Miglioramento genetico, l'unione fa la forza

Per combattere le sfide dell'agroalimentare l'innovazione varietale è fondamentale. Ma cosa scegliere tra tecniche tradizionali e biotecnologie? Lo abbiamo chiesto a Bruno Mezzetti dell'Università Politecnica delle Marche ed a Teodoro Cardi del Crea-Centro di ricerca orticoltura e florovivaismo di Pontecagnano Faiano

Lorenzo Cricca di Lorenzo Cricca

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Le sfide future agroalimentari dell'umanità passano dal miglioramento genetico e dall'unione tra tecniche tradizionali e biotecnologie
Fonte foto: © ktsimage - IstockPhoto

La storia dell'agricoltura è legata a filo diretto alla selezione ed al miglioramento genetico delle piante. Tutte le piante agrarie che oggi coltiviamo sono infatti il risultato di un lungo processo d'innovazione varietale che, partendo dalle specie selvatiche presenti in natura, ha portato ad ottenere piante adatte alla coltivazione e capaci di sfamare l'umanità.
In tutto questo processo il miglioramento genetico "tradizionale" ha rappresentato la colonna portante: si basa sull'incrocio di genitori con caratteristiche diverse che consente di produrre popolazioni ricombinanti, all'interno delle quali selezionare i genotipi che presentano le caratteristiche migliori ereditate da entrambi i genitori.

Nell'agricoltura reale quindi il miglioramento genetico è di fondamentale importanza. Ma cosa significa miglioramento genetico delle piante? Se prendiamo Wikipedia si intende "un processo di modifica del patrimonio genetico nelle specie coltivate, al fine di migliorare le caratteristiche utili all'uomo". Per questo motivo la ricerca e l'innovazione, ed ogni tecnica e tecnologia, avranno un ruolo importante nel risolvere le sfide che l'agricoltura dovrà affrontare.

Per capire cosa sta succedendo in merito all'innovazione varietale e al suo processo di sviluppo abbiamo chiesto a Bruno Mezzetti, professore ordinario di Arboricultura generale e Coltivazioni arboree e direttore del Dipartimento di Scienze agrarie, alimentari e ambientali dell'Università Politecnica delle Marche, ed a Teodoro Cardi, direttore del Crea-Centro di ricerca orticoltura e florovivaismo di Pontecagnano Faiano (Sa), di rispondere ad alcune domande.

 
Il miglioramento genetico tradizionale, presenta all'interno la sostituzione dell'impollinazione naturale

Il miglioramento genetico tradizionale si può integrare con il genome editing 
(Fonte foto: © MyriamsFotos - Pixabay)
 

Frutticoltura, il vecchio e il nuovo si fondono

"L'innovazione varietale rimane fondamentale per lo sviluppo dell'agricoltura - spiega Mezzetti -. Possiamo dire che l'aspetto genetico di una pianta, frutticola in primis, contribuisce per circa il 60% nel processo d'innovazione, il resto è da distribuirsi a fattori climatici e tecniche di coltivazione. Oggi per risolvere le emergenze del pianeta ci servono tutti gli strumenti che il miglioramento genetico presuppone, mixando al meglio tra tecniche tradizionali e biotecnologie di precisione: risorse genetiche, incrocio, mutagenesi tradizionale (chimica-fisica), Ogm, RNAi, gene editing. Nulla può essere scartato a priori. In tutto questo la ricerca pubblica avrà ancora un ruolo importante. 
Così, per risolvere i problemi dell'agricoltura moderna, le sole tecniche tradizionali non bastano. Il genome editing può contribuire al suo miglioramento e a renderla più sostenibile e sana: ad esempio indurre nelle piante resistenze a determinate malattie; oppure correggere errori genetici che portano a differenze a livello produttivo. Non dobbiamo però deregolamentarlo, perché la Corte di giustizia europea si è espressa mettendo queste nuove tecniche di precisione sullo stesso livello dell'Ogm. I ricercatori se ne devono fare una ragione, ed accettare la 2001/18 chiedendo però di poter fare sperimentazione secondo la legge (fornendo i dati richiesti per provare che quello che dicono è vero: porta benefici in assenza di rischio). Fateci fare questa sperimentazione e fateci portare le piante in campo per capire come poterle sfruttare e come poterle gestire senza rischi per l'uomo"
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Di seguito alcuni importanti progetti a cui Mezzetti sta lavorando: breeding con studi genomici e metabolomici per studiare l'interazione genotipo ambiente al fine di identificare nuove varietà ad elevata adattabilità a diversi ambienti e tecniche di coltivazione e per elevata qualità (progetto Goodberry in ambito H2020); applicazione delle tecniche di silenziamento genico mediante RNAi per indurre resistenza a patogeni (esempio Sharka nelle drupacee) e parassiti (es. D. suzuki sui piccoli frutti), mediante espressione stabile in pianta di RNAi (Ogm) ad applicazione diretta di molecole di RNAi stabilizzate (nuovi biopesticidi) (Progetto iPlanta in ambito H2020); isolamento del gene FT1 in fragola che induce rifiorenza.

