NBT (New Breeding Techniques) o TEA (Tecniche di Evoluzione Assistita): sigle che, accanto a una terza - ovvero OGM (Organismi Geneticamente Modificati) - da anni sono al centro di un acceso dibattito all’interno dell’Unione Europea, a colpi di pronunciamenti della Corte di Giustizia, consultazioni popolari e posizioni discordanti in merito all’opportunità di liberalizzare la coltivazione di nuove varietà di colture agrarie geneticamente modificate.
Sì, geneticamente modificate. Ma non “alla vecchia maniera”, che prevede il superamento di barriere imposte dalla natura, che si esplicano nell’incompatibilità sessuale tra individui appartenenti a specie o a regni diversi. Le TEA contemplano numerose applicazioni, tra le quali la cis-genesi, ovvero il trasferimento di geni tra due specie sessualmente compatibili, e il genome editing, che consente (per esempio tramite l’uso del famoso Crispr/Cas9), di indurre mutazioni genetiche in maniera estremamente precisa, per esempio silenziando geni che codificano per caratteri indesiderati nella pianta.
Il cambio climatico mina la food security
Che vantaggi può trarre l’agricoltura dall’applicazione delle TEA?
Banalmente (ma nemmeno tanto!) le TEA consentono di ottenere piante più resistenti a malattie e avversità abiotiche. E questo secondo fatto è tutt’altro da trascurare, in un contesto di cambio climatico che sta riducendo le rese delle principali colture estensive, sostanzialmente alla base dell’alimentazione dell’umanità intera.
Le pubblicazioni scientifiche sul tema sono numerosissime. Ne segnaliamo una recente di Munaweera et al., sia per la sua completezza nel riepilogare le moderne tecniche di miglioramento genetico oggi a disposizione, sia per la dovizia di esempi pratici in merito ai risultati ottenibili con le TEA.
Se una decina di anni fa, si legge nella pubblicazione, si riteneva che l'aumento del tasso di CO2 nell’atmosfera influenzasse positivamente la crescita delle piante, diversi studi hanno dimostrato che al di sopra di certi livelli di concentrazione del gas le piante subiscono invece diversi danni: per esempio diminuisce il contenuto di Calcio, Magnesio, Zolfo e Azoto nel frumento, mentre aumenta il contenuto di glucosio nelle foglie del riso, rendendo la vegetazione più suscettibile agli attacchi di parassiti, e un meccanismo analogo si osserva nella soia.
Ancora, lo stress termico riduce il numero di cariossidi nel frumento e ne aumenta il tempo di riempimento, mentre nel caso del mais deprime produttività e qualità dell’amido. In climi temperati, l'aumento delle temperature favorisce la germinazione dei semi di soia, ma al di là di determinati livelli soglia la germinazione è influenzata negativamente. Lo stress termico in fioritura, inoltre, riduce la vitalità del polline di molte graminacee.
La ridotta disponibilità di acqua ha provocato tra il 1980 e il 2015 un calo delle rese globali di frumento e mais, rispettivamente del 20,6% e del 39,3%, e si stima che lo stress da siccità da solo limiterà la produttività delle colture di oltre la metà nei prossimi 50 anni.
Si prevede, infine, che i cambiamenti climatici (innalzamento dei livelli del mare) raddoppieranno le aree contaminate da sale entro il 2050 e che la salinità diventerà un serio problema per il 20% dei terreni agricoli del mondo. Le piante generalmente mostrano diverse risposte negative alle condizioni di stress salino, come la chiusura degli stomi, l'inibizione dell'allungamento dei germogli e l'aumento della temperatura delle foglie. In condizioni di stress prolungato, la crescita delle piante spesso rallenta.
Le TEA per l’adaptation
Il miglioramento genetico delle colture può certamente dare una mano nell’affrontare il difficile contesto sopra descritto. Come specificano Munaweera et al., attualmente oltre 700 banche genetiche nel mondo conservano più di 5,4 milioni di accessioni di specie coltivate e dei loro parentali selvatici. Si tratta di un enorme patrimonio di geni, da cui attingere per “trasferirli” in modo efficiente in colture che ne hanno necessità per essere rese “pronte per il clima”. Tra le tecniche di miglioramento genetico efficienti gli Autori elencano modalità proprie della trans-genesi, ma anche applicazioni che rientrano tra le TEA, CRISPR in testa. E specificano che l'editing del genoma mediato da CRISPR è stato applicato a diverse colture frutticole e al riso, dove sono stati ottenuti grandi risultati di aumento delle rese in condizioni climatiche limitanti.
A proposito di adaptation: ne abbiamo parlato ampiamente qui, nella nostra intervista a Marco Merola.
Le TEA per la mitigation
Oltre a podurre specie “climate ready”, le TEA possono aiutarci a mitigare gli effetti del cambio climatico?
I ricercatori dell’Innovative Genomics Institute (California) ne sono convinti. Qui si lavora infatti all’ottenimento di piante coltivate caratterizzate da una aumentata capacità di sequestro dell’anidride carbonica dall’atmosfera. Come? Migliorandone l’efficienza fotosintetica.
Le reazioni fotosintetiche subottimali possono essere gestite con l'editing CRISPR, incrementandone l’efficienza in termini del 20-50%. Grazie a questi interventi sul genoma delle piante coltivate, l'agricoltura potrebbe potenzialmente sequestrare miliardi di tonnellate di carbonio ogni anno. Il risultato potrebbe essere ottenuto non solo lavorando sui genomi delle piante, manche su quelli dei microrganismi che popolano il suolo e che risultano coinvolti in processi chiave per il bilancio del carbonio e l’eventuale rilascio di gas serra diversi dalla CO2, come il metano. E anche di questo abbiamo già parlato, in questo articolo.
E l’Europa?
Come ampiamente spiegato da Gabriella De Lorenzis nell’episodio del nostro podcast Fatti di terra dedicato alle TEA, siamo attualmente in attesa di una revisione della legislazione vigente all’interno dell’Unione Europea, che di fatto vieta la coltivazione di piante ottenute con le TEA perché ancora assimilate a OGM.
Ma intanto, altrove, le cose stanno diversamente. E in parte ve lo abbiamo raccontato.
Ascolta la puntata di "Fatti di Terra" sulle TEA:
