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lunedì, 24 Giugno 2024

Fragola: quella del desiderio è rifiorente 

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Ricca di importanti elementi nutritivi, quali vitamine, calcio, magnesio, molecole antiossidanti e antinfiammatorie, oltre all’aroma e al gusto dolce, la fragola è uno dei frutti più graditi e commercializzati sull’intero pianeta. Per soddisfare le richieste di un consumatore sempre più esigente sono in atto diverse attività di miglioramento genetico, tradizionale e con le TEA. Cosa sta facendo la ricerca, in particolare quella del CREA? Scopriamolo insieme

In ogni periodo dell’anno, dai mercati rionali fino ai punti vendita della Grande Distribuzione, i colori e i profumi, che si sprigionano dai banchi, guidano il consumatore verso l’acquisto del frutto preferito: tra questi, la fragola è sicuramente uno dei più amati. Il colore rosso brillante e le sue caratteristiche organolettiche uniche ne fanno quasi un must nelle tavole degli italiani, specialmente in questo periodo dell’anno. 

Le fragole

Nel 2021 la produzione mondiale della fragola ha superato i 9 milioni di tonnellate (dati FAO), di cui oltre un terzo proviene dalla Cina. Con una produzione di oltre 117 mila tonnellate, l’Italia raggiunge il 14° gradino al mondo. Nel 2022 c’è stato un rinnovato interesse con un aumento del 4% della superficie coltivata (fonte: CSO Italy). Le prime regioni produttrici sono la Basilicata e la Campania che, con oltre 1.000 ettari a testa, coprono il 50% delle superficie coltivata per un ammontare di oltre 4.100 h. Il Sud Italia raggiunge i 2.600 ettari, mentre il Nord Italia, con un incremento del 9%, arriva a quasi 1.000 ettari, principalmente concentrati in Piemonte, Emilia-Romagna, nel Veronese e nelle province di Trento e Bolzano. 

In commercio si trovano molte varietà di fragola, pensate per cercare di soddisfare i desideri dei consumatori e coniugarli con le necessità dei produttori. Ad oggi, queste sono interamente il frutto di attività di breeding tradizionale, ottenute cioè incrociando varietà preesistenti e valutando le caratteristiche delle progenie. Ci sono però tuttora potenzialità enormi per il miglioramento di questo frutto, che, a dispetto del suo successo, presenta ancora diverse criticità. Purtroppo, alcune di queste sono difficilmente superabili con i metodi di selezione tradizionali, anche a causa della complessità genetica della fragola moderna (Fragaria x ananassa). Migliorare la performance produttiva e le qualità organolettiche in condizioni ambientali sempre più estreme ed aumentare la resistenza agli attacchi dei  patogeni rappresentano le nuove sfide da affrontare, il tutto in un’ottica di aumento della sostenibilità dei sistemi agricoli e della competitività delle imprese. 

Figura 1 Produzione mondiale di fragole (x 1.000 tonnellate)

Le TEA e le fragole 

Un aiuto fondamentale in questo senso può venire dalle nuove Tecniche di Evoluzione Assistita (TEA), strumenti che permettono di apportare modifiche mirate al DNA di un essere vivente. Prescindendo da incroci, consentono di ottenere più velocemente risultati altrimenti difficilmente raggiungibili. Le potenzialità di questi sistemi sono enormi e sono state pienamente comprese dalla comunità scientifica mondiale, con molteplici programmi volti ad utilizzare queste tecniche, anche in fragola e innumerevoli campi di applicazione: dall’aumento della tolleranza a patogeni e stress abiotici all’aumento della produttività, per citarne alcuni. 

Diversi sono i progetti focalizzati sulle TEA (in inglese NGT, New Genomic Techniques) come strumento di elezione in programmi di miglioramento genetico di questo frutto. Progetti finanziati dalla Comunità Europea e da altri Stati, ma anche programmi di miglioramento genetico interamente gestiti da soggetti privati hanno dato un forte impulso alla ricerca sulla fragola, con i primi risultati già visibili in grado di impattare sulla qualità del frutto.  

È di pochi mesi fa la pubblicazione di un articolo scientifico sull’inibizione dell’attività di un gene (FaPG1) che controlla la compattezza del frutto, che è risultato essere più sodo e meno soggetto allo sviluppo di muffe (Lopez-Casado et al, 2023), mentre una azienda statunitense prevede di lanciare sul mercato entro pochi anni una fragola con un maggiore durata a scaffale. In ambito europeo la risposta è il progetto Med-Berry, il cui capofila è l’Università di Bologna, che è focalizzato sulle tre malattie principali di fragola: il marciume grigio, causato dal fungo Botrytis cinerea; l’antracnosi causata da specie del genere Colletotrichum e il mal bianco causato da Podosphaera aphanis

