Il mondo delle agroenergie si trova ad un passo di una piccola rivoluzione tecnologica sorta nei laboratori del Polo Tecnologico di Pordenone. Si tratta dei cloni di Arundo donax L. (canna comune), pianta originaria dal Medio Oriente, che oggi desta l'attenzione di ricercatori ed industriali per le sue promettenti proprietà per fini agroenergetici.
A. donax appartiene alla famiglia delle graminacee, quindi parente del mais, del frumento e del bambú, ed ha la caratteristica di produrre elevatissimi quantitativi di biomassa. La variabilità morfologica e genetica di A. donax è ancora argomento di discussione tra i ricercatori; campioni di canna prelevati in luoghi geografici diversi presentano forme e dimensioni molto variabili fra di loro, quali vigoria, maggiore o minore tolleranza alla salinità del suolo, al freddo o alla siccità.
Per contro, le prime analisi genetiche hanno riscontrato una sostanziale omogeneità tra diverse popolazioni raccolte in aree differenti del bacino Mediterraneo, dovuta probabilmente al fatto che la specie è sterile e non produce seme.
Intervistiamo Daniele Trebbi, specializzatosi negli Usa e in Olanda in genetica vegetale e micropropagazione ed attualmente responsabile scientifico della divisione Bioma Technologies di Geneticlab Srl, il quale ci racconta le strabilianti caratteristiche di questa interessante, e ancora misteriosa, specie.
Che cos’è un fenotipo e a cosa serve il suo studio?
"Con il termine fenotipo si intende l'insieme di tutte quelle caratteristiche osservabili di un organismo vivente, quali la sua morfologia, dimensioni, proprietà biochimiche e fisiologiche. In base allo scopo d’uso della pianta coltivata, che nel caso di Bioma Technologies riguarda le coltivazioni agro-energetiche, si selezioneranno gli individui con i fenotipi migliori.
Nell'ambito del progetto WatBio, finanziato dall'Ue nell'ambito del 7º Programma Quadro, si stanno studiando diverse specie da biomassa capaci di resistere bene la progressiva desertificazione causata dai cambiamenti climatici, e nel contempo produrre biomasse utilizzabili per scopi industriali o energetici. Fra le diverse piante studiate, vi è anche Arundo donax. Il consorzio ha una forte partecipazione italiana, composta da eccellenze in campo scientifico tra le quali la stessa Bioma Technologies, società con laboratorio di ricerca sito al Polo Tecnologico di Pordenone.
All’interno del progetto, Bioma Technologies è responsabile della selezione di varianti genetiche (mutanti) indotte da particolari trattamenti mutagenizzanti. Tali varianti geniche verranno confrontate con popolazioni raccolte in diverse regioni dell'area del Mediterraneo allo scopo di catalogare e selezionare i fenotipi potenzialmente più interessanti, come la resistenza alla siccità, la produttività di biomassa, il potenziale metanigeno o il potere calorifico della biomassa".
Quindi non si tratta di organismi geneticamente modificati (Ogm)?
"Assolutamente no. I trattamenti mutagenizzanti simulano e velocizzano l’effetto della selezione naturale su popolazioni naturali, aumentando la variabilità genetica della popolazione ed aumentando la probabilità di ottenere fenotipi particolarmente promettenti. Questo procedimento ci consentirà di identificare e riprodurre su scala industriale quei fenotipi più favorevoli ad un determinato scopo".
Trattandosi di una pianta che non produce semi, come è possibile realizzare una produzione industriale delle varietà selezionate?
"Nei nostri laboratori è stato sviluppato un protocollo di micropropagazione che consiste nel prelevare dalla canna che si vuole moltiplicare un gruppo di cellule meristematiche, cioè cellule indifferenziate capaci di riprodursi e formare i diversi tessuti ed organi (ovvero l'equivalente delle cellule animali staminali).
Le cellule meristematiche vengono fatte sviluppare e moltiplicare con appositi substrati nutritivi fino a far moltiplicare indefinitamente il numero di cellule.
Successivamente, tali cellule vengono “attivate” da particolari soluzioni di nutrienti che inducono la differenziazione e lo sviluppo dell’apparato fogliare e radicale. Tali piantine vengono poi acclimatate e “seminate” su vassoi da trapianto e in seguito trapiantate in terreno con normali macchinari e procedure da vivaio. Con la micropropagazione è quindi possibile ottenere un numero potenzialmente infinto di individui geneticamente identici (cloni) alla pianta madre che li ha originati, selezionata per la qualità del suo fenotipo".
