Le biotecnologie a supporto del breeding convenzionale

La proliferazione di
progetti di ricerca in
olivicoltura e in elaiotecnica,
non sempre viene supportata
da programmi concordati
tra la comunità scientifica
e gli operatori del settore (olivicoltori
e frantoiani), con il
risultato che purtroppo si verifica
una dispersione di risorse
intellettive e finanziarie che
l’Italia non può permettersi.

La rivoluzione avvenuta
negli ultimi decenni anche
nella ricerca olivicola ha avuto
come artefice principale il miglioramento
genetico, anche
se finora si è guardato troppo
al passato con uno spirito conservatore,
spesso dovuto a falsi
problemi di etica, che di fatto
ha rallentato la comunità
scientifica nel ricercare tecniche
più avanzate.

L’obiettivo di migliorare la
redditività della coltivazione
dell’olivo può essere raggiunto
se si fa ricorso alle biotecnologie
non solo tradizionali,
utilizzate da secoli per produrre
alimenti, ma anche a quelle
moderne, basate sulle tecniche
del Dna ricombinante.

Le biotecnologie possono
contribuire in maniera determinante
come supporto ai programmi
di miglioramento genetico
convenzionale, al risanamento
dai patogeni interni
alle cellule, ad aumentare la
resa estrattiva dell’olio, alla
caratterizzazione varietale e
allo smaltimento e all’impiego
delle acque di vegetazione dei
frantoi.

Obiettivi di vitale importanza
per il nostro settore olivicolo-
oleicolo che vede impegnati
istituti di ricerca, università
e anche aziende
private, ma soprattutto il Centro
di ricerca per l’olivicoltura
e per l’industria olearia, C10
(Cra-Oli) che è uno dei 15
Centri di ricerca del consiglio
per la ricerca e la sperimentazione
in agricoltura (Cra), ente
pubblico di ricerca e sperimentazione
con competenza
scientifica generale nel settore
agricolo, agroindustriale, ittico
e forestale, posto sotto la
vigilanza delMipaaf.

Il Centro si articola in due
sedi scientifiche, a Rende (Cs)
e Pescara, e in una sede distaccata
a Spoleto (Pg).

«Un centro di ricerca – fa
presente il direttore Enzo Perri
– che sin dalla sua costituzione
ha svolto, e continua a
svolgere, un’attività interdisciplinare d’indubbio interesse
scientifico che ha coinvolto,
mediante progetti finalizzati,
docenti, ricercatori e tecnici, il
cui contributo ha consentito
anche di trasferire in campo le
pratiche agronomiche e elaiotecniche
frutto della ricerca»
(vedi box sopra).

Produttività
e adattabilità

Entrando più dettagliatamente
in alcuni campi di ricerca condotti
dal Cra-Oli, abbiamo interpellato
Samanta Zelasco,
ricercatore e responsabile del
laboratorio di miglioramento
genetico e genomica dell’olivo.

L’attività scientifica tende
verso il raggiungimento di due
principali obiettivi: l’innalzamento
della produttività e lo
studio dell’adattabilità dell’olivo
ad ambienti marginali
attraverso approcci di genetica
classica e molecolare.

La variabilità genetica dell’olivo
rappresenta una ricchezza
immensa sia in termini
di selezione varietale, sia come
base genetica per nuovi
programmi di breeding, ma è
una risorsa che va studiata e
gestita per massimizzare i ririsultati
del miglioramento.

Fino a oggi sappiamo molto
poco riguardo al comportamento
genetico delle varietà.
Lo stato delle conoscenze sulla
genetica della specie è infatti
molto più arretrato rispetto a
quello delle altre colture arboree
da frutto.

«Il miglioramento genetico
dell’olivo è una grande sfida –
fa presente Zelasco – per una
serie di ragioni. Innanzitutto
esiste confusione in relazione
al panorama varietale sia per
la presenza di numerosi sinonimi
e denominazioni locali
delle varietà, sia, talora, per la
mancanza totale di conoscenza
o incertezza relativa all’identità
genetica della cultivar,
come può anche accadere
in impianti più tradizionali e
antichi. Lo studio dell’espressione
d’importanti caratteri
agronomici in olivo è spesso
confinato soltanto a un particolare
areale o talora subordinato
a osservazioni empiriche.
Tutto questo non consente di
valutare oggettivamente le reali
potenzialità di adattabilità
ai diversi contesti ambientali
delle cultivar. Il semenzale di
olivo, poi, impiega molti anni
prima di andare a fiore, pertanto
la valutazione della progenie
per caratteri legati alla produttività
richiede tempi molto
lunghi, e se non si conoscono
le performance dei parentali in
modo oggettivo, si rischia di
non ottenere i risultati previsti
».

Correlazione
dei caratteri

Inoltre, vi è ancora poca conoscenza
sulla correlazione dei
caratteri. «Un altro aspetto che
rallenta il miglioramento genetico
dell’olivo – afferma Zelasco
– è legato all’attuale
mancanza d’informazione genomica
».

Il riconoscimento delle cultivar
viene tuttora effettuato
con marcatori micro satelliti
che, pur essendo altamente discriminanti,
quelli isolati in
olivo sono piuttosto ridotti come
numero, e per lo più presentano
caratteristiche che
rendono difficile l’assegnazione
degli alleli, complicando
l’identificazione varietale.

