RNA interferente, la biotecnologia che difende l’agricoltura

Video interviste ai professori Bruno Mezzetti e Salvatore Arpaia

RNAi irrorati per disinnescare i patogeni e far acquisire resistenza alle piante ospiti: è la frontiera più estrema nella difesa delle colture.
Presentato a Roma il progetto europeo iPlanta sulla tecnica RNAi: piccole molecole naturali ad azione specifica su patogeni e parassiti. Bruno Mezzetti, coordinatore del progetto: «La possibilità di applicare tutte le tecnologie disponibili, comprese le biotecnologie, è fondamentale per affrontare le emergenze che colpiscono il settore agricolo italiano ed europeo, riducendo l’impatto della chimica e l’utilizzo dei pesticidi. Ora serve poter fare sperimentazione in campo».

La difesa delle colture da nuovi patogeni e parassiti è una delle principali sfide che interessano il settore agricolo. Basti citare l’ingente danno economico, pari a circa 1 miliardo di euro l’anno, causato da alcune emergenze legate a organismi nocivi di recente diffusione, quali il batterio Xylella fastidiosa, il rincote cimice asiatica o il dittero Drosophila suzukii.

L'innovazione è l'unica strada

L’unica arma di difesa che possiamo mettere in campo per affrontare nuovi pericoli e ridurre l’utilizzo dei pesticidi in agricoltura è investire in un’innovazione tecnica e scientifica sempre più attenta alla sostenibilità ambientale, economica e sociale. Risultati promettenti, in questo ambito, si stanno ottenendo attraverso nuovi metodi basati sul silenziamento genico post-trascrizionale (PTGS) mediante RNA interferente (RNAi), in grado di potenziare la capacità di difesa delle piante per rispondere all’attacco dei patogeni.

Le sezioni bianche nel fiore della peonia rappresentano le aree in cui l'RNAi ha silenziato il gene coinvolto nella colorazione del fiore.

Come funziona la tecnologia RNAi?

Attraverso la tecnica del RNAi si può modulare l’espressione di geni della pianta senza richiedere l’espressione di nuove molecole. La tecnologia RNAi si basa dunque su un meccanismo naturale, evolutivamente conservato in pianta, che aiuta le piante a sviluppare sistemi di autodifesa dalle malattie, in particolare dai virus, permettendo così di ridurre l’impatto della chimica. Questo meccanismo naturale è anche in grado di inviare segnali nella pianta e tra la pianta e altri organismi, regolandone lo sviluppo e l’interazione. Questo permette di potenziare le capacità di difesa delle piante, modificandone il metabolismo per rispondere all’attacco dei patogeni, attivando dei meccanismi di resistenza. Le caratteristiche qualitative e produttive delle piante vengono quindi migliorate attraverso questa tecnica, il contenuto di nutrienti benefici per il consumatore viene incrementato, mentre gli allergeni e le tossine, le perdite post-raccolta e l’uso di fitofarmaci vengono ridotti o eliminati.

Nuovi metodi di applicazione

Le molecole di RNAi possono anche essere formulate e applicate come trattamento topico alle piante per cambiare la loro fisiologia o combattere parassiti e agenti patogeni. Un'innovazione recente è l’applicazione diretta, mediante spray, di dsRNA (SIGS) come nuova strategia per la protezione delle piante o la regolazione della crescita delle piante e la maturazione dei frutti.

Tali progressi tecnici nella produzione di dsRNA e la preparazione di formulati per migliorare l'efficacia, la stabilità e la persistenza del dsRNA extracellulare rendono quindi realistico considerarne l'utilizzo come “biopesticida” di elevato interesse commerciale, in quanto applicabile come spray fogliare, concia dei semi o direttamente nel suolo, con elevata specificità e biosicurezza rispetto ad alcuni prodotti chimici o strategie alternative di biocontrollo. Il dsRNA può essere prodotto utilizzando batteri e lieviti, ma ora sono disponibili anche sistemi di produzione di massa senza cellule. Ciò ha permesso di abbassare significativamente i costi di produzione negli ultimi anni, rendendo la tecnica RNAi competitiva sul mercato.

In virtù di queste innovazioni è importante aggiornare in tempi brevi le normative e i sistemi di valutazioni di sicurezza per i prodotti fitosanitari (PPP), includendo anche queste nuove micromolecole naturali a base di dsRNA.

Il progetto europeo iPlanta

Il progetto iPlanta, presentato a Roma in Senato, realizzato nell’ambito del programma Horizon 2020 COST e coordinato dal Prof. Bruno Mezzetti (Dipartimento di Scienze Agrarie dell’Università Politecnica delle Marche), ha la finalità di collegare i principali gruppi di ricerca attivi sulla tecnologia RNAi in Europa e in America, con organizzazioni internazionali come Efsa, Fao e aziende. Per l’Italia sono coinvolti gruppi di ricerca di Università (Ancona, Bologna, Verona, La Sapienza), Crea, Cnr, Enea, e organizzazioni professionali di settore.

In Italia bloccate le sperimentazioni in campo

Dal 2002 in Italia non è possibile condurre sperimentazione di campo con piante geneticamente modificate (Ogm) a causa della mancata attivazione del sistema di valutazione e autorizzazione previsto dalle direttive europee.

