giovedì 3 luglio 2025

IL MIGLIORAMENTO DELLE PIANTE COLTIVATE SPIEGATO DAI RICERCATORI DEL CREA - GB DI FIORENZUOLA D'ARDA

Terza puntata. In campo con i geni. Non solo cereali: melanzane, asparagi ed altre specie orticole migliorate anche attraverso le TEA (Tecnologie di Evoluzione Assistita).  


a cura di ALESSANDRO CANTARELLI



(Nell’immagine a sinistra, la pianta di melanzana (Solanum melongena L.) con i frutti partenocarpici (=senza semi) in accrescimento, ottenute attraverso la tecnologia TEA. Appoggiato sul bordo sinistro del vaso, reciso, il fiore con l’ovario ingrossato che darà origine al frutto (visibile ancora lo stigma). In piante prive dei geni per la partenocarpia in quel preciso stadio fisiologico corrispondente alla caduta dei petali, l’ovario in assenza di impollinazione non sarebbe così ingrossato. Nell'immagine di destra invece, la raffigurazione del fiore. Spiegazioni nel testo. Immagine di sinistra tratta dal filmato CREA-Ricerca da vedere. Biotech week 2024 - in campo con i geni – (prima parte); immagine di destra da: Rotino Giuseppe Leonardo, Toppino Laura. La melanzana (op.cit.), 2010. Riferimenti indicati in calce).

Dopo avere dedicata la prima puntata alla “genetica al supermercato”, dove è stato evidenziato che le produzioni agrarie sono state e sono tuttora in continua evoluzione da quando l’uomo ha iniziato il loro addomesticamento 10.000 anni fa, la seconda puntata è stata invece dedicata allo sviluppo della “bioinformatica”, che applicata alla scienza genomica risulta essere essenziale per lo sviluppo di questa nuova disciplina dell’ambito genetico.
Con la terza puntata invece, ci si addentra nel campo del miglioramento genetico delle piante coltivate, che prevede anche l’utilizzo delle Tecnologie di Evoluzione Assistita (TEA) applicate nel presente caso alle produzioni orticole. Grazie all’aiuto della dott.ssa Laura Toppino, ricercatrice del CREA Centro di ricerca Genomica e Bioinformatica sede di Montanaso Lombardo che in occasione del Fascination of Plants Day del 23 maggio 2024 (FPD 2024), ha tenuto l’apposito laboratorio tematico-espositivo (Demo lab) presso la sede di Fiorenzuola dello stesso Centro.
È stata presentata una nuova varietà di melanzana migliorata in alcune caratteristiche, grazie all’impiego del genome editing per indurre una mutazione in un gene coinvolto nella sintesi degli ormoni auxinici che consente di ottenere frutti, anche in assenza del processo fecondativo, e quindi senza semi (frutti partenocarpici). A testimonianza di quanto appena descritto, la dott.ssa Toppino nel corso della manifestazione ha mostrato un fiore di melanzana non fecondato, ma con un ovario già palesemente ingrossato a testimonianza dell’avvio del processo di sviluppo del frutto.




(Il grandangolo dell’immagine precedente. La dott.ssa Laura Toppino nel suo Demo lab in occasione del Fascination of Plants Day 2024 presso il CREA-GB di Fiorenzuola d’Arda, mostra al pubblico presente due piante di melanzana migliorate attraverso la tecnica del genome editing, coltivate in vaso e in ambiente protetto, allo scopo di ottenere di frutti senza semi (nell’immagine sono visibili due piccole bacche in accrescimento). Viene tenuto in mano, invece, il fiore di melanzana con l’ovario palesemente ingrossato che darebbe origine a un frutto partenocarpico. Immagine tratta dal filmato CREA-Ricerca da vedere. Biotech week 2024 - in campo con i geni – (prima parte), riferimento indicato in calce).

