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La cisgenesi nel miglioramento genetico del melo

Durante la terza giornata dei lavori del congresso "La Mela nel Mondo", tenutosi a Bolzano nell'ambito di Interpoma 2012, è stata presentata la relazione di Ton den Nijs, ricercatore dell'Università di Wageningen (Paesi Bassi), riguardante la resistenza multigenetica nelle nuove varietà di mele realizzate tramite cisgenesi, una metodologia che permette di ottenere piante che possono essere protette dalle malattie vegetali senza l'utilizzo di trattamenti chimici.

Per spiegare che la resistenza alle malattie è la miglior tecnica di difesa delle colture, den Nijs ha ricordato come la ticchiolatura, ad esempio, richieda 20-25 trattamenti fungicidi nei frutteti dell'Europa nord-occidentale: una vera minaccia dal punto di vista ambientale ed economico.

Il miglioramento genetico classico per la resistenza alla ticchiolatura su melo è iniziato nel 1914, negli Stati Uniti, con la scoperta del gene della resistenza Vf in Malus floribunda 821, una fonte ampiamente utilizzata a livello mondiale. Ora disponiamo di varietà resistenti alla ticchiolatura per il gene Vf di buona qualità, come Santana (vedi notizia su FreshPlaza del 12/01/2009).

La ricerca sulla resistenza alla ticchiolatura continua, con sempre maggior attenzione alla qualità della frutta (es. SQ-159 e SQ-133 Natyra).

Il miglioramento genetico per il gene di resistenza R ha dunque registrato molti successi, anche se si tratta di un'evoluzione "guidata dall’uomo", quindi accolta con una certa diffidenza. Un altro problema è che il gene di resistenza multipla presenta più ostacoli e diventa necessario avviare programmi di selezione varietale (pyramiding) per più caratteri di resistenza.


M. micromalus: un'ulteriore fonte di resistenza alla ticchiolatura.

Tale selezione, se effettuata con metodo di breeding classico, prevede la combinazione attraverso incroci e la selezione genetica assistita da marcatori molecolari (MAB). Si tratta di un processo che richiede molti anni, a causa del lungo periodo giovanile delle piante e del linkage drag, cioè il rischio di un'introduzione di caratteri indesiderati associati al gene introgresso, in quanto allocati nella stessa regione del cromosoma.

I marcatori consentono di piramidare (concentrare) più geni per lo stesso carattere (es. geni di resistenza) nella stessa pianta, un risultato difficile da ottenere con la selezione dei fenotipi.

Definizione di cisgenesi
Una pianta cisgenica è geneticamente modificata con uno o più geni naturali provenienti da una pianta donatrice sessualmente compatibile.

Il gene inserito è sotto il controllo del suo promotore nativo, contiene i propri introni e la sequenza terminatrice. In questo modo, non sono presenti geni estranei, come ad esempio quelli batterici: i geni coinvolti sono gli stessi del breeding classico e viene evitato il linkage drag.

Dunque cisgenesi (= geni dal germoplasma della stessa specie) e transgenesi (= geni estranei) differiscono decisamente l'una dall'altra. La intragenesi impiega solo DNA nativo e, di conseguenza, la cisgenesi è uno specifico caso di intragenesi.

Le fasi del processo di cisgenesi prevedono l'isolamento del gene target da una pianta donatrice, l'introduzione di questo gene in una cultivar con alti standard qualitativi (trasformazione genetica) e la valutazione delle piante cisgeniche risultanti.

Riferendosi all'applicazione della cisgenesi sulle mele, den Nijs ha spiegato: "Abbiamo isolato il gene Vf HcrVf2 e lo abbiamo inserito nella cv Gala sensibile a ticchiolatura, quindi abbiamo microinnestato le piante cisgeniche su M9" (nella foto sotto).


Il microinnesto.


Frutteto cisgenico sperimentale (VF2) a Wageningen (Paesi Bassi).

"Piramidando i diversi geni - ha continuato den Nijs - tutto ciò si trasforma in una resistenza di lunga durata. Abbiamo intenzione di piramidare tre geni di resistenza: il gene VF2 da Malus floribunda e altri geni di resistenza del melo, come V25 e Vr2. Abbiamo isolato già Vr2, ora stiamo testando V25".


Confronto tra trasformanti a resistenze multiple (a sinistra) e controllo (a destra).

Dunque la cisgenesi è interessante per i breeders perché porta agli stessi risultati di un reincrocio ricorrente ma richiede una sola generazione, e senza il rischio del linkage drag.

Il patrimonio genetico delle cultivar originale, poi, viene mantenuto. Viene aggiunto solo uno (o pochi) alleli e questo processo può essere ripetuto più volte, rendendo possibile la piramidizzazione dei geni. Questa tecnica risulta particolarmente promettente per le colture propagate per via vegetativa come mele, patate, banane, uva, ecc.

La cisgenesi è sicura quanto la selezione tradizionale, perché viene impiegata una cultivar con una "esperienza di utilizzo sicuro" e si aggiungono solo i geni noti provenienti da miglioramento genetico tradizionale. Anche l'EFSA Journal 2012 riporta che: "La cisgenesi è sicura come il breeding tradizionale".

Secondo Eurobarometro i consumatori preferiscono la cisgenesi alla transgenesi, poiché rispetta gli equilibri naturali dell’incrocio, secondo la convinzione che: "Non ci sono geni strani nel mio cibo".


Gradimento percentuale alle mele transgeniche (rosso) e cisgeniche (verde) nei vari stati. Da: George Gaskell et al. "Gli europei e le biotecnologie nel 2010, Venti di cambiamento?". Una relazione della Commissione europea DG Ricerca dell’ottobre 2010 (vedi anche articolo FreshPlaza del 11/01/2011).

In conclusione, la cisgenesi – grazie alla piramidazione dei geni R, offre una resistenza durevole alle malattie, con un netto risparmio di tempo. Inoltre, tramite cisgenesi, si inseriscono solo alleli desiderati, si mantiene l'alta qualità della cultivar e si riduce la vulnerabilità genetica dovuta alla resistenza del singolo gene. Infine, viene preferita dai consumatori rispetto alla transgenesi, perché impiega geni provenienti dalla stessa specie vegetale.

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