«Per affrontare le emergenze che caratterizzano il nostro Paese – ha affermato Bruno Mezzetti - è fondamentale poter applicare tutte le tecnologie disponibili, comprese quelle applicate al miglioramento genetico delle piante, come Ogm, RNAi, Cisgenico, Gene Editing, e poter mostrare i benefici all’opinione pubblica mediante l’attivazione della sperimentazione in campo. La sperimentazione continua a progredire in tutti i paesi del mondo, in particolare nel settore privato, in Italia, invece, i ricercatori sono costretti a limitare i loro studi alla messa a punto di protocolli di modificazione genetica in laboratorio o al massimo, limitatamente ad alcune piante erbacee, in serra, senza quindi poter vedere il risultato finale della loro ricerca. Ciò comporta uno svantaggio nei confronti di gruppi di ricerca stranieri, privati e pubblici, in termini sia di benefici economici sia di sviluppo di nuove tecnologie e piante, capaci di rendere i sistemi produttivi più efficienti e a basso impatto, e soprattutto più sicuri e sostenibili per l’ambiente e per i consumatori».

La biosicurezza al centro degli studi sull’applicazione dell’RNAi

Gli aspetti della sicurezza ambientale e per la salute di questa biotecnologia sono valutati dal gruppo di lavoro coordinato dal prof. Salvatore Arpaia dell’Enea, che specifica come «Un importante punto di forza delle applicazioni del RNAi è l'elevata specificità di azioni sulle specie dannose, per cui già da ora ci stiamo impegnando per valutare la biosicurezza di questi prodotti per gli organismi non bersaglio, in primo luogo per il consumatore. Intanto possiamo dire che le sperimentazioni che stiamo effettuando – sottolinea Arpaia – ci permettono di vedere, per esempio, come agiscono questi biopesticidi sugli impollinatori. Una scoperta importante è che questa molecola è innocua per le api».

RNAi, quali differenze rispetto agli Ogm e alle NBT?

Rispetto agli OGM e alle NBT (New Breeding Techniques), come cisgenico, CRISPR/Cas o TALEN, la tecnica RNAi presenta alcuni aspetti distintivi, quali: non si esprimono o applicano in pianta nuove molecole, proteine o enzimi, ma solo piccoli frammenti naturali di RNA con azione altamente specifica di silenziamento di geni di interesse; si può modulare l’espressione di geni della pianta, come ad esempio ottenere piante ingegnerizzate metabolicamente con profili di acidi grassi modificati, o di organismi target al fine di bloccarne la diffusione; le molecole di dsRNA hanno un'alta mobilità attraverso il sistema vascolare della pianta e possono spostarsi all'interno della pianta dal punto di produzione ad altre parti. Pertanto, il dsRNA prodotto in una parte della pianta (ad esempio il portainnesto) ha il potenziale di diffondersi nelle parti innestate, in modo da conferire resistenza alle malattie all'intera pianta, compresi i frutti. Ciò comporta che in frutti prodotti non sono geneticamente modificati (GM), bensì protetti dalla presenza di piccole molecole di RNA degradabili, ma ad azione specifica su organismi target (patogeni e parassiti).

Le molecole di siRNA sono prodotte nel portinnesto RNAi e vengono trasportate, lungo il sistema vascolare, al nesto, senza che il suo corredo genetico sia modificato.

Biotecnologie, due pesi due misure

La senatrice Elena Cattaneo durante i lavori al Senato ha sottolienato come in Italia siano applicati due pesi e due misure nell’impiego delle biotecnologie: «la scoperta della 'cassetta degli attrezzi' del Dna permette infatti di condurre promettenti sperimentazioni nel campo delle biotecnologie mediche, ma queste stesse sperimentazioni sul campo, in agricoltura, non sono permesse. Vorrei vedere tutti gli scienziati in campo aperto». La senatrice ha poi ribadito che «Bisogna disinnescare il marketing della paura che viene acceso in modo emotivo e mantiene distanti dalla conoscenza».

L’Efsa, parere positivo sulla biosicurezza con tecnologia RNAi

L'Autorità europea per la sicurezza alimentare (Efsa) ha espresso parere positivo sulla biosicurezza di diverse piante modificate per l’espressione stabile di RNAi al fine di migliorare le caratteristiche nutrizionali, e più recentemente per la resistenza a diabrotica in mais. In tutto il mondo sono state approvate diverse piante resistenti ai virus, ad esempio susino resistente alla Sharka e papaia resistente al ring spot virus, e sono in fase di sviluppo molte altre applicazioni di controllo di virus, insetti e funghi (ruggine dei cereali, muffa della frutta, peronospora della vite).

Elenco dei nuovi patogeni e parassiti che provocano ingenti perdite di prodotto ed enormi rischi di contaminazioni alimentari:

  • Il batterio Xylella fastidiosa che in 6 anni ha devastato circa 50 mila ettari di Olivo;
  • La diffusione del virus PPV (Sharka) che in 10 anni ha distrutto il 25% della produzione italiana di drupacee (pesco, susino e albicocco);
  • Il dittero Drosophila suzukii che sta creando notevoli problemi nella coltivazione di fragola, ciliegio e altri piccoli frutti;
  • La cimice asiatica (Halyomorpha halys) in continua diffusione su tutto il territorio con impatto ormai esteso a tutte le coltivazioni (dalla soia alla vite).

Per tutte le informazioni sul progetto iPlanta, visitare il sito https://iplanta.univpm.it/

 

 

 

 

RNA interferente, la biotecnologia che difende l’agricoltura - Ultima modifica: 2019-10-03T21:32:05+00:00 da Laura Saggio

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