Tecniche genetiche green

Da anni, il miglioramento genetico lavora allo sviluppo di nuove varietà di melo e vite che siano più resistenti agli agenti patogeni, alla siccità e alle alte temperature. Le tecniche genomiche per il miglioramento varietale si sono evolute rapidamente e oggi permettono processi più mirati, rapidi ed efficienti.

Il 5 luglio 2023 la Commissione Europea ha presentato una proposta di riforma di legge sull'ingegneria genetica. Il fulcro è la deregolamentazione delle piante prodotte con nuove tecniche genomiche (NGT1). Queste, in futuro, dovrebbero essere equiparate giuridicamente alle piante ottenute per via naturale o attraverso la selezione convenzionale.

Contesto

Tra le principali sfide dell’agricoltura in Alto Adige ci sono la riduzione dei prodotti fitosanitari e l’adattamento ai cambiamenti climatici in corso. In quanto istituzione altoatesina di riferimento per la ricerca in agricoltura, il Centro di Sperimentazione Laimburg si è posto l’obiettivo di affrontare queste sfide anche attraverso la sperimentazione e la selezione di nuove varietà di melo e di vite. Queste dovranno essere da un lato più tolleranti alle alte temperature e alla siccità e, dall’altro, più resistenti ai parassiti, consentendo così una riduzione significativa dell’uso di prodotti fitosanitari e rendendo più sostenibili la frutticoltura e la viticoltura altoatesine.

In passato, la selezione varietale si è basata su metodi tradizionali di incrocio e selezione. Negli ultimi anni, però, si sono affermate le nuove tecniche di miglioramento genetico (New Breeding Technologies, o anche New Genomic Techniques, NGT). Questi metodi permettono modifiche mirate del genoma di varietà già esistenti, riducendo così tempi e costi. A differenza dell’ingegneria genetica classica, le varietà ottenute con le NGT non si distinguono, a livello genetico, da quelle ottenute con metodi convenzionali. Per questo motivo, gran parte della comunità scientifica concorda sul fatto che queste nuove tecniche non presentino rischi maggiori per l’uomo e l’ambiente. Inoltre, possono essere utilizzate per aumentare rapidamente la resilienza di varietà già affermate. Di conseguenza, si ritiene che le NGT non debbano essere regolamentate come l’ingegneria genetica classica, ma richiedano una normativa specifica che faciliti la coltivazione, la commercializzazione e la vendita delle varietà così sviluppate.

Incrocio, mutagenesi, ingegneria genetica classica e Genome Editing: lo sviluppo delle tecniche di selezione varietale

In questo contesto, la terminologia può risultare fuorviante. Nell’espressione “tecnica genomica green”, l’aggettivo “green” non significa “biologico” o “ecologico”, ma indica l’impiego della genomica in agricoltura. Questa definizione si contrappone alla “tecnologia genomica rossa”, utilizzata in medicina e farmacia, alla “tecnologia genomica bianca” in ambito industriale e alla “tecnologia genomica grigia” nelle biotecnologie ambientali.

