Come la selezione triparentale migliora l’efficienza nella riproduzione delle colture
Il caldo, la siccità e la pressione dei parassiti stanno cambiando le condizioni di coltivazione più velocemente rispetto a quanto siano sviluppate nuove varietà di colture. I selezionatori devono trovare un equilibrio tra resa, qualità e resilienza, ma la combinazione di tratti di piante lontane o selvatiche è lenta e spesso impedita da incompatibilità biologiche. Con le sovvenzioni del Consiglio europeo per l’innovazione (CEI)(si apre in una nuova finestra), il progetto 3P-Tec(si apre in una nuova finestra) ha lavorato a una scorciatoia: un metodo di riproduzione triparentale che può consentire di combinare tratti di tre piante in un unico evento di incrocio, e di incorporare tratti di parenti selvatici, spesso difficili da introdurre nelle varietà di colture moderne tramite incroci convenzionali.
Gli incroci triparentali ampliano le opzioni dei selezionatori
Nella selezione standard, una cellula uovo viene fecondata da uno spermatozoo, producendo una prole con due genitori. 3P-Tec si ispira a un evento biologico insolito ma reale, in cui una cellula uovo si fonde con due spermatozoi. Come spiega la coordinatrice del progetto Rita Gross-Hardt, «3PaTec si basa sull’intuizione fondamentale che una cellula uovo vegetale può essere fecondata da spermatozoi di due padri diversi per produrre una prole vitale, con contributi genetici di una madre e due padri.» Per i selezionatori, questo può permettere ridurre le generazioni necessarie per l’assemblaggio di tratti importanti, dal momento che due gruppi di tratti paterni possono essere introdotti simultaneamente. Il metodo vuole anche superare un ostacolo molto diffuso nel campo del miglioramento delle colture: le barriere di ibridazione che causano l’aborto dei semi quando si cerca di incrociare piante geneticamente distanti.
Una leva genetica che aumenta il tasso di successo della selezione triparentale
Oltre al concetto di incrocio, i ricercatori hanno dimostrato che due enzimi, ECS1 ed ECS2, influenzano la frequenza con cui una cellula uovo si fonde con più di uno spermatozoo, in un processo chiamato polispermia. Attraverso un metodo di screening ad alto rendimento, l’équipe ha scoperto che nelle piante prive di entrambi gli enzimi la polispermia aumenta di tre volte. Questo tasso più elevato aumenta la probabilità di produrre una prole con tre genitori, e rende l’approccio più efficiente. Questo meccanismo chiave e il suo impatto sull’efficienza del recupero delle piante triparentali sono stati documentati in una pubblicazione scientifica sottoposta a revisione paritaria(si apre in una nuova finestra).
Dal prototipo della barbabietola da zucchero alle pipeline di colture future
Il progetto 3P-Tec, che si basa su un precedente lavoro finanziato dall’UE, è andato oltre la prova di principio, arrivando all’applicazione per la riproduzione delle colture. Un traguardo concreto raggiunto dal progetto è il trasferimento in un’importante coltura europea. Come osserva Gross-Hardt: «Una grande pietra miliare per il nostro lavoro è stata la creazione di una barbabietola da zucchero triparentale come prima coltura-prototipo.» La dimostrazione dell’approccio nelle barbabietole da zucchero è la prova che può essere applicato non solo nelle piante modello: un ostacolo fondamentale da superare prima che i selezionatori possano usare il metodo su scala più ampia. Il progetto mira anche a spianare la strada per l’uso della tecnologia in altre colture, tra cui la patata. Per questo ortaggio, infatti, sono sempre più pressanti le richieste di varietà resistenti al clima, senza sacrificare la resa. Il progetto ha coinvolto anche selezionatori industriali per garantire che il lavoro sia in linea con le tempistiche, la robustezza e i requisiti di scalabilità commerciali.
Una via non transgenica per una selezione più rapida e adatta al clima
La coordinatrice del progetto definisce 3P-Tec come un approccio non OGM e più vicino alle vie di selezione convenzionali che ai metodi transgenici, in conformità alle norme attuali dell’UE. La scalabilità di questo processo potrebbe aiutare i selezionatori a combinare rapidamente i tratti chiave per ottenere le prestazioni e la resilienza desiderati, stabilizzando le rese in condizioni climatiche estreme. Una volta che la tecnologia del progetto sarà messa all’opera completamente, il suo valore pratico diventerà più evidente nelle applicazioni in cui la selezione convenzionale fatica ormai da lungo tempo: il trasferimento di tratti attraverso i confini delle specie, senza attendere anni tra incroci falliti, nuovi incroci ripetuti e stagioni di coltivazione perse.
