Nuove Tea indispensabili per il miglioramento genetico degli agrumi

Dieci anni dopo la pubblicazione che ha annunciato l’invenzione delle “forbici molecolari” Crispr/Cas, il Centro di ricerca Olivicoltura Frutticoltura Agrumicoltura di Acireale pubblica il primo articolo che impiega le nuove tecnologie genomiche (Ngt) (ribattezzate dall’Italia con il nome di Tecnologie di Evoluzione Assistita - Tea) per migliorare la qualità dei frutti di agrume. Nell’ambito del programma Biotech, finanziato dal Mipaaf negli anni 2018-23, il Progetto “Citrus” ha perseguito due obiettivi molto ambiziosi, sia per le tecnologie da utilizzare, sia per i caratteri da migliorare.

I vantaggi delle Tea

Le Tea consentono di mantenere inalterato il background genetico di una varietà modificando solo il carattere che la rende imperfetta. È però necessario conoscere la funzione dei geni che sono coinvolti nella manifestazione del carattere che si intende modificare. È inoltre necessario ottimizzare i protocolli di rigenerazione (processo attraverso cui viene prodotta una pianta partendo da una singola cellula mutata) per ciascuna varietà. Per gli agrumi, sono disponibili protocolli di rigenerazione solo per alcune accessioni, tra cui il citrange Carrizo (ibrido di Citrus sinensis e Poncirus trifoliata, utilizzato esclusivamente come portinnesto) che rappresenta il genotipo “modello” (per la trasformazione) degli augrumi, l’arancio Valencia e il pompelmo Duncan. Se la varietà da migliorare è diversa da queste, bisogna adattare i protocolli, valutando l’attitudine dell’espianto alla trasformazione, prima, e alla rigenerazione, poi.

I programmi di miglioramento genetico classico sono tutt’oggi indirizzati a produrre varietà migliorate nella qualità del frutto (in termini di colore, rapporto zuccheri/acidi, pezzatura, epoca di maturazione, ridotto numero di semi), preferibilmente resistenti o tolleranti alle principali avversità biotiche (maculatura bruna, mal secco, Huanglongbing, cancro batterico) e abiotiche (resistenza a condizioni esterne estreme). Per far ciò i genetisti impiegano moltissimi anni, necessitano di risorse economiche che derivano da investimenti pubblici e privati, oltre a richiedere ampi spazi per fenotipizzare le popolazioni di incrocio e le selezioni clonali. Le Tea potrebbero consentire di raggiungere gli stessi obiettivi sebbene in minor tempo, con un risparmio generale di risorse.

L’utilizzo del “genome editing” (e di tutte le sue varianti, quali “base editing” e “prime editing”) e della cisgenesi richiede un aggiornamento continuo da parte dei ricercatori che devono trovare la migliore tecnologia da applicare, che non lasci DNA esogeno rispetto alla varietà da migliorare e che sia in grado di superare tutti i limiti legislativi che fino ad oggi ne vietano l’utilizzo perché producono piante assimilabili agli organismi geneticamente modificati (Ogm).

Le Tea potrebbero permettere inoltre di ridurre la fase giovanile, particolarmente lunga nel caso degli agrumi; sono noti i geni che bloccano (“Terminal Flower”, TFL1) o che favoriscono (“Flowering Locus” T, FT) la fioritura anticipata ed è possibile utilizzare rispettivamente il “genome editing” e la cisgenesi per accelerare la produzione di fiori e quindi di frutti dalle caratteristiche desiderate. Questi geni sono stati già studiati e utilizzati in specie arboree, quali kiwi e agrumi.

Arance pigmentate e mandarini apireni

Il Crea ha messo in campo tutte le potenzialità delle Tea applicandole a due tipologie di frutto che storicamente valorizzano il ruolo dell’Italia in un più ampio contesto agrumicolo internazionale:

• da un lato le arance pigmentate (richieste dai consumatori per l’elevato valore salutistico) da arricchire con il licopene, anch’esso noto per il suo ruolo antiossidante;

• dall’altro i mandarini apireni utilizzando un sistema alternativo alla produzione di ibridi senza semi attraverso metodi convenzionali, sì da produrre, ad esempio, un mandarino Tardivo di Ciaculli apireno, tanto apprezzato per il suo profumo, ma al momento ricco in semi.
  

  

  

   

Per approfondire i risultati di questi due lavori:

Leggi l'articolo completo su rivista di Frutticoltura n. 1/2023

Tecnologie indispensabili

Le Tea rappresentano un approccio biotecnologico innovativo, in continua evoluzione, che ha l’obiettivo di proteggere e valorizzare al tempo stesso le varietà del “Made in Italy”, migliorando gli aspetti che il mercato, i consumatori e i cambiamenti climatici reclamano. Fino ad oggi gli unici studi che hanno visto l’utilizzo delle Tea nel comparto agrumicolo hanno riguardato l’inserimento della resistenza al cancro batterico degli agrumi in specie suscettibili come il pompelmo Duncan e l’arancio Valencia.

L’Italia, invece, può vantarsi di aver applicato, per la prima volta, le “forbici molecolari” per migliorare caratteri qualitativi del frutto. Attualmente siamo in grado di dire che le tecnologie hanno funzionato, anche se è necessario attendere ancora qualche anno prima che le piante producano i frutti e affermare con certezza di aver prodotto agrumi con antocianine e licopene e con pochi semi. Per accelerare questo processo i ricercatori del Crea stanno usando il “genome editing” anche per anticipare la fioritura e quindi la produzione di frutti. L’auspicio è che nel frattempo la regolamentazione cambi, in modo da avere la possibilità di valutare in pieno campo i nostri genotipi, attualmente valutati in camere di crescita e in serra.

Il Crea, che ha collaborato con Fem e Università di Catania, ha prodotto know-how per lo sviluppo di costrutti e per la rigenerazione di genotipi fino ad oggi considerati “recalcitranti”, ha acquisito infrastrutture e ha formato nuove generazioni di ricercatori che potranno sfruttare le competenze acquisite per ottenere piante resistenti ad organismi nocivi e per contribuire a risolvere alcune emergenze fitosanitarie attuali e future; ricordiamoci, infatti, che Huanglongbing e cancro batterico sono alle porte del Bacino del Mediterraneo e attualmente non esistono né cure, né fonti di resistenza tra le varietà coltivate. Gli enti coinvolti continueranno a lavorare in perfetta sinergia anche con quanti utilizzano il miglioramento genetico classico.