Migliorare l’efficienza della selettocoltura grazie all’ibridazione a tre genitori
Il calore, la siccità e le mutevoli pressioni dei parassiti stanno modificando le condizioni agricole più rapidamente di quanto sia possibile sviluppare nuove varietà colturali, motivo per cui i selezionatori devono trovare un equilibrio tra resa, qualità e resilienza; tuttavia, la combinazione di tratti provenienti da piante affini lontane o selvatiche è un processo lento, spesso ostacolato da incompatibilità biologiche. Grazie ai finanziamenti del Consiglio europeo per l’innovazione (CEI)(si apre in una nuova finestra), il progetto 3P-Tec(si apre in una nuova finestra) ha lavorato a una scorciatoia, ovvero allo sviluppo di un metodo di selezione a tre genitori in grado di consentire la combinazione di tratti provenienti da tre piante in un unico incrocio, con la possibilità di incorporare tratti provenienti da specie selvatiche affini che spesso sono difficili da introdurre nelle moderne varietà colturali coltivate mediante l’impiego degli incroci convenzionali.
Ibridazione a tre genitori per ampliare le opzioni di selezione vegetale
Nella selettocoltura convenzionale, una cellula uovo viene fecondata da uno spermatozoo, dando origine a una prole con due genitori. Il progetto 3P-Tec si basa invece su un evento biologico insolito ma reale, ovvero alla fusione di un ovulo con due spermatozoi. Come spiega Rita Gross-Hardt, la coordinatrice del progetto: «3P-Tec si basa sull’intuizione fondamentale che un ovulo vegetale possa essere fecondato da spermatozoi provenienti da due padri diversi per produrre una prole vitale dotata di contributi genetici apportati da una madre e due padri». Per i selezionatori, ciò può significare un minor numero di generazioni necessarie per combinare caratteristiche preziose, poiché risulta possibile introdurre contemporaneamente due insiemi di caratteristiche paterne. Il metodo mira inoltre a superare un ostacolo comune nel miglioramento delle colture, ovvero le barriere di ibridazione che causano l’aborto dei semi quando i selezionatori cercano di incrociare piante geneticamente distanti.
Una leva genetica che aumenta i tassi di successo triparentale
Al di là del concetto di incrocio, i ricercatori hanno dimostrato che due enzimi, ECS1 ed ECS2, influenzano la frequenza con cui un ovulo si fonde con più di uno spermatozoo, secondo il processo chiamato polispermia. Utilizzando un metodo di screening ad alta produttività, il team ha scoperto che le piante prive di entrambi gli enzimi mostravano una polispermia triplicata: questo tasso più elevato aumenta la probabilità di produrre prole triparentale, rendendo l’approccio più efficiente. Tale meccanismo chiave e il suo impatto sull’efficienza del recupero di piante triparentali sono stati documentati in una pubblicazione scientifica sottoposta a revisione paritaria(si apre in una nuova finestra).
Dal prototipo della barbabietola da zucchero alle future linee di colture
Il progetto 3P-Tec, che si basa su lavori precedenti finanziati dal Consiglio europeo della ricerca (CER)(si apre in una nuova finestra) nell’ambito dei progetti bi-BLOCK e TriVolve, ha compiuto progressi che vanno oltre la dimostrazione di principio, orientandosi verso l’applicazione nella selettocoltura. Una pietra miliare concreta in tal senso è il trasferimento in una delle principali colture europee, come osserva Gross-Hardt: «Una tappa fondamentale è stata la creazione, coronata da successo, di una barbabietola da zucchero triparentale come primo prototipo di coltura». La dimostrazione dell’approccio nella barbabietola da zucchero dimostra che può essere applicato al di là delle piante modello, il che rappresenta un ostacolo fondamentale prima che i selezionatori possano impiegare il metodo su larga scala. Il progetto si è inoltre prefisso di spianare la strada all’utilizzo in altre colture, tra cui la patata, dove i selezionatori devono affrontare una pressione crescente per fornire varietà resistenti ai cambiamenti climatici senza sacrificare la resa. A tal fine, ha coinvolto selezionatori industriali per garantire che il lavoro rimanesse in linea con i requisiti in termini tempistiche commerciali, robustezza e produzione su larga scala.
Un percorso non transgenico verso una selettocoltura più rapida e climaticamente intelligente
La coordinatrice del progetto definisce 3P-Tec come una tecnica non geneticamente modificata e più vicina ai percorsi di selezione convenzionali rispetto ai metodi transgenici, in conformità con le attuali norme dell’UE. L’ampliamento di questo processo potrebbe aiutare i selezionatori a combinare in maniera rapida tratti chiave in termini di resa e resilienza, stabilizzando il rendimento in climi estremi. Una volta pienamente sfruttato, il valore pratico della tecnologia diventa particolarmente evidente in aree in cui la selezione convenzionale ha a lungo incontrato difficoltà: consentire il trasferimento di tratti oltre i confini tra le specie senza anni di incroci falliti, ripetuti retroincroci e stagioni di coltivazione perse.
