La pasta del futuro

genetic engineering

Più sostenibilità, più qualità, più salubrità

Leggi l’articolo originale La pasta del futuro su Terra e Vita.

Migliore qualità della semola, congruo aumento delle quantità prodotte e riduzione dei costi di produzione. L’innovazione varietale è un fattore imprescindibile per la futura competitività della filiera frumento duro-pasta. Altri fattori a cui i consumatori e le aziende pastarie dedicano attenzione sono la salubrità dei prodotti (es. contenuto di micotossine e di cadmio) e il valore nutrizionale della semola e prodotti derivati (es. contenuto in microelementi, composizione dell’amido e delle fibre, ecc.). Ulteriore aspetto per cui le aziende e i consumatori mostrano una crescente sensibilità è l’impatto della filiera grano-pasta sull’ambiente e la sostenibilità della stessa. Inoltre la selezione e la coltivazione di varietà più resistenti agli stress ambientali (es. siccità, elevate temperature, salinizzazione dei suoli, ecc.) potrà mitigare gli effetti negativi dei mutamenti climatici sulla produttività e la “Food Security” in regioni particolarmente esposte a tali stress. È il caso dell’instabilità sociale che si manifestò in nord Africa nel 2008-2010 (primavera araba) in larga misura innescata dalla diminuita disponibilità di frumento e dal corrispondente notevole incremento di costo. Va peraltro osservato il recente accresciuto interesse verso il settore e il ritorno ad investirvi da parte di grosse aziende: evidentemente hanno intuito le crescenti esigenze alimentari in termini di quantità e qualità delle popolazioni mondiali.

Genomica, tutte le opportunità

Le opportunità offerte dalla genomica per migliorare la produttività del frumento e la sua qualità sono molteplici. Poiché Il dna regola tutte le funzioni necessarie per completare il ciclo di ogni essere vivente, l’informazione fornita dal sequenziamento del genoma diverrà sempre più determinante e strategica per l’innovazione varietale basata su approcci genomici. Fino alla fine degli anni ‘90 le conoscenze sui genomi delle piante erano molte limitate e comunque talmente frammentarie da rendere alquanto difficile ottenere ricadute pratiche. Con la rivoluzione genomica in varie specie ora è possibile sequenziare con relativa accuratezza il genoma, consentendo quindi una conoscenza molto approfondita della biodiversità esistente e l’individuazione del migliore allele (la forma alternativa con cui un gene è presente in un individuo) per il gene di interesse. Più recente la tecnica del “dna editing” che consente di sostituire a piacimento singoli nucleotidi di un gene per creare una caratteristica di interesse (es. resistenza a malattie) assente nell’ambito della specie. Questa tecnica sta riscontrando enorme interesse per la sua efficacia anche perché negli Usa è stata classificata come tecnica non transgenica, in quanto non comporta l’inserimento di un frammento di dna di una specie diversa. L’Europa invece non si è ancora espressa in materia.

Sequenziare il genoma

Per quanto riguarda il sequenziamento del genoma del frumento molto rimane da fare, prevalentemente a causa della sua enorme dimensione che nel frumento duro e tenero risulta essere circa 30 e 45 volte maggiore del genoma del riso. Per sequenziare il genoma del frumento tenero, nel 2006 è stato formato un consorzio internazionale (http://www.wheatgenome.org/) a cui partecipa anche l’Italia. Per il frumento duro, grazie ad un finanziamento del Cnr e una collaborazione tra Cnr, Cra, Enea e le Università di Bologna e di Udine, è stato recentemente avviato un progetto internazionale per sequenziare il genoma del frumento duro. Un’altra recente iniziativa internazionale, coordinata dall’Università di Bologna (c/o R. Tuberosa) e dal Cra (c/o L. Cattivelli), riguarda la formazione di un gruppo di lavoro (Expert working group on durum wheat genomics and breeding) nell’ambito della Wheat Initiative (http://www.wheatinitiative.org/) il cui obiettivo è facilitare le applicazioni della ricerca genomica al miglioramento genetico del duro.

Come agisce la Mas

Per quanto riguarda le ricadute pratiche, la disponibilità dell’informazione di sequenza, anche se parziale, rende più efficace l’identificazione e il clonaggio di geni importanti e dei marcatori ad essi associati per realizzare la Mas (marker-assisted selection), metodica sempre più utilizzata nei settori pubblico e privato per migliorare le caratteristiche delle varietà commercializzate. Nella Mas le piante non sono selezionate in base al fenotipo (cioè le caratteristiche visibili o comunque misurabili) bensì sulla base della sequenza di frammenti del Dna (i cosiddetti marcatori) limitrofi ai geni di interesse. Il clonaggio genico – omologabile alla ricerca di una pagliuzza (il singolo gene) in un pagliaio (i circa 60.000 geni presenti nel genoma del frumento duro) – permette inoltre di esplorare e caratterizzare molto più accuratamente la biodiversità conservata nelle banche di germoplasma, consentendo quindi di identificare nuovi alleli utili per la costituzione di varietà migliorate.

Colore della semola e cadmio

Due interessanti esempi relativi all’applicazione della genomica per migliorare la qualità e la sicurezza della pasta sono forniti dal colore della semola, carattere particolarmente apprezzato dal consumatore, e dal contenuto in cadmio, metallo nocivo alla salute se ingerito in quantità eccessiva e presente in elevata quantità nei suoli del Canada, paese da cui importiamo notevoli quantità di frumento duro. In entrambi i casi sono stati clonati i geni che controllano queste caratteristiche e si applica la Mas per selezionare piante che assorbono poco cadmio e con semola ricca dei pigmenti (carotenoidi) richiesti per produrre pasta di colore giallo, più apprezzata dai consumatori. Il settore in cui si ricorre più frequentemente alla Mas è quello della resistenza alle malattie dove decine di marcatori sono già utilizzati di routine per la selezione. E’ invece ancora in fase sperimentale l’identificazione di marcatori utili per applicare la Mas ad altre caratteristiche come l’architettura e la dimensione della radice radicale, l’assorbimento dell’azoto e le componenti che condizionano la resa.

L’innovazione va sostenuta

È evidente l’importanza di supportare adeguatamente la ricerca genomica applicata all’innovazione varietale per mantenere alta la competitività della filiera del frumento duro-pasta. Se l’Italia non coglierà questa opportunità, la nostra dipendenza dall’estero per il miglioramento genetico e le nuove varietà di frumento duro, e non solo per l’approvvigionamento della materia prima, è destinata ad aumentare ulteriormente, analogamente a quanto già successo per altre importanti colture. L’auspicio è che gli organi ministeriali e pubblici preposti al finanziamento della ricerca si facciano carico di queste istanze in modo adeguato.   * DipSA – Fac. Agraria, Università di Bologna