Dalla micropropagazione alle strategie di conservazione della biodiversità, organogenesi ed embriogenesi somatica, bioremediation, plant molecular farming e metaboliti secondari fino alle tecnologie a supporto del miglioramento genetico.
A Viterbo le colture in vitro sono state le protagoniste del Quinto Convegno Nazionale sulla Micropropagazione - VitroSoi2024, tenutosi da lunedì 14 a giovedì 17 ottobre 2024 nell'Auditorium Santa Maria in Gradi. È stato organizzato dal Dipartimento di Scienze Agrarie e Forestali dell'Università della Tuscia con il Gruppo di Lavoro "Micropropagazione e tecnologie in vitro" della Società di Ortoflorofrutticoltura Italiana (Soi).
L'evento ha visto sponsor provenienti da tutta Italia con Battistini Vivai, C-Led, Vitroplant, Mignano Piante, Apice piante, Dalmonte, Enza Zaden, Vivai Magalotti, Meristema, Laboratorio Microplant, Micropoli, Vivai Molari, Vivai Milone, Oliveti d'Italia, Salvi Vivai. E anche dalla Spagna con Agromillora.
"L'incontro è dedicato soprattutto allo scambio di informazioni fra i ricercatori e il mondo agricolo che opera nella propagazione. Infatti, hanno partecipato molti sponsor di aziende che utilizzano la micropropagazione nel loro settore produttivo, e questo è molto importante perché rappresenta il trasferimento tecnologico dal mondo della ricerca al mondo applicativo" spiega Antonio Ferrante, presidente generale della Soi.
Il Convegno ha visto un'ampia partecipazione dal mondo sia della ricerca che dell'agricoltura
(Fonte: Società di Ortoflorofrutticoltura Italiana)
Coordinato da Cristian Silvestri, dell'Università della Tuscia, Maurizio Lambardi e Maurizio Micheli della Soi l'evento ha coinvolto un ampio comitato scientifico con un totale di 180 partecipanti. Si sono toccati ampi settori dell'agricoltura quali arboree da frutto, orticole, ornamentali, aromatiche e forestali. Focus anche sulla futura automazione dei laboratori.
"La micropropagazione rappresenta un importante settore del vivaismo nazionale, con oltre 60 milioni di piante di elevata qualità prodotte annualmente." - dice Maurizio Lambardi, fondatore nel 2008 di questa serie di convegni - "Momenti di punta di questa edizione sono state le sette relazioni ad invito su argomenti di grande interesse e attualità, di cui sei sono state tenute da speaker provenienti da università e centri di ricerca stranieri. Lo straordinario risultato di partecipazione, avvalorato da un numero elevato di studenti e giovani ricercatori, ci esorta a continuare su questa strada con la sesta edizione, già programmata per il 2027".
"Con l'avvento delle nuove tecnologie e delle Tea oggi si parla molto delle tecnologie in vitro a supporto del miglioramento genetico che spaziano su alcuni elementi fondamentali, come organogenesi ed embriogenesi somatica." - dice Cristian Silvestri, convener dell'evento - "Questi sono il veicolo necessario per potersi approcciare con le tecnologie avanzate come le Tea, che come sappiamo, presentano ancora delle problematiche relative alle normative europee, ma che appunto con questi sistemi potrebbero essere bypassate ottenendo un editing più preciso delle colture e un materiale molto performante".
Quattro giorni pieni di novità
Il programma è stato diviso in cinque sessioni organizzate a loro volta in relazioni orali e poster, in cui sono intervenuti esperti ed esperte sia nazionali che internazionali per affrontare i vari utilizzi delle tecnologie in vitro con grande trasversalità.
Vediamo alcune delle relazioni presentate, in particolare quelle che si sono concentrate sulle colture arboree da frutto, sulle orticole e aromatiche e sulla conservazione di ecotipi locali.
Arboree da frutto: resistenze a patogeni e non solo
Iniziamo con il pero con la presentazione "Ottimizzazione di protocolli di rigenerazione in vitro per differenti cultivar di Pyrus communis: analisi dell'efficienza di caulogenesi da espianti fogliari" del Dipartimento di Scienze e Tecnologie Agro-Alimentari dell'Università di Bologna che ha esplorato la possibilità di usare la rigenerazione di gemme avventizie in vitro per diverse cultivar.
In questo lavoro si sono messi a confronto diversi substrati di crescita in otto varietà commerciali ed ecotipi di pero: Abate Fétel, Decana del Comizio, Williams, Max Red Barlett, Sanguigna d'Italia, Cocomerina Precoce, Cocomerina Tardiva e Conference. I risultati hanno evidenziato diversi tassi di rigenerazione cultivar-dipendenti permettendo di comprendere il potenziale utilizzo di queste varietà nelle diverse applicazioni della rigenerazione e l'applicazione del genome editing per migliorare la specie e renderla adattabile agli effetti del cambiamento climatico.