Quali sono i fenotipi selezionati finora?
"Sempre nell'ambito del progetto WatBio si stanno caratterizzando fenotipi di Arundo donax utilizzabili per diversi scopi relazionati con la gestione sostenibile dell'ambiente. Tra i più promettenti si stanno identificando alcuni fenotipi con un ridotto contenuto di lignina, di particolare interesse per sostituire il mais negli impianti di biogas, risolvendo l'ormai classico dilemma food vs. energy attualmente oggetto di accessi dibattiti. È stato riscontrato che A. donax coltivata in un ambiente secco, come ad esempio la Sicilia, può produrre quantitativi di biomassa per ettaro molto superiori a quanto prodotto da mais in simili condizioni, e che il potenziale metanigeno della canna comune e solo di poco inferiore a quello del mais".
Si stanno inoltre identificando alcuni fenotipi caratterizzati da un maggiore contenuto in fibra, idonei per la produzione di biomassa da ardere o per pirogassificazione. Le analisi sui diversi fenotipi selezionati sono ancora ai primi test sperimentali ma i risultati della validazione in pieno campo e della stabilità produttiva non tarderanno ad arrivare.
"Qual è il futuro per Arundo donax e i suoi cloni?
"Le prospettive future per questa coltura agroenergetica è sicuramente positiva; grazie alla variabilità genetica indotta ed alla selezione saremmo in grado di “personalizzare” la nostra coltura e quindi scegliere una linea genetica più idonea per ogni settore agroenergetico (biogas, biometano, bioetanolo, syngas, pellet, ecc.). Un altra caratteristica di fondamentale importanza che favorirà la diffusione di A. donax è dovuta alla sua capacità di fitodepurazione delle acque dei suoli e la sua capacità di stabilizzazione dei suoli franosi, argomento purtroppo molto attuale e che sta interessando molte regioni d’Italia
Con la selezione di cloni opportuni sarà quindi possibile ottenere linee capaci di assorbire maggiormente i contaminanti da acque e suoli, quali i metalli pesanti, e bonificare i terreni di aree industriali per renderli nuovamente coltivabili con colture da food. Credo quindi che il futuro per arundo e i suoi cloni sia assolutamente roseo, anzi green".
A. donax appartiene alla famiglia delle graminacee, quindi parente del mais, del frumento e del bambú, ed ha la caratteristica di produrre elevatissimi quantitativi di biomassa. La variabilità morfologica e genetica di A. donax è ancora argomento di discussione tra i ricercatori; campioni di canna prelevati in luoghi geografici diversi presentano forme e dimensioni molto variabili fra di loro, quali vigoria, maggiore o minore tolleranza alla salinità del suolo, al freddo o alla siccità.
Per contro, le prime analisi genetiche hanno riscontrato una sostanziale omogeneità tra diverse popolazioni raccolte in aree differenti del bacino Mediterraneo, dovuta probabilmente al fatto che la specie è sterile e non produce seme.
Intervistiamo Daniele Trebbi, specializzatosi negli Usa e in Olanda in genetica vegetale e micropropagazione ed attualmente responsabile scientifico della divisione Bioma Technologies di Geneticlab Srl, il quale ci racconta le strabilianti caratteristiche di questa interessante, e ancora misteriosa, specie.
Che cos’è un fenotipo e a cosa serve il suo studio?
"Con il termine fenotipo si intende l'insieme di tutte quelle caratteristiche osservabili di un organismo vivente, quali la sua morfologia, dimensioni, proprietà biochimiche e fisiologiche. In base allo scopo d’uso della pianta coltivata, che nel caso di Bioma Technologies riguarda le coltivazioni agro-energetiche, si selezioneranno gli individui con i fenotipi migliori.
Nell'ambito del progetto WatBio, finanziato dall'Ue nell'ambito del 7º Programma Quadro, si stanno studiando diverse specie da biomassa capaci di resistere bene la progressiva desertificazione causata dai cambiamenti climatici, e nel contempo produrre biomasse utilizzabili per scopi industriali o energetici. Fra le diverse piante studiate, vi è anche Arundo donax. Il consorzio ha una forte partecipazione italiana, composta da eccellenze in campo scientifico tra le quali la stessa Bioma Technologies, società con laboratorio di ricerca sito al Polo Tecnologico di Pordenone.
