TEA: le potenzialità per le fiori e piante ornamentali

Il miglioramento della qualità delle colture ornamentali – compresi il colore dei fiori, le dimensioni, la struttura, il profumo, la durata di conservazione e l’aumento della resistenza allo stress – sono gli obiettivi principali della selezione. Le nuove Tecnologie di Evoluzione Assistita offrono la possibilità di mantenere inalterate le caratteristiche di una pianta, eccetto il nuovo tratto acquisito a seguito della specifica modifica genetica. Si tratta di un aspetto di grande importanza per la conservazione di un patrimonio varietale molto ricco e di rilevantevalore commerciale come quello caratteristico dell’agricoltura italiana. Ecco cosa sta facendo il CREA in questo ambito.  

Un po’ di storia 

La domesticazione delle piante selvatiche è un processo evolutivo avvenuto ad opera dell’uomo, che ha selezionato le caratteristiche vantaggiose delle piante (ad esempio, la dimensione del seme, l’uniformità di sviluppo e germinazione, appetibilità e valore nutritivo), determinando in questo modo la nascita dell’agricoltura. Tale decisivo processo è stato possibile sfruttando le mutazioni genetiche spontanee, naturali e del tutto casuali, che sono state selezionate e, quindi, fissate nel tempo e nelle generazioni successive, diventando stabili. Il processo di addomesticamento ha, quindi, trasformato le piante che coltiviamo in qualcosa che non sarebbe mai risultato dalla sola evoluzione naturale. Nei millenni a seguire, l’uomo ha continuato la sua opera per migliorare ulteriormente le caratteristiche utili nelle specie coltivate o allevate, incrociando e scegliendo gli individui considerati migliori (oppure dotati dei tratti di interesse).  

E oggi? 

Il miglioramento genetico (breeding) moderno si avvale di diversi metodi e tecnologie in costante evoluzione: da quelle più convenzionali – che comprendono gli incroci intra e inter-specifici, l’ibridazione somatica (fusione di cellule che costituiscono il “corpo” di organismi viventi, originando un’unica cellula sino alla comparsa di un unico nucleo), la mutagenesi chimica o fisica (l’insieme dei processi chimico-fisici che portano a una mutazione genetica), l’induzione della poliploidia (raddoppiamento del numero di cromosomi) – a quelle che, basandosi sulle conoscenze genomiche, accelerano i tempi di selezione (MAS: selezione assistita da marcatori) – affiancate dalle tecnologie cellulari e dalle colture in vitro, che permettono la rapida propagazione di cloni e genotipi di pregio o la rigenerazione di piante intere -.  

Tuttavia, un programma di breeding classico richiede ancora tempi molto lunghi (almeno 6-7 anni) nonchè ingenti risorse umane ed economiche per l’ottenimento e la commercializzazione di una nuova varietà. Recentemente, l’avvento delle tecniche di Genome Editing ha fornito una strategia alternativa per modificare rapidamente il genoma, con maggiore efficienza e precisione rispetto a una mutazione favorevole casuale.  

Le TEA 

Le Tecnologie di Evoluzione Assistita (TEA) permettono di modificare il patrimonio genetico delle piante in modo mirato e simile a quello che potrebbe avvenire in natura, attraverso le mutazioni o l’incrocio, e hanno lo scopo di accelerare i processi evolutivi per ottenere le caratteristiche desiderate. Le TEA possono essere impiegate per migliorare geneticamente qualsiasi tratto di una pianta, ad esempio rendendole meno bisognose di fertilizzanti o più resistenti a siccità e a parassiti specifici, e possono essere la risposta al cambiamento climatico, che minaccia la biodiversità e le produzioni agrarie.  

Nell’ambito del progetto BIOTECH-GEO (Biotecnologie sostenibili per l’agricoltura italiana – Genome Editing in Ocimum), finanziato dal MASAF , presso la Sede di Sanremo del CREA -Centro di Orticoltura e Florovivaismo, sono state prodotte, mediante l’utilizzo delle TEA, delle piante di basilico (cultivar ‘Italiko’) con una resistenza migliorata alla Peronospora, ma che hanno mantenuto il profilo aromatico (tipico della varietà utilizzata per produrre il pesto) e l’identità genetica della cultivar. Le TEA hanno permesso di intervenire sulla problematica del basilico in tempi estremamente brevi, con costi di sviluppo contenuti; salvaguardando la varietà commerciale ottenuta in anni di selezione. L’utilizzo di queste metodologie in laboratorio permetterà una coltivazione sostenibile caratterizzata anche da un basso impatto ambientale. 

Un nuovo progetto per il CREA sulle innovazioni genetiche per l’agricoltura italiana, in risposta alle principali sfide che l’agricoltura sta affrontando e che utilizzerà queste nuove tecnologie, è alle porte. 

Le piante ornamentali 

Il miglioramento della qualità delle colture ornamentali, compreso il colore dei fiori, le dimensioni, la struttura, il profumo, la durata di conservazione e l’aumento della resistenza allo stress, sono gli obiettivi principali della selezione delle piante ornamentali.  

Attualmente, molti esperimenti di Genome Editing, utilizzando la tecnica CRISPR/Cas9, sono stati eseguiti con successo in alcune piante ornamentali: ad esempio, per modificare il colore dei fiori delle petunie, dei crisantemi, del lilium, per aumentare la durata in vaso delle rose e delle petunie, o per studi di genomica funzionale.  

Lo sviluppo di protocolli di trasformazione in vitro abbinato alla disponibilità di sequenze genetiche per tratti commerciali potrebbe accelerare il miglioramento dei fiori recisi, in particolare di crisantemo, rosa, giglio, fresia, gerbera, tulipano, garofano, alstroemeria, ortensia e lisianthus.  

La possibilità di mantenere inalterate le caratteristiche di una pianta, eccetto il nuovo tratto acquisito a seguito della specifica modifica genetica, costituisce un aspetto di grande importanza per la conservazione di un patrimonio varietale molto ricco e di grande valore commerciale come quello caratteristico dell’agricoltura italiana. 

Svolge la sua attività di ricerca nel campo delle biotecnologie applicate alle specie ornamentali e aromatiche, si occupa di trasformazione genetica e recentemente di Genome Editing in basilico.

#lafrase Il valore di un’idea sta nel metterla in pratica (T. Edison) 

Biologa, lavora da numerosi anni all’attuale CREA Centro di Orticoltura e Florovivaismo di Sanremo, dove  applica tecniche di biotecnologie vegetali, in particolare marcatori molecolari, per lo studio di piante ornamentali ed aromatiche.

#lafrase Qualunque cosa tu faccia, falla bene (Abraham Lincoln)

Responsabile scientifico sottoprogetto GEO. Di recente ha pubblicato una review sul genome editing nelle specie ornamentali: Giovannini A., Laura M., Nesi B., Savona M. and Cardi T. (2021) Genes and genome editing tools for breeding desirable phenotypes in ornamentals. Plant Cell Rep 40, 461–478. https://doi.org/10.1007/s00299-020-02632-x.

#lafrase La ricerca è curiosità, passione, ma soprattutto innovazione (Marco Savona)