Novità anche per il melo: "Potenziamento della resistenza ad alcune malattie del melo (Malus x domestica) tramite Dna editing" del Dipartimento di Scienze e Tecnologie Agro-Alimentari dell'Università di Bologna.
Questo studio ha valutato la piramidazione delle resistenze per oidio (Podosphaera leucotricha) e colpo di fuoco batterico (Erwinia amylovora) per creare cultivar multi resistenti e ridurre l'uso di prodotti fitosanitari. Tramite Dna editing si sono silenziati quattro geni di suscettibilità al colpo di fuoco batterico e un gene di suscettibilità a oidio per migliorare una linea di melo (BOB47G082) già resistente a ticchiolatura e afide grigio. Si sono ottenuti sette piante editate indipendenti sottoposte prima a screening molecolare e poi ad analisi fenotipica.
I risultati hanno evidenziato che per il colpo di fuoco batterico più linee hanno mostrato un'alta resistenza, mentre per l'oidio i dati sono stati meno promettenti. In particolare, solo una linea ha mostrato resistenza ad entrambi i patogeni, dimostrando tuttavia la buona riuscita della piramidazione.
Spiegazione della creazione del plasmide per attuare il Dna editing in melo
(Fonte: AgroNotizie®)
Si è parlato anche di vite con "Embriogenesi somatica e organogenesi: processi di rigenerazione essenziali per la trasformazione genetica in vite" del Dipartimento di Scienze Agrarie, Alimentari ed Ambientali (D3A) dell'Università Politecnica delle Marche.
Nello studio si sono osservate varietà di uva da tavola, da vino e genotipi ibridi di Vitis per studiarne la loro potenzialità rigenerativa prima e dopo la trasformazione genica con Agrobacterium tumefaciens.
Si sono così valutate delle linee geneticamente trasformate e si è aperta la possibilità futura di incrementare sia la rigenerazione che la trasformazione di genotipi considerati recalcitranti, cioè che non riescono facilmente a rigenerare in vitro, migliorando così la procedura.
Inoltre, si è affrontato il tema dell'adattamento al cadmio in banano. L'intervento dell'Università di Assiut (Egitto) in collaborazione con l'Ibe Cnr di Firenze, dal titolo "L'analisi FT-IR evidenzia interazioni tra ferro, zinco e cadmio nella biochimica e nella struttura delle macromolecole della banana (Musa spp.) in vitro", ha dimostrato come l'uso della spettroscopia FT-IR possa aiutare i tecnici di laboratorio a comprendere meglio, durante le fasi di micropropagazione, i meccanismi fisiologici che conferiscono resistenza al cadmio in questa coltura, attraverso trattamenti a base di ferro e zinco.
Orticole e aromatiche: protocolli ottimizzati e ingegneria genetica
La presentazione sul basilico "Valutazione del potenziale di rigenerazione in vitro attraverso l'indagine istologica in Ocimum basilicum" presentato dal Crea - Centro di Ricerca Orticoltura e Florovivaismo di Sanremo e dal Dipartimento di Scienze, Agrarie, Alimentari e Agro-Alimentari dell'Università di Pisa si è focalizzato sulla possibilità di mettere a punto un protocollo di rigenerazione, utilizzabile per il miglioramento genetico contro il fungo patogeno Peronospora belbahrii.
Nelle cinque cultivar di basilico messe a confronto 'Prospera F1' è quella che ha mostrato una più alta percentuale di germinazione dei semi in vitro nel breve tempo, mentre la cultivar 'Paoletto' è quella che ha mostrato una percentuale di rigenerazione molto elevata. In conclusione, si è riscontrata una forte relazione cultivar-dipendente e si è confermato un ottimo potenziale rigenerativo in tutte le varietà osservate.
Dalle aromatiche passiamo alle orticole con la fragola e la presentazione "Ottimizzazione di protocolli di rigenerazione in vitro da foglia in cinque diverse cultivar di fragola" del Dipartimento di Scienze Agrarie, Alimentari ed Ambientali dell'Università politecnica delle Marche.
Questo studio si è concentrato sull'ottimizzare un protocollo di rigenerazione in vitro per rendere più efficiente il miglioramento genetico di questa coltura.
Sono stati confrontati due terreni per la rigenerazione con diverse concentrazioni di sali e ormoni, valutato l'orientamento delle foglie poste su tali terreni e l'influenza di questo sulla rigenerazione dei tessuti. I risultati hanno mostrato come la composizione del substrato di rigenerazione e l'orientamento della foglia influenzino il protocollo finale, essenziale per la trasformazione genica.