All’interno del progetto, Bioma Technologies è responsabile della selezione di varianti genetiche (mutanti) indotte da particolari trattamenti mutagenizzanti. Tali varianti geniche verranno confrontate con popolazioni raccolte in diverse regioni dell'area del Mediterraneo allo scopo di catalogare e selezionare i fenotipi potenzialmente più interessanti, come la resistenza alla siccità, la produttività di biomassa, il potenziale metanigeno o il potere calorifico della biomassa".
Quindi non si tratta di organismi geneticamente modificati (Ogm)?
"Assolutamente no. I trattamenti mutagenizzanti simulano e velocizzano l’effetto della selezione naturale su popolazioni naturali, aumentando la variabilità genetica della popolazione ed aumentando la probabilità di ottenere fenotipi particolarmente promettenti. Questo procedimento ci consentirà di identificare e riprodurre su scala industriale quei fenotipi più favorevoli ad un determinato scopo".
Trattandosi di una pianta che non produce semi, come è possibile realizzare una produzione industriale delle varietà selezionate?
"Nei nostri laboratori è stato sviluppato un protocollo di micropropagazione che consiste nel prelevare dalla canna che si vuole moltiplicare un gruppo di cellule meristematiche, cioè cellule indifferenziate capaci di riprodursi e formare i diversi tessuti ed organi (ovvero l'equivalente delle cellule animali staminali).
Le cellule meristematiche vengono fatte sviluppare e moltiplicare con appositi substrati nutritivi fino a far moltiplicare indefinitamente il numero di cellule.
Successivamente, tali cellule vengono “attivate” da particolari soluzioni di nutrienti che inducono la differenziazione e lo sviluppo dell’apparato fogliare e radicale. Tali piantine vengono poi acclimatate e “seminate” su vassoi da trapianto e in seguito trapiantate in terreno con normali macchinari e procedure da vivaio. Con la micropropagazione è quindi possibile ottenere un numero potenzialmente infinto di individui geneticamente identici (cloni) alla pianta madre che li ha originati, selezionata per la qualità del suo fenotipo".
Plantule in vassoio da trapianto standard, pronte per essere trapiantate in terra
Quali sono i fenotipi selezionati finora?
"Sempre nell'ambito del progetto WatBio si stanno caratterizzando fenotipi di Arundo donax utilizzabili per diversi scopi relazionati con la gestione sostenibile dell'ambiente. Tra i più promettenti si stanno identificando alcuni fenotipi con un ridotto contenuto di lignina, di particolare interesse per sostituire il mais negli impianti di biogas, risolvendo l'ormai classico dilemma food vs. energy attualmente oggetto di accessi dibattiti. È stato riscontrato che A. donax coltivata in un ambiente secco, come ad esempio la Sicilia, può produrre quantitativi di biomassa per ettaro molto superiori a quanto prodotto da mais in simili condizioni, e che il potenziale metanigeno della canna comune e solo di poco inferiore a quello del mais".
Comparazione fra la curva di degradazione del mais coltivato in Sicilia in condizioni di stress idrico, del fenotipo selezionato di Arundo donax coltivato nelle stesse condizioni e di un campione selvatico della stessa pianta raccolto in Toscana. Prove realizzate dall’Autore al Polo Tecnologico di Pordenone.
Si stanno inoltre identificando alcuni fenotipi caratterizzati da un maggiore contenuto in fibra, idonei per la produzione di biomassa da ardere o per pirogassificazione. Le analisi sui diversi fenotipi selezionati sono ancora ai primi test sperimentali ma i risultati della validazione in pieno campo e della stabilità produttiva non tarderanno ad arrivare.
"Qual è il futuro per Arundo donax e i suoi cloni?
"Le prospettive future per questa coltura agroenergetica è sicuramente positiva; grazie alla variabilità genetica indotta ed alla selezione saremmo in grado di “personalizzare” la nostra coltura e quindi scegliere una linea genetica più idonea per ogni settore agroenergetico (biogas, biometano, bioetanolo, syngas, pellet, ecc.). Un altra caratteristica di fondamentale importanza che favorirà la diffusione di A. donax è dovuta alla sua capacità di fitodepurazione delle acque dei suoli e la sua capacità di stabilizzazione dei suoli franosi, argomento purtroppo molto attuale e che sta interessando molte regioni d’Italia
Con la selezione di cloni opportuni sarà quindi possibile ottenere linee capaci di assorbire maggiormente i contaminanti da acque e suoli, quali i metalli pesanti, e bonificare i terreni di aree industriali per renderli nuovamente coltivabili con colture da food. Credo quindi che il futuro per arundo e i suoi cloni sia assolutamente roseo, anzi green".
