24 Lug Ricerca Genetica e Storia
Una vecchia collezione di semi di grano provenienti da trentadue paesi diversi è diventata una inaspettata fonte di novità per il futuro di questa risorsa alimentare.
Agricoltura e genetica sono diventate un binomio indissolubile. Le politiche Green dell’Europa, i cambiamenti climatici, nuove malattie rendono necessaria l’acquisizione di nuove cultivar che siano all’altezza di queste sfide. Una insperata fortuna per i genetisti è stata la riscoperta di un archivio genetico del grano. Un ritrovamento prezioso perché la lunga cavalcata del ventesimo secolo alla ricerca di nuove cultivar ha messo in secondo piano tratti genetici allora trascurati ma che potrebbero diventare gli elementi chiave nel contrastare il cambiamento climatico in atto.
Esattamente cento anni fa nel 1924 in Inghilterra Arthur Ernest Watkins da poco professore alla University of Cambridge Plant Breeding Institute ha iniziato a raccogliere campioni di grano provenienti dai molti paesi che in quel momento facevano parte dell’Impero Britannico. Consoli, agenti di affari, ricercatori universitari, semplici viaggiatori nell’arco di vent’anni hanno raccolto più di 7000 campioni di grano in trentadue paesi diversi. Una pratica che si è interrotta con la Seconda Guerra Mondiale. Un archivio definito ‘Watkins Collection’ ora conservato al John Innes Centre di Norwich in Inghilterra che per i genetisti è diventato in questi anni una preziosa fotografia del tempo. Si è rivelato una fonte di inestimabile valore per il recupero di antichi geni del grano che sono andati perduti dopo un secolo di ibridazioni di questa pianta cruciale per la nutrizione umana.
Nel ventesimo secolo i selezionatori delle nuove cultivar di grano si sono focalizzati su poche varietà chiave che fossero molto produttive. Varietà che nel corso del tempo si sono rivelate vulnerabili alle malattie, agli insetti, al caldo e alla siccità. Ma in quei tempi in particolare dopo la Seconda Guerra Mondiale, non c’erano molte possibilità di scelta. Bisognava soddisfare le nuove esigenze alimentari del dopoguerra e il previsto ed esplosivo aumento della popolazione mondiale. In questo veloce processo molte cultivar ancestrali sono andate perdute perché erano le meno adatte ad un modello di agricoltura altamente produttivo. Ma i parametri entro i quali questa agricoltura intensiva si è sviluppata per decenni sono cambiati così come il clima e ora bisogna affrontare nuove sfide. All’improvviso la Watkins Collection ha rivelato ai ricercatori un mondo di possibilità che sembravano perdute per sempre. È in corso un intenso utilizzo di questa preziosa banca dati da parte di decine di ricercatori. “E’ un lavoro di grande difficoltà, ma rappresenta una nuova fantastica risorsa per la comunità di ricercatori che lavorano sul genoma del grano” commenta Jorge Dubcovsky della University of California a Davis “Alcuni biologi hanno già identificato un gruppo di geni che inseriti nel genoma dei grani moderni con le nuove tecnologie di editing possono ridurre il bisogno di fertilizzanti e aumentare la resistenza ad alcune malattie fungine”.
Il lavoro più importante è stato progettato dal genetista Simon Griffiths attuale collaboratore del John Innes Centre. L’obbiettivo è il sequenziamento dei genomi delle varietà conservate al centro e di creare un data base aggiornato disponibile a tutta la comunità scientifica. Un lavoro di grande portata che ha richiesto la collaborazione del genetista Shifeng Cheng dell’Agricultural Genomics Institute a Shenzen in Cina. Il primo impatto con il materiale genetico conservato nella Watkins Collection è stato scioccante. “Abbiamo trovato il doppio della biodiversità di tutte le varietà moderne” commenta Griffiths “Stiamo letteralmente esplorando una miniera d’oro della genetica, una esperienza unica nel suo genere”.
Il team Griffiths/Cheng ha coltivato una parte dei campioni di grano in serra e in campo aperto e hanno isolato 137 tratti genetici connessi con caratteristiche giudicate importanti come la produttività, il contenuto nutritivo, la tolleranza agli stress ambientali e alle malattie. Con un algoritmo informatico sviluppato per questa ricerca hanno collegato questi tratti caratteristici con le zone del genoma che li esprimono e hanno messo a punto una tecnologia cattura geni chiamata MutRenSeq, che permette di identificare in modo preciso i geni all’interno dei genomi delle piante. Di particolare interesse è la capacità di questa tecnologia di identificare i geni della resistenza alle malattie.
Un risultato-chiave è già arrivato. Una ricerca sul campo coordinata da Tom O’Hara del John Innes Centre realizzata utilizzando le cultivar della Watkins Collection ha rintracciato un gene, il Pm4, dal valore potenzialmente inestimabile che conferisce al grano la capacità di contrastare una delle peggiori malattie di questa coltura il wheat blast, brusone in italiano, che riduce a volte in modo drammatico le rese produttive in molte parti del mondo. È un patogeno scoperto per la prima volta in Brasile ma che si sta velocemente diffondendo anche in Zambia e nel Bangladesh. Ma le innovazioni innescate dalla Watkins Collection si stanno accumulando a livello globale. Nel nord della Cina è in atto un tentativo coordinato da alcuni riproduttori di semi di migliorare la capacità del grano di crescere in acque con elevata salinità. In India nel Punjab i genetisti della locale Agricultural University stanno lavorando al miglioramento della resistenza alle malattie delle locali cultivar di grano. Innovazioni genetiche cruciali rese possibili grazie al libero accesso che i ricercatori hanno alla Watkins Collection. “Noi siamo i custodi del materiale genetico archiviato” commenta Griffith “Non siamo i proprietari”.
