"Il miglioramento genetico della qualità nutrizionale delle piante è un obiettivo importante del genome editing per le coltivazioni indoor. Altre caratteristiche che sono cercate sono, per esempio, lo sviluppo di frutti senza che avvenga la fecondazione, in ambiente protetto può infatti essere un fattore limitante, oppure, per il pomodoro, farlo diventare da pianta a crescita indeterminata a pianta compatta, perché possa crescere in ambiente ristretto". Così Teodoro Cardi, ricercatore del Consiglio Nazionale delle Ricerche (Cnr).
All'ultima edizione di NovelFarm, mostra convegno internazionale sulle innovazioni in agricoltura, indoor e vertical farming che si è tenuta il 20 e il 21 marzo scorsi alla Fiera di Pordenone, non si è parlato solo di colture protette, si è parlato molto anche di innovazione varietale e, in particolare, di Tea, ovvero le Tecnologie di Evoluzione Assistita.
Tea protagoniste a NovelFarm 2024
Tea e legislazione europea
A che punto è la legislazione europea su queste nuove tecniche? A raccontare le prospettive c'era il professore Michele Morgante dell'Università degli Studi di Udine. "Oggi noi abbiamo strumenti che ci consentono di individuare i singoli geni che controllano i caratteri di interesse, che siano questi caratteri che riguardano la resistenza ai patogeni, la tolleranza alla siccità, l'efficienza d'uso dei fertilizzanti, l'efficienza fotosintetica. Possiamo individuare all'interno dei geni - ha detto il professore - le singole basi del Dna che, se modificate, permettono di ottenere il miglioramento desiderato. A valle di questo, la ricerca ha sviluppato tecnologie molto precise e accurate che consentono di andare a modificare singoli geni".
Le Tea stanno affrontando il loro percorso, a livello normativo, a Bruxelles. Nelle parole del professor Morgante, con l'acronimo Tea ci si riferisce a due tecniche: la cisgenesi, dove "si va a inserire un gene già presente nel pool genetico delle specie e si ottiene un risultato che avremmo potuto ottenere, in maniera classica, attraverso incroci", e il genome editing. Quest'ultimo "offre la possibilità di modificare in modo voluto e preciso una specifica sequenza di Dna, senza spostarla dalla sua posizione naturale nel genoma. Può essere considerato, a tutti gli effetti, un metodo di mutagenesi biologica mirata" (citazione dal Position paper - Nuove Tecniche Genomiche, Genome Editing e Cisgenesi - gruppo di lavoro congiunto Cluster CL.A.N., Federchimica, Assobiotec, Crea). Morgante ha raccontato: "Abbiamo sviluppato varietà di vite resistente alla peronospora e all'oidio, l'abbiamo fatto per incrocio e ci abbiamo messo venti anni. La cisgenesi ci avrebbe permesso di essere più rapidi. Con l'incrocio inoltre abbiamo di fatto creato nuove varietà. Se vogliamo dire che abbiamo creato Tocai o Cabernet resistenti, dobbiamo usare il genome editing o la cisgenesi".
Il 5 luglio dello scorso anno è arrivata dalla Commissione Europea la prima proposta di normativa che deve ora completare il suo iter. Recentemente, il 7 febbraio 2024, la proposta è passata al Parlamento Europeo e ora la proposta deve essere negoziata in Consiglio. Questa prevede una procedura diversa per l'immissione sul mercato per diverse tecniche. Si divide fra Ngt, categoria 1, ovvero quelle piante considerate equivalenti alle piante ottenute con miglioramento genetico tradizionale e Ngt, categoria 2, che invece, se approvata la normativa, rientrerebbero nella legislazione prevista attualmente per gli Ogm. Entrambe le categorie sono escluse dalla produzione biologica.
Per stabilire in quale delle due categorie dovrebbe ricadere una pianta ottenuta utilizzando le Tecnologie di Evoluzione Assistita è prevista un procedura per verificare se le medesime avrebbero potuto essere ottenute in natura o mediante tecniche di selezione classiche. È questa la discriminante fondamentale per capire se una pianta editata possa essere introdotta sul mercato con normativa non Ogm. In ogni caso, la normativa non approfondisce il tema della sperimentazione in campo delle piante editate con le nuove tecniche di breeding che, ha detto il professor Michele Morgante "al momento sottostanno ancora alla normativa prevista per gli Ogm".
