovere i composti tossici dalle patate, rendendole più sicure da mangiare e più facili da conservare. La svolta potrebbe ridurre lo spreco alimentare e migliorare la coltivazione in ambienti estremi, come lo spazio.
Le piante di patate producono naturalmente sostanze chimiche che le proteggono dagli insetti. Le sostanze chimiche, chiamate glicoalcaloidi steroidei o SGA, si trovano in grandi quantità nelle parti verdi delle bucce di patate e nelle aree di germogliamento. Rendono le patate pericolose per gli insetti e per gli esseri umani.
La luce solare può indurre la produzione di SGA nei tuberi di patata, la parte della pianta di patata che viene mangiata, anche dopo che sono stati raccolti. Identificando un meccanismo genetico chiave nella produzione di SGA, i ricercatori della UC Riverside potrebbero essere in grado di ridurre la tossicità delle patate preservando al contempo le difese naturali delle piante. Eliminare la SGA dalle patate le renderà anche più facili da conservare e trasportare all’aria aperta.
La ricerca, pubblicata su Science, si concentra su una proteina denominata “GAME15”, che svolge un ruolo chiave nel dirigere la produzione di SGA della pianta. Questa proteina agisce sia come enzima che come impalcatura, organizzando altri enzimi in una “fabbrica di conversione” che produce in modo efficiente SGA, impedendo al contempo ai composti tossici di fuoriuscire in altre parti delle cellule vegetali, dove causerebbero danni.
Anche i pomodori producono SGA, principalmente nel frutto verde e acerbo, così come nelle foglie, negli steli e nelle radici delle piante. Quando i ricercatori hanno silenziato il gene GAME15 nei pomodori, hanno eliminato la produzione di SGA ma hanno anche reso le piante altamente suscettibili ai parassiti.
Progettando le piante in modo che controllino quando e dove vengono prodotti gli SGA, ad esempio nelle foglie ma non nelle patate stesse, i ricercatori immaginano raccolti che possono essere conservati senza il rischio di tossicità dovuto all’esposizione alla luce solare.
“Potresti conservare le patate in cucina e non preoccuparti dell’esposizione al sole, che le fa produrre più SGA. E poi potresti mangiarle quando vuoi, riducendo lo spreco alimentare”, ha detto Jozwiak.
Inoltre, i risultati potrebbero consentire l’uso di altre parti di piante, come le foglie, per l’alimentazione in ambienti con spazi limitati come le missioni spaziali o i sistemi di agricoltura verticale. “Per l’agricoltura spaziale, dove ogni parte di una pianta potrebbe dover essere commestibile, questi risultati sono particolarmente promettenti”, ha affermato Jozwiak.
Il team ha ottenuto queste intuizioni ricreando inizialmente il processo di produzione di SGA nelle piante di tabacco. Sorprendentemente, hanno scoperto che durante l’evoluzione il processo ha reindirizzato le proteine dalla membrana plasmatica o apparato di Golgi, dove è responsabile della produzione di componenti della parete cellulare cruciali per la crescita cellulare, al reticolo endoplasmatico, una parte della cellula dove inizia la produzione di tossine.
“In sostanza, la pianta prende in prestito da sé stessa per creare GAME15”, ha detto Jozwiak. “Non ci aspettavamo di trovare la pianta che dirotta le proteine di cui ha bisogno per la produzione di pareti cellulari”.
La frutta verde e acerba può essere tossica, ma durante la maturazione queste molecole si convertono in qualcosa di commestibile. Limitando gli SGA alle parti non commestibili delle piante, sia gli agricoltori che i consumatori potrebbero trarre vantaggio da colture più sicure e versatili.
“Il nostro lavoro dimostra che le piante hanno sviluppato modi ingegnosi per bilanciare crescita, riproduzione e difesa”, ha affermato Jozwiak. “Comprendere questi sistemi ci consente di riprogettare le colture per soddisfare le esigenze moderne senza compromettere la loro capacità di prosperare”.
Questa ricerca è il risultato di uno sforzo collaborativo che ha coinvolto ricercatori del Weizmann Institute of Science in Israele, così come della Kobe University, del RIKEN Center for Sustainable Resource Science e dell’Osaka University in Giappone. Le scoperte del gruppo non solo promettono un cibo più sano, ma rappresentano anche un balzo in avanti nell’agricoltura sostenibile e nell’esplorazione spaziale.
Jozwiak A, Panda S, Akiyama R, Yoneda A, Umemoto N, Saito K, Yasumoto S, Muranaka T, Gharat SA, Kazachkova Y, Dong Y, Arava S, Goliand I, Nevo R, Rogachev I, Meir S, Mizutani M, Aharoni A. A cellulose synthase-like protein governs the biosynthesis of Solanum alkaloids. Science. 2024 Dec 20;386(6728):eadq5721. doi: 10.1126/science.adq5721. Epub 2024 Dec 20. PMID: 39700293.