La ricerca del CREA 

In questo ambito di ricerca di frontiera, il CREA è stato scelto dall’allora MIPAAF (oggi MASAF) per coordinare BIOTECH, il primo grande progetto nazionale, che utilizza le TEA per il miglioramento genetico vegetale. Nelsottoprogetto BIOSOSFRU, si è scelto di lavorare per indurre il carattere rifiorenza in varietà di fragola ottoploide (ognuna delle sue cellule contiene otto set di cromosomi, mentre le cellule degli esseri umani sono diploidi, ossia contengono due set di cromosomi, uno da ciascun genitore) unifera, che fiorisce una sola volta l’anno. Specie perenni, come la fragola, ripetono i loro cicli ogni anno passando dalla condizione vegetativa a quella riproduttiva; la fioritura rappresenta uno dei più importanti eventi all’interno di questo ciclo. La modulazione dei geni, che controllano la fioritura nella fragola ottaploide (Fragaria x ananassa) sarebbe di grande interesse commerciale per la coltura, perché permetterebbe la produzione dei frutti in più periodi dell’anno. 

Questa attività è stata svolta in collaborazione tra il CREA e L’Università Politecnica delle Marche. 

Sono stati isolati due geni FT e TLF1 nella fragolina di bosco (Fragaria vesca) per introdurli nella fragola ottapolide. Per identificare le piante trasformate si è scelto un marcatore che conferisce resistenza al glifosate, un erbicida largamente utilizzato in agricoltura, e sono state utilizzate due cultivar di fragola ottoploide unifere ‘Romina’ e ‘Sveva’. Settecento espianti fogliari delle due cultivar sono stati sottoposti a trasformazione ottenendo 39 linee putativamente trasformate (38 di ‘Romina’ e 1 di ‘Sveva). Al momento l’inserimento del costrutto è stato dimostrato con analisi genomica in tredici linee di ‘Romina’ e una di ‘Sveva’. Sono attualmente in corso ulteriori analisi per confermare l’introduzione dei geni. 

Lo sviluppo di cultivar ottoploidi commerciali con carattere rifiorenza e di alta qualità rimane un obiettivo importante, ma non così facile da raggiungere con l’ibridazione standard. Per questo motivo, sono di grande importanza nuovi strumenti molecolari che favoriscono l’introduzione del carattere nella fragola coltivata. 

Le tecniche di ingegneria genetica possono contribuire a migliorare o aggiungere nuovi tratti in fragola: renderla rifiorente, come abbiamo visto, aumentarne la produttività o migliorare la qualità nutrizionale dei frutti.. Tuttavia, l’introduzione di geni estranei al genoma di fragola e in generale in pianta, derivanti da altri organismi, non viene accolta positivamente dall’opinione pubblica, e tali prodotti vanno incontro a regolamentazioni molto restrittive, soprattutto in Europa. Negli ultimi anni lo sviluppo delle TEA ha consentito di ottenere  piante geneticamente modificate con sequenze derivanti dalla stessa specie o da specie sessualmente compatibili (cisgenesi/intragenesi), come avviene per il breeding tradizionale. 

Tramite l’utilizzo di queste tecniche di evoluzione assistita si alza l’asticella dei traguardi ottenibili per il miglioramento genetico della fragola, non soltanto per quanto riguarda produttività e caratteristiche organolettiche, ma anche in termini di sostenibilità ambientale, economica e sociale. 

Figura 2 Principali aree fragolicole in Italia

Lopez-Casado G et al (2023) CRISPR/Cas9 editing of the polygalacturonase FaPG1 gene improves strawberry fruit firmness Hort Res 10 (3) https://doi.org/10.1093/hr/uhad011

Ignazio Verde
Dirigente di Ricerca CREA Centro Olivicoltura, Frutticoltura e Agrumicoltura

Si occupa di genetica molecolare delle piante arboree da frutto. Ha collaborato a numerosi progetti nazionali e internazionali coordinando il consorzio internazionale “The International Peach Genome Initiative” che ha ottenuto e pubblicato la sequenza del genoma del pesco e il programma RGV-FAO.

#lafrase Non c’è futuro senza ricerca ma non c’è ricerca senza un’idea di futuro.

Silvia Sabbadini
Ricercatrice al D3A, Università Politecnica delle Marche

Si occupa di miglioramento genetico di specie da frutto tramite tecniche di rigenerazione e trasformazione genetica in vitro.  

#lafrase: Non è la più forte delle specie che sopravvive, né la più intelligente, ma quella più reattiva ai cambiamenti (Leon C. Megginson)

Marco Pietrella
Ricercatore CREA CREA Olivicoltura, Frutticoltura e Agrumicoltura

Si occupa di genetica molecolare di ortive e delle piante da frutto; ha collaborato al sequenziamento dei genomi di patata, pomodoro e caffè.

#lafrase Una vita senza ricerca non è degna di essere vissuta (Socrate) 

 

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