Gli effetti della mutazione a carico del gene coinvolto nella sintesi degli ormoni auxinici sono essenzialmente due. In primis, lo sviluppo di un frutto senza semi che potrebbe essere apprezzato dal consumatore e dall’industria di trasformazione per l’assenza di semi. In secondo luogo, sviluppare frutti in assenza di fecondazione offre all’agricoltore la possibilità di avere un raccolto anche in presenza di condizione meteo-climatiche avverse, o comunque non ottimali per l’impollinazione. Inoltre, per le melanzane coltivate in serra, non vi è più la necessità di ricorrere agli ormoni auxinici, per promuovere la maturazione dei frutti.
Presso la sede di Montanaso Lombardo del centro di ricerca Genomica e Bioinformatica sono presenti collezioni di germoplasma per diverse specie orticole quali melanzana, peperone, cipolla, asparago, pomodoro e zucca. I materiali genetici sono caratterizzati dal punto di vista fenotipico (aspetto) e genetico, al fine di identificare i caratteri più utili al moderno miglioramento genetico, quali le resistenze alle malattie o caratteristiche del frutto associate ad aspetti qualitativi.



(Il laboratorio dedicato alle piante orticole in occasione del FPD 2024 al CREA-GB di Fiorenzuola d’Arda. Nel particolare a sinistra vengono mostrate alcune piante di melanzana tolleranti alla siccità poste a confronto con altre linee che mostrano invece palesi sintomi di avvizzimento. Nella foto di destra invece, le ricercatrici Maria Rosaria Tassone e Alessia Losa illustrano alcune prove effettuate sulle specie come gli asparagi -visibili nell’angolo in basso del tavolo a destra. Foto A. Cantarelli).

Le collezioni contengono anche numerose forme selvatiche che rappresentano interessanti fonti di caratteri utili per il miglioramento delle forme coltivate. La dott.ssa Toppino ha spiegato infatti come le forme selvatiche vengano usate per cercare resistenze agli stress ambientali o ai patogeni emergenti. Tali resistenze una volta adeguatamente caratterizzate dal punto di vista genetico, possono essere incrociate con le forme coltivate allo scopo di trasferire i caratteri utili in varietà moderne. Tuttavia, incrocio e selezione non sono sempre sufficienti a migliorare in modo significativo le piante che coltiviamo e certi target come le resistenze a stress sono difficilmente conseguibili senza tecnologie capaci di indurre nuove mutazioni, queste tecnologie sono rappresentate dalle TEA.
Nel Demo lab dedicato alle orticole erano anche mostrati alcune varietà di asparago coltivate (Asparagus officinalis L.), visivamente diversi tra loro anche nelle sfumature dei colori. Il lavoro di breeding in questa specie è indirizzato al miglioramento della morfologia del germoglio (turione), alla determinazione del sesso della pianta (l’asparago è una pianta dioica perenne a impollinazione entomofila, con piante maschili e femminili che presentano caratteristiche distinte non solo dal punto di vista botanico, ma anche produttivo e commerciale), ed all’implementazione delle performance produttive degli ibridi. Anche la selezione di linee di asparago ermafrodite (una peculiarità già presente in alcuni asparagi selvatici) è tra gli obiettivi del miglioramento genetico illustrato dalle dottoresse Losa e Sala del Centro Genomica e Bioinformatica sede di Montanaso Lombardo.
Anche il laboratorio del CREA dedicato alle orticole rappresenta un esempio di come l’evoluzione scientifica e tecnologica possa avere delle concrete ricadute positive per le aziende agricole.
Torna a questo punto alla mente il bel libro incentrato sull’”agricoltura al femminile” dell’imprenditrice agricola rodigina Deborah Piovan. Nel capitolo dedicato alla giovane genetista kenyota Chaterine Langat, attualmente manager tecnica per il miglioramento genetico e la registrazione varietale di Euroseeds, l’autrice conclude come il dovere combattere nei propri campi, in Italia, delle malattie sempre nuove, oltre ai cambiamenti del clima e agli insetti dannosi e sempre più aggressivi, faccia parte obtorto collo nel suo lavoro quotidiano. Per concludere che se gli agricoltori europei non verranno messi nelle condizioni di produrre cibo a sufficienza per i propri consumatori a causa del diniego all’accesso degli strumenti innovativi del miglioramento genetico, lo stesso cibo per gli europei dovrà essere importato in quantitativi sempre crescenti.
Purtroppo però nella realtà attuale gli sforzi, le aspettative degli scienziati e degli agricoltori europei si scontrano con una legislazione non all’altezza delle sfide dei tempi attuali e futuri. Spiega efficacemente il prof. Michele Morgante nel suo libro dedicato ai “semi del futuro”, che “il 24 luglio 2018, nonostante il parere dell’Avvocato generale e nonostante il fatto che i prodotti ottenuti tramite genome editing si possano ottenere anche tramite incrocio e selezione o mutagenesi chimica (quando non si va a introdurre nuovo materiale genetico), la Corte di giustizia europea ha deciso invece di equipararli a quelli ottenuti per transgenesi. Questo anche se la comunità scientifica ha sempre sostenuto che non c’è ragione di avere più timori che nel caso della mutagenesi chimica, perché alla fine il prodotto è identico”.
Pertanto anche l’esempio della melanzana sopra descritta rientra nella tipologia dei prodotti geneticamente modificati (ogm), con tutte le limitazioni previste dalla legislazione nella fase di coltivazione e successiva commercializzazione. Lo si richiamava nella prima puntata.
Si ribadisce che in considerazione dell’attuale scenario geopolitico mondiale non sia forse giunto il tempo di “rottamare” l’ultimo quarto di secolo di fobie e paure largamente immotivate (come se non fossero già bastate un’abbondante letteratura in materia e la risposta dei mercati, a decretarne l’infondatezza), che hanno avuto l’effetto da un lato di disorientare una larga fetta di opinione pubblica e dall’altro di orientare il mondo politico nella direzione di leggi e regolamenti restrittivi, in alcuni casi propriamente censori. Un diffuso pregiudizio nei riguardi di tutto ciò che concerne le applicazioni delle biotecnologie genetiche all’agricoltura.
Fino ad oggi il legislatore ha posto l’attenzione sulla modalità di ottenimento delle specie e varietà migliorate, anziché sulle caratteristiche effettive del prodotto finale, producendo una legislazione irrazionale. Come si può pretendere, stante la legislazione attuale, di potere coltivare il...futuro?