Sempre per le orticole si è parlato anche di pomodoro: "Efficient regeneration and Agrobacterium – mediated trasformation method for genome engineering in tomato" del Dipartimento di Scienze del Suolo, della Pianta e deli Alimenti dell'Università di Bari "Aldo Moro".
In questo lavoro la tecnologia Crispr/Cas9 è stata utilizzata per indurre mutazioni che eliminano o riducono l'attività di geni che codificano per proteine coinvolte nella risposta allergenica in alcuni consumatori. La selezione in vitro ha consentito la rigenerazione di 45 piante di pomodoro transgeniche contenenti il costrutto Crispr/Cas9 che sono state poi indagate dal punto di vista molecolare.
Con questo approccio è stato possibile ottenere piante che possedevano la mutazione e si è evidenziata la produzione di una proteina diversa nelle linee editate rispetto alle linee non editate. Un metodo perciò efficiente per l'applicazione delle Tea e per eliminare o ridurre il potenziale rischio di allergie, migliorando così le proprietà della bacca.
Conservazione di ecotipi e approccio per coinvolgere le future generazioni
Le tecnologie in vitro oltre a supportare il miglioramento genetico possono supportare programmi di conservazione della biodiversità locale e il coinvolgimento diretto degli studenti degli istituti superiori.
Un esempio presentato durante il Convegno è quello dell'Istituto Superiore Isis "Leopoldo II di Lorena" di Grosseto (Gr), che nel 1899 è stato fra i primi istituti ad aver inaugurato un laboratorio di micropropagazione, e che poi nel 2010 ha fondato un Centro Ricerche Strumenti Biotecnici nel settore Agricolo Forestale (Crisba).
Tra i progetti del Crisba rientrano la conservazione ex situ e la tutela di specie locali del territorio toscano a rischio di estinzione, di interesse sia paesaggistico che agrario. Queste comprendono orchidee terrestri locali dei generi Anacamptis, Ophrys e Serapias, una specie endemica di limone etrusco (Limonium etruscum) e varietà autoctone di patate toscane che sono la Rossa di Cetica, la Rossa di Sulcina e la Castagno D'Andrea.
Relazione del Crisba per la conservazione di un ecotipo di patata della Toscana
(Fonte: AgroNotizie®)
Questi programmi di conservazione e propagazione in vitro offrono la possibilità di studiare gli ecotipi a livello accademico, sensibilizzare gli studenti degli istituti agrari al mantenimento della biodiversità e la re-introduzione di queste specie negli habitat di origine. Inoltre, rappresentano un interessante esempio di come le tecnologie in vitro e la formazione scolastica superiore possano incontrarsi per tutelare la biodiversità vegetale.
Automazione e robotizzazione, uno sguardo al futuro
Al Convegno si è tenuta una tavola rotonda sulle nuove frontiere tecnologiche per l'innovazione nei laboratori di micropropagazione. Un tema, questo, di interesse per il settore vivaistico per via dell'alto costo della manodopera e delle problematiche nella gestione del personale.
Attualmente sul mercato sono disponibili delle macchine interessanti. Per esempio, un sistema robotizzato che prepara in ambiente sterile gli espianti vegetali, tagliandoli con precisione tramite un laser e posizionandoli dentro i vasetti di coltura. Gli espianti però non sono tutti uguali, e per poter usare correttamente questa macchina su tutte le specie bisognerebbe "educare" il software tramite immagini, in modo che possa riconoscere la morfologia del materiale e tagliare nel punto esatto.
Oppure, vi è la possibilità di robotizzare il trapianto delle giovani piantine negli alveoli pre forma per la fase di acclimatazione. In questo caso si tratta di bracci robotici con pinze, e queste ultime si possono cambiare in base alla dimensione del materiale. Questo sistema ha una capacità di lavoro di circa 1.400 piante lavorate all'ora, mentre un operatore in genere può trapiantare 400 piante all'ora in base alla specie.
La meccanizzazione delle fasi in vitro quindi consentirebbe un balzo in avanti della produzione vivaistica. Bisogna però tenere conto della diversità delle specie propagate dalle aziende e valutare una corretta programmazione di questi software per il loro corretto funzionamento.
Con lo scopo di migliorare l'efficacia nella divulgazione di dati e risultati di ricerche in ambito agrario, nasce l'accordo tra Soi e Image Line®. In quest'ottica verranno realizzati articoli, approfondimenti e interviste mensili legati alla coltivazione delle piante, dagli alberi da frutto agli ortaggi fino alle colture estensive.
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