L'acqua è sempre stata una risorsa critica per l'agricoltura, ma negli ultimi anni anche aree in cui le precipitazioni erano abbondanti devono fare i conti con la scarsità di piogge. Ma non è solo una questione di carenza idrica complessiva durante l'anno, è anche avere precipitazioni nei periodi sbagliati o di intensità talmente elevata da creare un danno.
Per far fronte agli effetti dei cambiamenti climatici i ricercatori stanno lavorando alla selezione di varietà in grado di gestire al meglio l'acqua. Un esempio interessante è quello presentato durante l'open day del Centro di Genomica e Bioinformatica del Crea di Fiorenzuola d'Arda (Piacenza). Una giornata durante la quale agricoltori, studenti o semplici cittadini hanno potuto toccare con mano i frutti della ricerca pubblica.
Uno degli stand in cui i ricercatori hanno incontrato i visitatori del Centro
(Fonte foto: Crea)
Acqua, angoli e radici
Le piante, si sa, assorbono l'acqua presente nel terreno attraverso le radici e dunque proprio sull'apparato radicale si concentra l'attenzione dei ricercatori. Nel Centro Crea di Fiorenzuola d'Arda si sta ad esempio studiando l'angolo di sviluppo delle radici seminali rispetto all'asse perpendicolare di crescita della pianta.
L'assunto da cui sono partiti i ricercatori è che in un contesto di carenza d'acqua, per le piante potrebbe essere vantaggioso avere un apparato radicale che si sviluppi non tanto superficialmente, quanto in profondità. Questo perché i primi strati di suolo sono quelli che si asciugano più velocemente, mentre l'acqua e alcuni nutrienti come l'azoto si conservano più tempo negli strati profondi del terreno.
I ricercatori del Crea hanno dunque messo a confronto 350 varietà differenti di orzo per studiare in che modo le radici si propagano nel terreno, se superficialmente, quindi con un angolo più ampio rispetto alla verticale, oppure in profondità. Una volta identificate le varietà in grado di esplorare il terreno più a fondo i ricercatori sono andati ad indagare quali geni potevano esprimere questa caratteristica morfologica.
Uno dei vasi usati per studiare l'angolo di crescita delle radici
(Fonte foto: Crea)
Una volta identificato il gene "dell'angolo stretto" sarà poi possibile, per chi si occupa di miglioramento genetico, introdurre questo tratto in nuove varietà, che esplorando il suolo in profondità potranno resistere meglio alla carenza di acqua.
Sempre lo stesso team di ricerca sta lavorando anche sul fronte della capacità delle piante di penetrare terreni compatti. La carenza di umidità nel suolo, il compattamento provocato dal passaggio dei trattori e delle macchine agricole, nonché la tendenza ad adottare tecniche di minima lavorazione, rendono sempre più difficile la vita alle giovani plantule, che devono penetrare suoli sempre più duri.
I ricercatori stanno dunque testando differenti varietà, sempre di orzo, per identificare quelle con l'apparato radicale in grado di farsi strada anche nei terreni più compatti. E anche in questo caso stanno studiando quali sono i geni che esprimono questa caratteristica, che potrà poi essere usata nel miglioramento varietale.
La genetica e l'ambiente incidono profondamente sulla tipologia di sviluppo delle radici
(Fonte foto: Crea)
Piante formica e piante cicala
Oltre a migliorare la capacità delle piante di reperire la risorsa idrica nel terreno, i ricercatori del Crea stanno anche selezionando le piante in grado di gestire al meglio l'acqua.
Ogni pianta infatti assorbe l'acqua dalle radici e la disperde attraverso gli stomi nei normali processi di traspirazione. Più fa caldo e minore è l'umidità relativa dell'aria, più la pianta perde acqua. Chiudere gli stomi permetterebbe di ridurre la traspirazione, ma avrebbe come conseguenza anche una perdita di produttività. Attraverso gli stomi infatti la pianta assorbe anche l'anidride carbonica presente nell'aria, che rappresenta una delle componenti essenziali alla base della fotosintesi clorofilliana e quindi della produzione di carboidrati.
Varietà commerciali normalmente coltivate, essendo molto produttive, hanno un alto fabbisogno di acqua e hanno un'apertura stomatica molto spinta. Questo perché per produrre tanto hanno bisogno di ingenti input. Accanto a queste piante "cicala", ci sono invece delle piante "formica", molto più parsimoniose. Si tratta in generale di piante selvatiche che non potendo contare sull'uomo per l'approvvigionamento idrico si sono selezionate nel corso dei secoli per gestire in maniera oculata l'acqua, chiudendo gli stomi quando necessario.
Il compito dei ricercatori è quello di individuare le piante che hanno una migliore efficienza nella gestione idrica e cioè quelle varietà che a parità di acqua somministrata riescono a produrre più biomassa. Per studiare questo aspetto i ricercatori utilizzano dei vasi dotati di una pesa integrata che permette di misurare la portata dell'irrigazione e la crescita della pianta stessa.
Anche in questo caso, una volta selezionate le piante più efficienti nel trasformare l'acqua in biomassa, verranno identificati i geni responsabili del tratto che potrà poi essere inserito all'interno di nuove varietà.
La lunga strada del miglioramento genetico varietale
Fin da quando l'uomo ha coltivato la terra ha sempre svolto un lavoro di miglioramento varietale, selezionando e riproducendo le piante con le caratteristiche più interessanti. Oggi questo processo è reso molto più veloce, efficiente e preciso grazie alle moderne conoscenze della genetica e alle tecnologie di miglioramento varietale.
Ad oggi tuttavia, dopo aver individuato i geni di interesse, come quelli che esprimono l'angolo di inclinazione delle radici, per le aziende sementiere risulta assai difficile e laborioso introdurre tali geni all'interno delle varietà attualmente in commercio, varietà che esprimono altissimi standard, ad esempio in fatto di produttività, resistenza alle malattie o qualità della granella prodotta.
Un'incredibile opportunità è quella offerta dalle Tea, Tecnologie di Evoluzione Assistita, che tramite la cisgenesi permetterebbero di trasferire tra due specie sessualmente compatibili singoli geni e quindi permetterebbero in pochissimo tempo di migliorare le piante oggi già in commercio. Però, ad oggi queste tecnologie sono considerate produttrici di Ogm e quindi sottoposte una regolamentazione tale che in Italia restano fuori gioco.
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