Redazione
L’area tematica dedicata alla genetica di Agritech, progetto di ricerca per l’agricoltura finanziato con il PNRR, ha come obiettivo lo sviluppo di una piattaforma genomica di riferimento mondiale per il frumento duro. Scopo finale è contribuire ad adattare le piante di frumento che coltiviamo alle nuove sfide ambientali e alle nuove condizioni climatiche. Luigi Cattivelli, Direttore del CREA GB, e Marco Maccaferri, Professore Associato di Genetica Agraria dell’Università di Bologna, hanno raccontato a Grano italiano le attività e le applicazioni concrete del progetto (qui si può approfondire il gruppo di ricerca). Vediamo in questo articolo perchè questa ricerca è fondamentale per il futuro delle nostre coltivazioni di frumento.
I passi del progetto Agritech
E’ Marco Maccaferri ad esporci gli step del progetto di ricerca: l’obiettivo complessivo è di usare tecniche di sequenziamento di terza generazione che consentono di sequenziare i cromosomi nella loro interezza e con elevatissima precisione. Si tratta di tecniche che solo 5 anni fa non esistevano, quindi di una attività mai fatta prima. In particolare, il primo step è stato sequenziare il genoma della varietà Svevo, presa come riferimento; poi, sulla base di un progetto PRIN italiano (“PANWHEATGRAIN” e sulla base di un progetto collaborativo internazionale, coordinato da WHEATINITIATIVE, Università di Bologna, CREA, Università del Saskatchewan, Canada, i ricercatori hanno lavorato per approfondire la conoscenza della funzione dei geni che sono stati identificati. In particolare: come essi regolano lo sviluppo della pianta e soprattutto della cariosside, interesse primario per il frumento, ma anche in termini di attività radicale, di risposta alla luce, al freddo, ai nutrienti, all’acqua, al caldo.
Per il miglioramento genetico, è infatti di fondamentale importanza conoscere la funzione dei geni stessi, per poter mettere il “breeder” in condizione di decidere le migliori combinazioni di incrocio per produrre le varietà del futuro.
Infine, come ci spiega Marco Maccaferri, sono state selezionate complessivamente 40 “tipi” diversi di frumento, 10 di origine italiana e le restanti provenienti da tutto il mondo: si tratta di varietà, popolazioni locali e forme selvatiche che rappresentano preziose risorse genetiche per comprendere l’evoluzione, ovvero l’adattamento del frumento in diversi contesti locali. E’ una ricchezza utilissima per compensare la perdita della variabilità genetica che è connessa agli effetti collaterali dovuti, primariamente, alla iniziale domesticazione puntiforme avvenuta per il frumento circa 10.000 anni fa e che continuano tutt’oggi con la selezione delle varietà coltivate.
Una ricchezza contro il cambiamento climatico, aperta a tutti
«Dobbiamo cambiare le combinazioni genetiche dei nostri frumenti per adattare le varietà che coltiviamo alle nuove condizioni di coltivazione, che dovranno rispondere alle sfide indotte dal cambiamento climatico e alle necessità di esercitare una agricoltura sostenibile» ci dice Marco Maccaferri, e prosegue: «nell’ambito del progetto Agritech riusciremo a completare la parte di genomica strutturale dei 40 genomi; stiamo lavorando sulla parte funzionale per le 10 varietà nazionali e, in uno o due anni, vorremmo allargarla alle 40 internazionali». I risultati del lavoro saranno ad accesso aperto per tutti, per far sì che le innumerevoli ricadute a valle siano concretamente applicate. Si tratta di una ricchezza per i miglioratori genetici, in primo luogo, poi per tutta l’industria del settore.
Quanto rilevano le TEA in tutto questo?
Luigi Cattivelli ci ricorda quanto il miglioramento delle piante sia un processo in continua evoluzione, in cui, le varietà recenti sono significativamente diverse rispetto a quelle diffuse anche solo 10-15 anni prima. L’attività di creare nuove risorse genetiche a cui attingere consente di andare avanti lungo un percorso che è già attivo e che avanza costantemente. Il lavoro di Agritech porta a creare nuove conoscenze che possano avere un impatto sulle attività di miglioramento del futuro: le TEA, in particolare, si basano proprio sulla premessa di conoscere i geni su cui si va ad agire. Conoscere la sequenza dei geni del frumento e la funzione dei geni è, quindi, indispensabile anche per le nuove tecniche genomiche.
Marco Maccaferri aggiunge che il vantaggio delle TEA è quello di rendere più efficiente il percorso del miglioramento genetico. «Quello che si può fare con le TEA si può fare anche con le tecniche tradizionali» ci dice, e prosegue: «il punto è che le nuove tecniche richiedono meno tempo e minori costi rispetto a quelle tradizionali». E conclude ricordando come un ulteriore vantaggio sia legato al fatto che le TEA consentono di ottenere prodotti non transgenici, in quanto la fonte dei nuovi geni sarebbe ottenuta entro il genoma stesso della specie frumento.
Di seguito i link a due pubblicazioni legate ai contenuti del progetto
Maccaferri et al. (2019) Durum wheat genome highlights past domestication signatures and future improvement targets. Nature Genetics volume 51, pages885–895 (2019). doi: 10.1038/s41588-019-0381-3. https://www.nature.com/articles/s41588-019-0381-3
Link alla pubblicazione Mazzucotelli et al. (2020) The Global Durum Wheat Panel (GDP): An International Platform to Identify and Exchange Beneficial Alleles. Front. Plant Sci., 21 December 2020 Sec. Plant Breeding Volume 11 – 2020 doi.org/10.3389/fpls.2020.569905 https://www.frontiersin.org/journals/plant-science/articles/10.3389/fpls.2020.569905/full
Link alla pagina del Progetto collaborativo internazionale
https://graingenes.org/GG3/global_durum_genomic_resources
Autore: Azzurra Giorgio
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