Biotecnologie per la resistenza ai patogeni

Il miglioramento genetico convenzionale (in termini anglosassoni conventional breeding technique -CBT-) permette l’ottenimento di nuove varietà agrarie fin dai tempi della domesticazione, contribuendo a nutrire un pianeta sempre più popolato. Le piante coltivate sono suscettibili ad un elevato numero di patogeni, inclusi funghi, batteri e virus, che causano circa il 20-40% delle perdite annue in produttività e della resa delle colture; l’impiego di varietà resistenti agli stress biotici gioca un ruolo fondamentale nell’aumentare la produzione di cibo, preservando al contempo gli ecosistemi destinati all’agricoltura. Le strategie di difesa contro le malattie delle piante che dipendono dall’utilizzo di fonti di resistenza genetica e di agrofarmaci sono solitamente efficaci ogniqualvolta vengono impiegate. Tuttavia, a causa dell’elevata tendenza dei patogeni a variare in termini di patogenicità, le cultivar resistenti risultano minacciate da questi nuovi patotipi, ceppi e patovar ed i prodotti fitosanitari inefficaci. Durante gli anni di pre-genomica, le tradizionali tecniche di miglioramento genetico erano basate sull’identificazione di alleli per la resistenza, mutati naturalmente o indotti, e successiva incorporazione in genotipi élite tramite incroci. Tali approcci erano imprecisi, portando all’inserimento di larghe regioni genomiche, piuttosto che all’inserzione del singolo gene. La rivoluzione guidata dallo studio dei genomi e dei trascrittomi di importanti specie coltivate ha offerto un nuovo inizio per programmare in modo più razionale, e dunque più efficace, l’ottenimento di piante resistenti tramite incroci. Con l’avvento dell’ingegneria genetica è stata possibile l’introduzione del solo gene di interesse nel genoma della pianta ricevente in un breve periodo di tempo, evitando il co-trasferimento di geni indesiderati provenienti dalla pianta donatrice. Le piante trasformate geneticamente sono definite transgeniche, in quanto contengono una sequenza di DNA esogeno, il transgene, proveniente da un pool genico esterno alla specie. Tra le strategie transgeniche, l’RNA interference (RNAi) è stata applicata con successo, da più di venti anni, per produrre piante resistenti a patogeni. Recentemente, nuove tecniche di miglioramento genetico identificate con l’acronimo NPBT (New Plant Breeding Techniques), tra cui intragenesi, cisgnesi, e l’editing genomico, si stanno sviluppando in maniera complementare al transgenico classico. Tra queste, di particolare rilievo e con un grandissimo potenziale applicativo, è l’editing genomico che consente di modificare in un organismo la sequenza di un gene in maniera estremamente precisa e veloce mediante l’impiego di nucleasi sito-specifiche. In questo capitolo sono illustrate le principali tecniche impiegate per la trasformazione genetica delle piante e i diversi approcci biotecnologici utilizzati per la produzione di piante resistenti ai patogeni, come virus, funghi e batteri.