Istituto Superiore per la Protezione
e la Ricerca Ambientale

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Panoramica sulle tecniche di miglioramento genetico in agricoltura

Autori: V. Giovannelli(1), G. Staiano(1), V. Rastelli(1) , M. Lener(1)

L’agricoltura, sin dall’antichità, si è sviluppata utilizzando tecniche di incrocio e selezione finalizzati ad aumentare la produttività e la qualità dei prodotti coltivati. Attualmente il miglioramento genetico in campo agricolo ha a disposizione diversi metodi che, per comodità, possono essere divisi in tre grandi gruppi: tecniche di incrocio convenzionali, tecniche consolidate di modifica genetica e nuove tecniche di incrocio.

Le tecniche di incrocio convenzionali (Conventional Breeding Tecniques - CBT) sono quelle tecniche e metodi utilizzati tradizionalmente dagli agricoltori e dai produttori di sementi; queste comprendono: incroci intra ed inter-specifici, vigore dell’ibrido, ibridazione somatica, tecniche di incrocio multiplo, induzione della poliploidia e mutagenesi attraverso l’utilizzo di mutageni chimici e fisici. Ognuna di queste tecniche è seguita dalla selezione degli individui con le caratteristiche desiderate (maggiore produttività, resistenza a patogeni o stress abiotici, etc.).

Le tecniche consolidate di modifica genetica (Established Techniques of Genetic Modification - ETGM) utilizzano acidi nucleici (DNA e RNA) ricombinanti e hanno come risultato l’inserimento stabile o transiente di una sequenza genetica in una pianta ricevente, indipendentemente dalla compatibilità sessuale con l’organismo donatore; le piante risultanti sono conosciuti come Piante Geneticamente Modificate. Le tecniche comunemente usate sono la trasformazione mediata da Agrobacterium tumefaciens e il metodo biolistico.

Le nuove tecniche di incrocio (New Breeding Techniques - NBT) sono tecniche eterogenee, alcune delle quali presentano similarità con le CBT e le ETGM, a livello di meccanismo molecolare o a livello dei fenotipi ottenuti. Le NBT consentono di ottenere modifiche del genoma più mirate e/o complesse, attraverso la delezione o l’inserzione di una o più basi in punti specifici del genoma, oppure agendo su interi gruppi funzionali di geni. Una delle NBT più note è il CRISPR/Cas (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats and associated nuclease), che taglia il genoma in maniera sito-specifica e sfrutta la capacità della cellula di riparare il DNA danneggiato. Altre tecniche, come la metilazione RNA dipendente (RNA-dependent DNA methylation-RdDM), non modificano la sequenza genomica ma agiscono sul livello di espressione dei geni interessati.

E’ importante considerare che nel processo di sviluppo di una pianta con desiderate caratteristiche è possibile utilizzare simultaneamente tecniche appartenenti ai tre gruppi sopra descritti. In pratica, una pianta ottenuta utilizzando le NBT potrebbe aver previsto l’utilizzo di tecniche ETGM o CBT in uno o più passaggi del processo di produzione.

Allo stato attuale l’applicazione e i potenziali prodotti delle NBT sono oggetto di dibattito a diversi livelli (tecnico, economico, politico e sociale), sia in ambito Europeo che internazionale, e vi sono numerosi dubbi relativi all’inquadramento normativo dei prodotti ottenuti. Tuttavia l’applicazione dell’Approccio Precauzionale sancito dal Principio 15 della Dichiarazione di Rio sulla Ambiente e lo Sviluppo del 1992 non dovrebbe essere messa in discussione. Inoltre si ritiene necessario che la valutazione dei potenziali rischi per l’ambiente, la salute umana ed animale venga effettuata con un approccio caso per caso, tenendo in considerazione il rapporto rischi/benefici, anche in confronto con gli organismi/prodotti che sono stati ottenuti con le tecniche appartenenti agli altri due gruppi.

 

Bibliografia consigliata:

 

 

(1) ISPRA – Istituto Superiore per la Protezione e Ricerca Ambientale, Via V. Brancati, 48 - Roma