Neolitico	Già poco dopo la nascita dell’agricoltura, ebbe inizio la selezione varietale di piante coltivate: si cominciò a selezionare piante che, a causa di mutazioni spontanee, presentavano caratteristiche vantaggiose. In questo modo si ottennero nuove varietà vegetali con proprietà particolari, come una produttività maggiore, frutti più grandi o semi più facili da lavorare. La selezione e la proliferazione di mutazioni spontanee è consentita dalla normativa dell’UE senza necessità di specifiche autorizzazioni/procedure di autorizzazione.
Fine del XIX secolo	Nel miglioramento genetico tramite incrocio convenzionale si definisce prima un obiettivo di selezione, ad esempio un gusto migliore, una maggiore resa o resistenza della pianta. Successivamente, si scelgono varietà parentali adeguate: o due varietà coltivate oppure una varietà coltivata e una pianta selvatica imparentata e geneticamente dotata di tale caratteristica. Ciò viene fatto nella speranza che le caratteristiche desiderate si combinino nella progenie. Con l’incrocio, i geni si ricombinano in modo casuale, rendendo necessaria un’accurata selezione tra la progenie, cercando quelli che possiedono la combinazione ottimale delle caratteristiche desiderate. Le tecniche di incrocio convenzionale sono un processo lento e nel caso del melo possono richiedere anche più di 20 anni. I metodi di analisi biologico-molecolari e diagnostici (selezione assistita da marcatori) migliorano sensibilmente questo processo, consentendo di analizzare direttamente il genotipo della progenie. Ciò permette una selezione più efficiente, senza dover attendere che la caratteristica desiderata si manifesti nella progenie. Il miglioramento genetico per incrocio convenzionale è autorizzato nell’UE senza necessità di procedure normative specifiche.
Anni ‘30	La mutagenesi indotta è una tecnica di miglioramento genetico in cui non si attende l’insorgenza spontanea di mutazioni in natura, ma si sottopongono semi oppure organismi vegetali a particolari sostanze chimiche o radiazioni radioattive al fine di provocare mutazioni casuali. Lo svantaggio di questa tecnica consiste nel fatto che, oltre alle mutazioni desiderate, si possono generano anche mutazioni indesiderate. Gli effetti di quest’ultime sono spesso sconosciuti e tali mutazioni devono essere eliminate attraverso complesse operazioni di rincrocio. Ai sensi della normativa vigente, le varietà ottenute mediante mutagenesi indotta non sono considerate organismi geneticamente modificati (OGM) e possono essere coltivate sia nell’agricoltura convenzionale che, in parte, anche in quella biologica. Esempi noti: grano duro per la pasta, anguria senza semi, pompelmo rosa, mela “Golden Haidegg”, come anche la maggior parte delle varietà di orzo attualmente coltivate derivano dalla mutagenesi indotta. La mutagenesi indotta è autorizzata nell’UE senza necessità di procedure normative specifiche.
Fine degli anni ‘70	Alla fine degli anni ’70 viene sviluppata la tecnica genomica classica. Con questa tecnica, geni selezionati, provenienti da diversi organismi, vengono trasmessi nelle piante con l’obiettivo di conferirvi caratteristiche desiderate, come ad esempio la resistenza ad agenti patogeni o ad erbicidi. Numerosi studi dimostrano che questa tecnica consente di ridurre significativamente l’impiego di insetticidi, mantenendo al contempo rese elevate. I punti critici dell’ingegneria genetica classica sono: Non è possibile guidare con precisione in quale punto del genoma vegetale si inserisce il nuovo gene. Per osservare il successo del processo, si aggiungono geni antibiotico-resistenti come marcatori selettivi. Dalla combinazione di organismi molto distanti filogeneticamente derivano varietà vegetali che non potrebbero emergere spontaneamente in natura. In Europa, la coltivazione e la commercializzazione di piante geneticamente modificate è subordinata a un procedimento di autorizzazione rigoroso. In base al principio di precauzione, è necessario dimostrare, mediante un ampio insieme di studi, dal laboratorio al campo, che tali organismi non comportano rischi per la salute umana, animale o per l’ambiente.
2012	Con il Genome Editing (le cosiddette “forbici molecolari” CRISPR/Cas) è possibile indurre in modo mirato e preciso singole mutazioni nel DNA, ottenendo caratteristiche desiderate senza dover attendere che tali mutazioni compaiano spontaneamente. Grazie a questa tecnologia, varietà affermate di melo o varietà di vite di alta qualità possono essere rese più resistenti a ticchiolatura o oidio, contribuendo a una produzione agricola più sostenibile. A differenza dell’ingegneria genetica classica, le alterazioni avvengono in punti specifici del genoma, e non in modo casuale. Inoltre, non viene incorporato nessun gene estraneo, bensì si origina una mutazione su geni già esistenti. Rispetto alla mutagenesi indotta con radiazioni radioattive, il Genome Editing non genera alterazioni involontarie del genoma. Contemporaneamente, consente di accelerare sensibilmente il miglioramento genetico rispetto ai metodi convenzionali. Nota bene: le mutazioni introdotte tramite Genome Editing non sono distinguibili da quelle che avvengono spontaneamente in natura. Questo rende difficile la tracciabilità e il controllo delle piante ottenute tramite questa tecnica. Allo stesso tempo, indica che queste mutazioni non comportano rischi superiori rispetto alle mutazioni naturali. Per questo motivo, nella comunità scientifica vi è un consenso sul fatto che le piante modificate con Genome Editing non debbano essere trattate come OGM convenzionali, ma regolate da nuove linee guida. Attualmente, in UE la coltivazione e commercializzazione di piante ottenute tramite Genome Editing è sottoposta allo stesso rigido procedimento di autorizzazione dell’ingegneria genetica classica. In base al principio di precauzione, è richiesto un ampio insieme di studi, dal laboratorio al campo, per dimostrare l’assenza di effetti dannosi per l’uomo, gli animali e l’ambiente.