 
Si scrive Crispr e si legge crisper, una delle più grandi innovazioni biotech dai tempi della Pcr

L'editing del genoma è un intervento di precisione che consente la correzione mirata di una sequenza di Dna 
(Fonte foto: © SciencePhoto - Fotolia)
 

Orticoltura, integrare tutte le tecnologie

"L'innovazione varietale è oggi un fattore molto importante in orticoltura - spiega Cardi -. Questo settore è molto variegato in termini di specie, di tipi di prodotti (frutti, foglie, radici e altri), di sistemi di allevamento, di destinazioni d'uso e di tipologie. Si pensi, ad esempio, ai diversi tipi di pomodoro per il consumo fresco o per l'industria. Ognuno degli aspetti citati richiede, oltre a caratteri generici, varietà con caratteristiche particolari che il lavoro di miglioramento genetico ha prodotto negli ultimi anni. Per questi motivi, le varietà che si utilizzano oggi (in larga parte ibridi F1) sono molto diverse da quelle del passato e sono frutto, da circa un secolo, di un lungo e sempre più raffinato lavoro di miglioramento genetico. Oggi le varietà disponibili sono più produttive e di migliore qualità. Inoltre, si conservano e si trasportano più facilmente e, grazie alla presenza di resistenze genetiche verso i parassiti, sono più salubri perché consentono di ridurre l'impiego di agrofarmaci. Per quanto riguarda la produzione sementiera nel settore orticolo, l'Italia è un paese leader, avendo destinato quasi 15mila ettari a questa attività.
Considerando che nel futuro l'agricoltura dovrà rispondere a nuove importanti sfide, è prevedibile che il ruolo del miglioramento genetico e dell'innovazione varietale sarà sempre più rilevante. Mediamente, il turn-over varietale tende a ridursi sempre più e già oggi, in maniera diversa per le diverse colture orticole, è di pochi anni. I cambiamenti climatici imporranno la selezione di varietà adatte ad ambienti di coltivazione che cambieranno velocemente e quindi esse dovranno essere dotate di caratteri di tolleranza a stress abiotici (carenza idrica, salinità) prima non necessari. I cambiamenti climatici, però, comportano anche l'introduzione di nuovi parassiti e patogeni, richiedendo l'introduzione di geni di resistenza ad essi. Questi caratteri sono anche importanti per un uso più efficiente delle risorse (ad esempio quella idrica) e per aumentare la sostenibilità e l'eco-compatibilità dell'orticoltura. Ad esempio, disporre di varietà con una maggiore efficienza nell'uso dell'azoto comporta un minor uso dei concimi minerali, mentre la presenza di resistenze genetiche, come abbiamo già detto, riduce l'uso di antiparassitari di sintesi. Va anche ricordato, però, che anche la produttività per unità di superficie è un fattore importante per ridurre l'impatto ambientale a livello globale, consentendo di destinare più aree ad usi naturali".


 
Il miglioramento genetico è base del futuro dell'agroalimentare nel mondo

I cambiamenti oggi avvengono in modo veloce, e le diverse tecniche di miglioramento genetico possono sostenerlo
 (Fonte foto: © Rmbarricarte - Adobe Stock)


"Ma l'innovazione varietale dovrà rispondere anche alle mutate esigenze dei consumatori - continua Cardi -, che richiedono sempre più prodotti con caratteristiche nutrizionali e qualitative elevate, ad alto contenuto di servizio (come le insalate per la IV gamma) o destinati a particolari fasce di popolazione (anziani, portatori di particolari malattie o disfunzioni alimentari). Infine, un aspetto non secondario da considerare è la riduzione degli sprechi, non solo durante la produzione, ma anche dopo la raccolta. In questo senso sarà importante la produzione di varietà con maggiore tolleranza a stress, migliore rapporto tra parti utili e parti da eliminare, minore deperibilità dei prodotti. Tutti questi cambiamenti sono veloci e richiedono risposte veloci.
Sfatando un luogo comune, spesso usato a sproposito, bisogna sottolineare che le diverse tecnologie utilizzate nel miglioramento genetico moderno non sono in contrapposizione. Esse condividono conoscenze scientifiche comuni che si sono accumulate nel corso degli ultimi decenni (come quelle sulle basi genetiche dei caratteri fenotipici, la struttura e il funzionamento dei geni, i sistemi riproduttivi delle piante coltivate e molti altri). Inoltre, esse si sono evolute nel corso del tempo in maniera continua e graduale, per cui non vanno assolutamente viste in maniera separata o, peggio, contrapposte. E', al contrario, necessario un uso integrato di tutte le tecnologie oggi disponibili e di altre che sicuramente verranno, valutando caso per caso la soluzione o la combinazione di soluzioni migliori per i diversi aspetti.
Ritengo che il genome editing sia una tecnologia potenzialmente utile per l'innovazione varietale nelle specie orticole, dove bisogna perseguire in tempi rapidi molti obiettivi diversi, anche in specie di limitata importanza mondiale, in confronto alle grandi colture estensive. Inoltre, esso potrebbe essere utilizzato per valorizzare le molte risorse genetiche orticole della nostra agricoltura, consentendo di correggere in maniera chirurgica alcuni difetti che ne limitano il loro uso. E' evidente, però, che tali tecnologie non dovrebbero essere regolamentate come le piante transgeniche, ma similmente a quelle ottenute per incrocio o mutagenesi"
.

Di seguito alcuni importanti progetti a cui Cardi ed i suoi collaboratori stanno lavorando: introduzione di nuove caratteristiche (resistenze a patogeni, epoche di maturazione diverse, nuovi colori e forme, basso accumulo di nitrati) in specie diverse (pomodoro, peperone, cavolfiore, rucola e altre); nel pomodoro l'applicazione del genome editing o della cisgenesi al fine di ottenere varietà resistenti a specie parassite (Orobanche), con maggior contenuto di solidi solubili e, insieme all'Istituto di Bioscienze e BioRisorse del Cnr, tolleranti stress abiotici; nel basilico applicazione del genome editing per la produzione di genotipi resistenti alla Peronospora; nei fiori eduli selezione di genotipi adatti a questo tipo di coltivazione.

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