Letture e video per approfondimenti:

  • Bressanini D. OGM tra leggende e realtà. Alla scoperta delle modifiche genetiche nel cibo che mangiamo. Zanichelli editore, Bologna, seconda ed., Bologna, 2019.
  • Mandrioli M. Nove miliardi a tavola. Droni, big data e genomica per l’agricoltura 4.0. Zanichelli editore, Bologna, 2020.
  • Meldolesi A. E l’uomo creò l’uomo. CRISP e la rivoluzione dell’editing genomico. Bollati Boringhieri, Torino, 2021.
  • Morgante M. I semi del futuro. Dieci lezioni di genetica delle piante. Il Mulino, Bologna, 2020.
  • Piovan D. AGRICOLTURA femminile singolare. Donne che coltivano il futuro. Maria Pacini Fazzi Editore, Lucca, 2022.


ALESSANDRO CANTARELLI
Laureato in Scienze Agrarie presso la Facoltà di Agraria dell' Università Cattolica del Sacro Cuore a  Piacenza. Dal febbraio 2005 lavora presso il Servizio Territoriale Agricoltura Caccia e Pesca di Parma e Piacenza (STACP), della Regione Emilia Romagna (ex Servizi Provinciali), dapprima come collaboratore esterno, successivamente come dipendente. E’ stato dipendente presso la Confederazione Italiana Agricoltori di Parma.Ha svolto diverse collaborazioni, in veste di tecnico, per alcuni Enti, Associazioni e nel ruolo di docente per la formazione professionale agricola. Iscritto all’Ordine dei dottori Agronomi e Forestali ed alla FIDAF parmensi.
 

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