Difesa fitosanitaria, ecco le prospettive offerte dalle biotecnologie applicate alla genetica

Luca Casoli, direttore Consorzio fitosanitario di Modena e Reggio Emilia

In un contesto di mutate condizioni climatiche, progressiva revoca e limitazione dell’impiego di prodotti fitosanitari, senza l’offerta di nuove soluzioni, nonché un consistente incremento delle criticità in ambito fitosanitario, appare assolutamente strategico approcciare soluzioni innovative funzionali al contenimento delle fitopatie.

Negli ultimi anni, proprio in funzione di questi elementi, si stanno realizzando alcuni programmi di lavoro rivolti alla difesa di vite e pero nell’ambito delle biotecnologie applicate alla genetica con l’obbiettivo di superare i limiti dei classici metodi di miglioramento genetico.

Incrocio, ibridazione e mutagenesi, sono di fatto penalizzati da lunghi tempi di selezione, difficoltà nell’identificazione di tratti di resistenza oltre che l’inevitabile trasferimento di caratteri indesiderati.

Mantenendo l’approccio genetico, alla luce di questi limiti, un’interessante opportunità è offerta dalle biotecnologie di breeding NBTs (New breeding tecniques), italianizzate in Tea (Tecniche di evoluzione assistita). 

Fra queste tecniche il silenziamento genico rappresenta uno strumento veloce, preciso ed efficace per migliorare caratteri di elevato interesse in cultivar e portinnesti.

L’approccio Rna interferente (Rnai) funzionale al silenziamento genico, si basa su un meccanismo naturale per il quale le molecole di Rna a doppio filamento (dsRna) inibiscono l’espressione di tratti di geni, attraverso la neutralizzazione di molecole target di Rna messaggero (mRna) in modo sequenza-specifico (Fig. 1). I sistemi basati sull’Rnai si possono attivare in modo stabile in pianta tramite trasformazione genetica, attraverso l’introgressione di costrutti genici nel genoma dell’ospite (Higs – Silenziamento genico indotto stabilmente nell’ospite). 

A seguito delle recenti esperienze, questo approccio parrebbe inoltre applicabile attraverso la trasformazione del solo portinnesto, sfruttando la traslocazione floematica del segnale molecolare capace di conferire resistenza al nesto, mantenendo quindi la produzione di frutti non geneticamente modificati. 

Altra possibilità, che evita la trasformazione della pianta, è rappresentata dall’applicazione esogena spray di molecole Rna a doppio filamento (dsRna) (Sigs – Silenziamento genico indotto da spray). 

I progetti promossi e coordinati dai Consorzi fitosanitari di Modena e Reggio Emilia esplorano entrambe queste possibilità.

Si stanno, infatti, sviluppando differenti linee di lavoro, fra loro complementari, che prevedono lo sviluppo di tecniche di silenziamento genico volte all’espressione stabile in pianta di sequenze Rnai attive nel silenziamento di geni target, costitutivi e/o di virulenza del patogeno (Higs), ed ancora la messa a punto e produzione di molecole di dsRNna per applicazione spray (Sigs) (Fig. 2).

Le prime attività sono iniziate nel 2018 attraverso un costante rapporto con l’Università Politecnica delle Marche (Univpm) e Vitroplant che nelle prime fasi si è occupata della messa a punto di protocolli di rigenerazione in vitro. 

Il materiale così ottenuto è stato destinato a differenti finalità nell’ambito del progetto. 

biotecnologia

Parte del materiale rigenerato è stato mantenuto tale, mentre una quota è stata sottoposta a tecniche di mutagenesi. Le piante ottenute mediante queste metodiche classiche sono state destinate alla realizzazione di due impianti sperimentali autorizzati dalla Rer.

La restante parte del materiale è stata destinata all’applicazione di tecniche NBTs, in particolare Cis-genesi, funzionali all’introgressione di costrutti genici in grado di esprimere in modo stabile le molecole di dsRna responsabili del silenziamento genico alla base della resistenza ai patogeni. 

Il materiale ottenuto è stato trasferito in serra in un sito sperimentale autorizzato dal Mase, su parere e ispezione di Ispra, funzionale alle verifiche in vivo (vedi foto).

L’effettiva applicabilità di queste tecniche rimane comunque vincolata all’evoluzione del quadro normativo in quanto attualmente l’introgressione di costrutti genici è assimilata alle tecniche di ingegneria genetica e, quindi, classificata secondo la normativa 2001/18 (Ogm), pertanto non ammessa. 

Rimane comunque da considerare che, mediante l’applicazione di queste tecniche, la pianta modificata riceve esclusivamente materiale genetico intraspecifico, vale a dire di piante fra loro sessualmente compatibili, pertanto, di fatto l’impiego strumenti biomolecolari consente in maniera mirata e veloce il realizzarsi di quanto potrebbe avvenire in natura attraverso incrocio ed ibridazione. 

In funzione di ciò la Cis-genesi e più in generale le Tea, si possono considerare come una ottimizzazione delle pratiche di miglioramento genetico classico, rappresentando un processo molto più mirato e veloce. 

Mirato, poiché si introduce solo il genoma di interesse, tralasciando completamente i caratteri indesiderati; veloce, non richiedendo una lunga attività di selezione e stabilizzazione della nuova varietà.

In funzione di questi elementi oggettivi si auspica una progressiva apertura verso queste tecniche, quantomeno relativamente alla possibilità di sperimentazione in pieno campo. A questo proposito l’attenzione è ormai accresciuta, tant’è che proprio negli ultimi giorni in Commissione agricoltura al Senato è iniziata la discussione di un disegno di legge destinato a sbloccare questa possibilità.

L’attuazione di questi ambiziosi progetti rappresenta un importante passo verso l’applicazione di tecnologie biomolecolari che potrebbero costituire il futuro della difesa fitosanitaria, settore per il quale è necessario un rapido recupero di efficienza coniugato al raggiungimento di un elevato grado di sostenibilità. 

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