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Tea, a che punto siamo in Italia
E in Italia? A che punto siamo con le Tea? In attesa di un quadro giuridico chiaro, i ricercatori italiani non sono stati con le mani in mano. Hanno iniziato le sperimentazioni, nei loro laboratori. A NovelFarm, in collegamento, la professoressa Sara Zenoni dell'Università degli Studi di Verona, ha raccontato i risultati raggiunti da EdiVite, spin off universitario e società impegnata nella realizzazione di prototipi vegetali innovativi mediante editing genomico. "Siamo nati nel 2021 - ha raccontato la professoressa - siamo una giovane impresa ad elevato contenuto tecnologico. La società è nata grazie all'interazione fra imprenditori privati e l'Università di Verona".
Al momento EdiVite sta lavorando appunto sulla vite, dallo Chardonnay al Sangiovese, dal Merlot al Cabernet. Il team di ricerca utilizza come tecnica il genome editing, ha già pubblicato su un paio di riviste internazionali i risultati ottenuti. "Stiamo lavorando - ha detto Sara Zenoni - per rendere le piante più resistenti. Lavoriamo su geni di suscettibilità. Mutare questi geni vuol dire, appunto, rendere le piante meno suscettibili. Lavoriamo anche su geni di resistenza agli stress abiotici. Questo è però un carattere complesso perché sono coinvolti più geni e più processi. Lavoriamo poi sui geni coinvolti nella qualità delle uve. L'editing in vite è un processo lungo, richiede quindici mesi di lavoro. Abbiamo al momento dieci piante rigenerate in serra. La mutazione è avvenuta nel punto esatto di nostro interesse, sono piante pronte per essere caratterizzate. Abbiamo anche scritto un brevetto che è stato accettato, quindi la tecnologia è brevettata, ma c'è molto lavoro da fare per quanto riguarda il perfezionamento del protocollo di rigenerazione; poi l'anello mancante è che non possiamo andare in campo. Abbiamo le piante in serra, ma dobbiamo valutare la risposta delle stesse nell'ambiente, anche per capire la qualità delle uve prodotte".
Nell'ambito di BIOTECH, progetto a coordinamento Crea che puntava al miglioramento genetico delle specie di interesse del sistema alimentare italiano, proprio utilizzando le Tea, Alessandro Nicolia, ricercatore del Crea, ha raccontato alcuni risultati rispetto al pomodoro. Nicolia si è occupato, assieme ad altri ricercatori del sottoprogetto CISGET, interamente concentrato sul pomodoro, sia da industria sia da mensa.
Le caratteristiche sulle quali il progetto si è concentrato sono state, per esempio, la tolleranza allo stress salino, allo stress idrico, l'alto grado Brix, la resistenza a piante parassite. In totale hanno lavorato su diciassette geni, con la produzione di trentaquattro variabili geniche nuove. Per quanto riguarda la resistenza a piante parassite, le Orobanche, sono stati raggiunti risultati interessanti.
Le Orobanche, in coltivazione a pieno campo, possono causare perdite di prodotto fino all'80%. Il ciclo vitale è sotterraneo, sono prive di apparato radicale ma si fissano alle radici delle piante parassitizzate in modo da trarre nutrimento direttamente dal sistema vascolare. "La genetica ci è venuta incontro" ha raccontato Alessandro Nicolia. "Si conoscevano infatti i geni coinvolti nella biosintesi di molecole segnale da parte dell'apparato radicale del pomodoro che inducono la germinazione delle Orobanche. Con Crispr-Cas9 (genome editing) abbiamo ottenuto dei mutanti per ciascuno dei geni. Il risultato è stato che le piante mutanti inducono la germinazione delle Orobanche l'80% in meno".
I passi avanti della ricerca
Tornando al miglioramento genetico per le coltivazioni indoor, la principale criticità di questo tipo di coltivazioni è il dispendio energetico. Ecco che Square Roots, società tecnologica americana, si sta impegnando in una ricerca di frontiera, ovvero: crescere le piante al buio. Lo fa portando avanti le ricerche e collaborando con Robert Jinkerson dell'Università di Riverside (specialista nella fotosintesi artificiale) e con Feng Jiao, chimico dell'Università del Delaware.
A presentare il progetto c'era, in collegamento, John Paul Boukis, head of Business Development di Square Roots. Stanno lavorando proprio utilizzando Crispr-Cas9, con piante che crescono eterotroficamente. Sono partiti dalla pianta Arabidopsis, comunemente conosciuta come arabetta comune, una malerba spesso usata come modello per la ricerca. Ha dimensione ridotta, un tempo di crescita velocissimo e un genoma molto compatto. Le piante modificate possono aggiungere biomassa assorbendo carbonio dall'acetato invece di fare la fotosintesi sotto le luci led. Partendo dai risultati raggiunti da Robert Jinkerson e Feng Jiao, Square Roots sta cercando di testare il processo su scala superiore, per una produzione che in futuro potrebbe diventare anche commerciale. Il lavoro è attualmente in corso per la lattuga e il pomodoro.
