Omozigosi – linee pure, come ottenerle e come dimostrarle

L’omozigosi è la purezza ereditaria: in un determinato punto del genoma la pianta porta due volte la stessa variante genetica. Questi punti si chiamano loci. Una pianta omozigote nei loci considerati trasmette invariati i caratteri corrispondenti, e una linea fatta di piante così si chiama linea pura o linea consanguinea.

La frase più importante per la pratica è questa: sulla pianta non si vede. La quantità di cannabinoidi prodotti, cioè dei principi attivi su cui di solito si seleziona, dipende molto dalle condizioni di coltivazione. Solo il rapporto tra i due principi attivi principali segue il genoma. Aspetto e patrimonio genetico divergono quindi proprio nei caratteri su cui si fa la scelta. Senza una misura di laboratorio o una progenie verificata, ogni affermazione su una linea pura è una supposizione.

A che cosa serve

Nella selezione per incrocio l’omozigosi è la condizione perché due genitori precisi diano sempre la stessa progenie. Lo si vede nel mais: le sue linee consanguinee sono diverse tra loro, ma ciascuna è omozigote, e perciò l’incrocio tra due linee precise riesce ogni volta uguale. Solo così una varietà diventa riproducibile invece che irripetibile.

Quanto «stabile» è lontano da omozigote

Una varietà che da anni ha lo stesso aspetto non porta per forza gli stessi alleli nei suoi loci. Lo studio classico sul chemotipo lavorava con linee già passate per due cicli di inbreeding. Eppure, a seconda dell’incrocio, tra il 5,6 e il 37,5 % dei loci esaminati segregava già nella prima generazione filiale – in quasi un incrocio su tre, quindi, più di un terzo. Un residuo simile di loci misti basta a rendere disomogenea una progenie, e sulle piante non si vedeva.

Le due vie per arrivarci

Ci portano due vie, che differiscono per ritmo. La prima è l’incrocio tra fratelli, cioè l’accoppiamento di due piante della stessa progenie. Nelle specie dioiche, quelle con piante maschili e femminili separate, è la via su cui conta la letteratura sulla selezione, e richiede entrambi i sessi. La seconda è l’autofecondazione, la fecondazione di una pianta con il proprio polline. Nella cannabis è possibile solo con un’inversione sessuale indotta chimicamente, in cui una pianta femminile forma fiori maschili.

L’autofecondazione è la più rapida delle due, e proprio questo ritmo ha un prezzo che nel calcolo dei tempi non compare. A parità di grado di inbreeding, l’incrocio tra fratelli elimina meglio quegli alleli che in doppia copia sono letali. Nel modello ne restavano 7,11 con l’incrocio tra fratelli contro 9,3 con l’autofecondazione, perché l’omozigosi cresce per gradi e non a salti. Il calcolo viene da un modello di popolazioni naturali; si trasferisce il meccanismo, non il numero. In più ogni ciclo di autofecondazione richiede l’inversione sessuale e seleziona così anche la capacità di farla. La linea finita porta un rischio maggiore di fiori maschili indesiderati, per quanto pulito sia il lavoro.

Per l’autofecondazione il percorso in questa specie è stato misurato. Con la discendenza da seme singolo, in cui a ogni generazione si porta avanti una sola pianta, servono di norma sei generazioni perché la quota di loci misti scenda sotto il 3 %. Si parte dal 17 al 35 % delle piante di partenza a impollinazione libera. La misura è stata fatta su un pannello di 1500 marcatori, e i marcatori sono punti del genoma che in laboratorio si leggono senza ambiguità. I metodi basati su cellule germinali raddoppiate finora non hanno avuto successo in questa specie. In pratica l’omozigosi è quindi una soglia e non uno stato assoluto.

Quanto costa il percorso

Nella linea di cui erano coltivate fianco a fianco sette generazioni, la quota di fiori anomali salì dallo 0,4 % della generazione di partenza al 13,7 % della sesta, cioè a più di trenta volte tanto. Si trattava di fiori ermafroditi, fiori in punti dove non dovrebbero esserci e forme intermedie tra le parti maschili e femminili del fiore.

Dalla quarta generazione di autofecondazione, cioè dopo quattro cicli di fila, le piante producevano semi solo con un doppio trattamento su parti diverse della stessa pianta. Un prodotto libera l’etilene, il gas della maturazione, e un secondo prodotto ne blocca l’effetto. Questo è qualcosa di diverso dalla depressione da inbreeding, cioè dalla semplice perdita di vigore e di resa: qui l’inbreeding interviene sul controllo stesso dell’espressione del sesso. Senza questo doppio intervento su una singola pianta, a questo punto la linea si esaurisce.

Che l’accoppiamento stretto costi vigore non è una particolarità di questa specie. Nel mais la vitalità durante l’inbreeding scende di solito sotto la metà di quella delle varietà a impollinazione libera. Torna solo con l’incrocio tra due linee consanguinee non imparentate.

Come si dimostra l’omozigosi

Restano due vie, ed entrambe richiedono più di uno sguardo alla pianta. In laboratorio si misura con un pannello di marcatori, con la soglia citata del 3 %. Senza laboratorio resta la prova di progenie: una linea è costante solo quando lo sono i suoi discendenti. Entrambe costano una generazione o un laboratorio, ed è proprio per questo che circolano tante linee «stabili» che non lo sono mai state.