Proposte di modifiche legislative

Il 5 luglio 2023, la Commissione Europea ha presentato una proposta di riforma della legge sull'ingegneria genetica. La proposta è attualmente in fase di elaborazione legislativa da parte dell'UE.

Il fulcro della riforma è la deregolamentazione delle piante prodotte con nuove tecniche genomiche (NGT1). Ciò si basa sulla valutazione scientifica che le piante geneticamente modificate non comportano un rischio maggiore per l'uomo e l'ambiente rispetto alla riproduzione naturale.

Effetti della riforma:

Autorizzazione senza procedure di approvazione speciali, come per le piante sviluppatesi naturalmente o attraverso miglioramento genetico tramite incrocio convenzionale;
Meno ostacoli normativi per la ricerca e lo sviluppo di nuove piante geneticamente modificate;
In futuro, queste piante e gli alimenti o i mangimi da esse prodotti dovranno essere inseriti in un database pubblico, ma non sarà richiesta alcuna etichettatura.

Questioni aperte che vengono discusse intensamente nell'ambito della nuova direttiva:

A causa della mancanza di etichettatura delle piante geneticamente modificate, la trasparenza e la libertà di scelta dei consumatori sarebbero limitate.
Gli Stati membri dell'UE saranno obbligati ad attuare le nuove norme senza la possibilità di vietare la coltivazione di nuove piante geneticamente modificate sul loro territorio.
C'è il rischio che le grandi aziende possano assicurarsi i brevetti e quindi aumentare significativamente il costo delle sementi, penalizzando le piccole e medie imprese agricole.

La ricerca del Centro di Sperimentazione Laimburg: al passo coi tempi e indipendente

L'obiettivo della ricerca del Centro di Sperimentazione Laimburg è quello di promuovere la coltivazione di piante più robuste, riducendo così l'uso di pesticidi chimici di sintesi, minimizzando le perdite di resa legate al clima e contribuendo così alla produzione alimentare sostenibile.

È importante per noi non respingere a priori le nuove tecniche genomiche, ma valutarne le opportunità per una frutticoltura e viticoltura più sostenibile. Si tratta di uno dei tanti metodi che possono dare un contributo importante all'agricoltura sostenibile e che quindi dovrebbero essere studiati in modo obiettivo. Come istituzione di ricerca, ci basiamo su dati oggettivi ottenuti con metodi scientifici.

Il Genome editing e altri nuovi metodi di selezione sono una componente centrale delle strategie di miglioramento genetico innovative. Possono promuovere lo sviluppo di varietà di melo e vite adattate ad affrontare le sfide climatiche e a ridurre l'uso di prodotti fitosanitari. In questo modo, favoriscono una coltivazione rispettosa dell'ambiente, che è l'obiettivo del Centro di Sperimentazione Laimburg. La ricerca sui nuovi metodi di miglioramento genetico si inserisce quindi in modo ideale nel campo d’azione “metodi di allevamento innovativi” all'interno della nostra priorità di ricerca “Innovazione digitale e tecnologie smart”.

La rete di partner regionali e internazionali esistenti supporta il Centro di Sperimentazione Laimburg nelle sue strategie di ricerca sui nuovi metodi di miglioramento genetico. Istituti di ricerca rinomati come la Fondazione E. Mach in Trentino, Agroscope in Svizzera e il Julius-Kühn-Institute in Germania lavorano da anni allo sviluppo di nuovi metodi di allevamento e sono in attivo scambio scientifico con il Centro Laimburg.

Nello studio su nuovi metodi di miglioramento genetico, il Centro Laimburg si concentra principalmente sull'aumento della resistenza a malattie già ben studiate come la ticchiolatura e il fuoco batterico nelle mele, nonché l'oidio e la peronospora nella vite. L'attenzione si concentra anche sulla riduzione della suscettibilità alla Glomerella leaf spot e sull'aumento della tolleranza alla siccità. Un altro importante tema di ricerca è l'ulteriore sviluppo dell'approccio di Genome editing, che pone ancora alcune sfide tecniche per le colture perenni come il melo e la vite.