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La genetica vegetale sarà pronta per assicurare alimenti alla popolazione mondiale del 2050?

Stanca A. Michele
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ISSN:
1591-0695
Rivista:
Analysis
Anno:
2017
Numero:
2
Fascicolo:
Analysis N. 2/2017

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L’agricoltura non è mai stata tanto importante per l’umanità come all’inizio del XXI secolo. Basti pensare che attualmentecirca 800 milioni di persone sono cronicamente malnutriti e che per 2 miliardi di esse non vi è sicurezza diapprovvigionamento alimentare. A ciò si deve aggiungere la necessità di incrementare la produzione agricola per farfronte alla produzione di biomasse destinate alla produzione di energia rinnovabile. Il raggiungimento di questi obiettividovrà essere ottenuto senza convertire ad uso agricolo nuove superfici, visto che la risorsa “suolo” è in diminuzionea causa della continua urbanizzazione, dell’erosione, della salinità e dell’impellente necessità a livello mondiale, diproteggere le foreste. La crescente sensibilità dell’opinione pubblica verso la sicurezza e la salubrità degli alimentie verso una maggiore compatibilità tra agricoltura e ambiente, nonché le preoccupazioni che derivano dal crescentefabbisogno energetico, dalle variazioni climatiche e dalla conseguente limitazione delle risorse idriche, mettono inluce una serie di problematiche la cui soluzione dipende dalle conoscenze che saremo in grado di accumulare sullepiante attraverso lo studio della struttura e funzione dei genomi vegetali (ricerca genomica).Lo sviluppo di un’agricoltura sostenibile è strettamente legato alla riduzione dell’uso dei pesticidi e a una maggiorefficienza nell’uso dei fertilizzanti, dei fitofarmaci e delle risorse idriche. Ciò richiede lo sviluppo di nuove varietà dipiante con minori esigenze di fertilizzanti e dotate di resistenze genetiche verso gli agenti patogeni e i fattori di stressambientale. Con le tecniche proprie dell’analisi genomica (uso estensivo di marcatori molecolari, sequenziamentodei geni e genomi, analisi globale dell’espressione genica, analisi del proteoma e delle sue modificazioni, analisi globaledei metaboliti) è possibile studiare i genomi, intesi come insieme di geni e proteine che interagiscono tra loro,e comprendere i meccanismi che regolano il metabolismo cellulare sino a determinare l’espressione fenotipica cherappresenta, in ultima analisi, il valore agronomico ed alimentare delle piante coltivate. Proprio la capacità dellagenomica di risalire alle basi genetiche dei caratteri agronomici rende questa scienza strategica per il miglioramentodelle specie vegetali e per adattarle alle mutate esigenze del consumatore (alimenti più sicuri, di maggiore valorequalitativo e nutrizionale ecc) e della società (piante come fonti energetiche ed altri prodotti non-food).Negli ultimi anni si è assistito ad un incremento esponenziale delle conoscenze relative ai genomi delle piante (globalmentedefinite con il termine “genomica”). Attraverso l’uso di marcatori molecolari sono stati studiati i rapportifilogenetici tra le specie, è stata descritta la biodiversità, sono stati localizzati sul genoma geni utili al fine di un lorotrasferimento guidato nelle varietà coltivate.
Parole chiave: Genetica vegetale, Miglioramento genetico, Genomica, Editing genomico, Potenzialità produttiva.

Domesticated plants have been crucial to the development of mankind providing a regular staple source of food compounds– carbohydrates, proteins, fat and secondary metabolites – since their domestication 12,000 years ago. Historically,genetic studies have their foundations in Mendelian mutants, characterized by altered physiology and/or morphology. Inthis regard there are examples of morphological mutations described in the past for which the gene/genes responsiblehave been recently cloned, characterized and used. An example is the Rht-B1b gene that controls plant height in wheat,which induces semidwarf plants due to the effect of a single nucleotide mutation capable of converting the majority ofsugar into grain starch. With this model the source-sink relationship has been studied in depth and new varieties basedon the concept of “Improved Harvest Index” have been released with an impressive grain yield enhancement in awide range of environments. The question is: “Can we produce and supply sufficient food in the next 40 years withoutconsuming more land?” On the basis of modern plant science, particularly by the introduction of genomic studies, theanswer is positive. Selection is specifically directed to create highly tolerant and/or resistant genotypes to increase the“High Yield Potential and Stability of Yield” and to reduce the gap between high yield potential and the actual yield.
Keywords: Plant Genetics and Breeding, Genomics, Genome Editing, Yield Potential.