Così la bioinformatica rivoluziona il miglioramento genetico del grano duro

Al Crea-CI di Foggia l'applicazione di sistemi digitali di analisi sta gettando le basi per lo sviluppo di nuove varietà italiane di grano duro che abbinano qualità a caratteristiche di tipicità e di resistenza
A Nova agricoltura di Foggia tutti i segreti della nuova piattaforma di selezione genomica predisposta dal Crea. Nicola Pecchioni spiega come il nuovo miglioramento genetico faccia perno su sistemi digitali di analisi per lo sviluppo di varietà italiane di grano duro

Agricoltura di precisione, semina su sodo, orticoltura di pieno campo e il tema della filiera 100% made in Italy, dal grano duro alla pasta, per il talk show pomeridiano.

Nova Agricoltura torna a Foggia presso la sede del Crea-CI per bissare il successo dell'edizione 2018, con oltre 1300 visitatori.
Con questa sintesi dell'intervento di Nicola Pecchioni, Direttore del Centro di Ricerca Cerealicoltura e Colture Industriali del CREA di Foggia, anticipiamo alcuni dei temi che affrontiamo in campo il 20 luglio.

 

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Nova Agricoltura in Campo 2018


«Lo scenario attuale del miglioramento genetico del grano duro è aumentato in complessità e competizione tra costitutori Italiani e breeder stranieri, soprattutto Francesi, in un quadro di seme certificato in calo quando gli agricoltori considerano il seme solo come un costo e non come il primo motore di successo della coltura».

«A ciò si aggiunga che i cambiamenti climatici in atto rendono ormai diversa ed imprevedibile ogni annata agraria dalla precedente. Le sfide attuali richiedono dunque innovazione anche ai programmi di miglioramento genetico, per garantire nell’immediato futuro la presenza significativa in termini di superfici di varietà Italiane».

Innovazioni che fanno filiera

Nicola Pecchioni

L’intervento di Nicola Pecchioni, Direttore del Centro di Ricerca Cerealicoltura e Colture Industriali del CREA di Foggia, affronta nel corso della sesta edizione di Nova agricoltura a Foggia il tema dell’innovazione nel primo segmento delle filiere di grano duro di qualità, cioè nel miglioramento genetico e nel trasferimento della ricerca al miglioramento genetico del grano duro per consentire gli avanzamenti necessari.

I nuovi obiettivi del breeding

è in corso infatti una corposa dalla revisione degli obiettivi a breve e medio termine del miglioramento genetico, con un cambio di impostazione dagli obiettivi “tradizionali”, quali produzione e qualità intesa come contenuto proteico, tenore e qualità del glutine, ad un ventaglio di obiettivi ben più diversificato, con l’inclusione ormai consolidata di nuovi obiettivi di qualità diversificata quali:

  • aspetti nutrizionali e salutistici della granella (composizione in fibre, tipologie di amido, micronutrienti, assenza di micotossine e di metalli pesanti);
  • sostenibilità delle produzioni (aumentata resistenza alle patologie sia endemiche che emergenti, ed efficienza d’uso dell’acqua e dell’azoto).

L’inclusione di questi obiettivi necessita di una base di conoscenza che la ricerca pubblica e privata stanno accrescendo, e che consente di conoscere quali siano le basi genetiche di tali caratteri, per una loro più precisa inclusione nei programmi di miglioramento genetico.

I segreti della selezione genomica

Tutto ciò deriva da un cambio di paradigma nella selezione con marcatori molecolari, passando dalle consolidate analisi ad esempio di presenza/assenza di suscettibilità al cadmio o ad una malattia fungina, per rendere le nostre varietà pronte ad affrontare anche i mercati esteri, ad una selezione complessiva per più caratteri in simultanea che prende il nome di Selezione genomica o Genomic Selection. In maniera semplice ne verranno illustrati i presupposti e gli strumenti necessari per praticarla nei programmi di miglioramento genetico nazionale, con la necessaria applicazione della bioinformatica e con l’avanzamento di conoscenze generato dalla disponibilità pubblica di un primo genoma di riferimento di grano duro.

Selezione digitale lungo tutto il ciclo del grano

Si sente spesso dire a convegni e in gruppi di lavoro internazionali che, grazie al traino di questi strumenti molecolari e bioinformatici, il cosiddetto “collo di bottiglia” per il miglioramento genetico sia la capacità di rilevare caratteri in tutte le fasi di crescita del grano, per effettuare le opportune selezioni, cioè le scelte delle piante originate da incrocio che potrebbero essere destinate a diventare nuove varietà. Questo aspetto verrà analizzato, per la sua parte di urgente attualità, ma anche per quanto sia necessario sviluppare innovazione non solo in questa direzione, ma anche ad esempio nel campo della formazione di giovani breeder.

Drone matrice 100 equipaggiato con camera termica per la selezione digitale delle 500 varietà di grano duro presenti nella piattaforma allestita presso il Crea-Ci di Foggia

Il centro della relazione di Pecchioni riguarderà quindi il progresso delle tecnologie digitali applicate al miglioramento genetico del grano duro, con esempi sviluppati presso il Centro CI del Crea, ed in particolare nella sede di Foggia. Si è attualmente in grado di valutare e poter selezionare per il grado di copertura del terreno e vigore iniziale della coltura, carattere molto importante per i programmi di miglioramento genetico del grano duro, in particolare per il biologico. O anche di associare analisi di immagine ottenute da droni ed elaborate a terra con l’ausilio della bioinformatica, con altri caratteri quali produzione di biomassa o incidenza delle malattie.

I vantaggi della fenotipizzazione digitale

I vantaggi della fenotipizzazione digitale, cosiddetta “fenomica” saranno illustrati e resi leggibili al pubblico, concludendo con le prospettive aperte dai progetti CREA di realizzazione di un prototipo semovente mobile per l’ottenimento di caratteri digitalizzati e relativi programmi per l’utilizzo dei dati generati nella selezione varietale del futuro, la selezione digitale.

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Veduta aerea del Crea-Ci di Foggia dove si terrà la sesta edizione di Nova agricoltura in campo il 20 luglio

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