La conoscenza della sequenza
genomica è necessaria
non solo perché porterebbe alla
produzione di un numero
maggiore e di diverse tipologie
di marcatori utili all’identificazione,
ma anche allo sviluppo
di marcatori funzionali,
ovveromarcatori cui può essere
associata parte dell’espressione di un dato carattere e che
potrebbero essere utilizzati
per la selezione precoce assistita,
accelerando e ottimizzando
i tempi e i costi del breeding
in olivo.

Sviluppo
di tool molecolari
I progetti in atto (finanziati dal
Mipaaf) riguardano essenzialmente
due grandi filoni: l’individuazione
di materiali genetici
di pregio e sviluppo di
tool molecolari idonei a programmi
di breeding assistito.

Per quanto riguarda il primo
aspetto, spiega Zelasco, il
laboratorio seleziona cultivar
e/o parentali di pregio studiandone
le caratteristiche agronomiche
e il loro comportamento
nei differenti ambienti, analizzando
sia i dati reperiti in letteratura,
sia studiando direttamente
in campo e/o in condizioni
controllate caratteri
quali la capacità di radicazione,
la vigoria, l’architettura
vegetativa, la precocità d’ingresso
in fioritura, la biologia
e fenologia fiorale, l’alternanza
di produzione, la resa produttiva,
il contenuto in olio e
la sua qualità, la tolleranza agli
stress biotici e abiotici.
«Riteniamo – sottolinea
Zelasco – che la collaborazione
con enti pubblici e privati
sia di fondamentale importanza
per il raggiungimento concreto
dei nostri obiettivi. Lo
studio della biodiversità e il
breeding in olivo richiedono
un enorme impegno toccando
ambiti disciplinari complementari,
oltre a richiedere spazi,
infrastrutture, strumentazione,
risorse umane e costi
piuttosto elevati. Si ritiene
pertanto che sia necessario
uno sforzo comune orientato a
obiettivi ben chiari e definiti,
attraverso la creazione di un
vero e proprio network di ricercatori,
sperimentatori e privati,
oltre alla necessità di finanziamenti
dedicati e continuativi
».

Il laboratorio del Cra-Oli
collabora con il Cnr-Ivalsa di
Firenze e con il Cnr-Igv di Perugia
nella gestione e aggiornamento
del database oleadb
(responsabile Giorgio Bartolini),
strumento utilissimo per
l’acquisizione d’informazioni
sulle cultivar di olivo e per la
loro identificazione genetica.

Un altro strumento fondamentale,
fa presente Zelasco,
per l’acquisizione d’informazioni
sul comportamento genetico
delle cultivar è il campo
collezione: «In Italia ce ne sono
molti (il più grande è proprio
del Cra-Oli a Mirto Crosia,
Cs), ma troviamo confusione
e difficoltà nella
gestione ex situ delle risorse
genetiche per varie ragioni.

Il riordino di alcune collezioni
di riferimento nazionale
come riserva e fonti di studio
della biodiversità (banche e
germoplasma), permetterebbe
un enorme passo avanti nella
caratterizzazione delle cultivar.
Da queste collezioni si potrebbe
attingere materiale di
propagazione uniforme, caratterizzato
secondo parametri e
protocolli comuni e testarlo attraverso
la sperimentazione
agronomica (ancora molto necessaria)
in differenti areali.
Questo potrebbe essere la
chiave di volta verso la possibilità
di fare ordine nell’immenso
patrimonio varietale
italiano e verso una selezione
varietale/scelta dei parentali
più oggettiva e razionale».

Il laboratorio, inoltre, collabora
con il Cra-Gpg di Fiorenzuola
d’Arda con il quale è
coinvolto nel progetto Olea
(miglioramento genetico e genomica
dell’olivo), mettendo
a punto dei sistemi di screening
rapido per la valutazione
e selezione di cultivar alla tolleranza
a Verticillum dahliae
(anche in collegamento con la
sezione di difesa del Cra-Oli e
con l’Università di Bari) e al
freddo (in collegamento anche
con l’Università di Parma, la
Fondazione Fojanini della
provincia di Sondrio e alcuni
privati).

«Di particolare rilevanza
per l’aspetto adattativo è il
germoplasma secolare o plurisecolare
che stiamo raccogliendo
in diverse regioni,
identificandolo e caratterizzandolo
per caratteri quali la
tolleranza al freddo».

Il laboratorio esegue incroci
controllati scegliendo parentali
le cui caratteristiche siano
state sufficientemente studiate
e testate possibilmente in
diversi ambienti, o almeno su
scala regionale. È attualmente
in atto un programma di incroci
tra varietà locali della regione
Calabria.

Il laboratorio collabora anche
l’Usda-ars-national clonal
germplasm repository, Davis
(California) per la caratterizzazione
genetica e lo studio
delle varietà del campo collezione
americano.

Si prevede di scambiare
materiale genetico interessante
da inserire nel campo collezione
di Cra-Oli di Mirto Crosia
(Cs).
Per quanto riguarda lo sviluppo
di tool molecolari, il laboratorio
del Cra-Oli, in collaborazione
con l’istituto de la
Grasa di Siviglia (Spagna) e il
Cra-Fru di Roma, isola e caratterizza
geni chiave coinvolti
nella biosintesi dei lipidi, ricerca
sulla sequenza genica
mutazioni responsabili della
differente composizione acidica
nelle cultivar (marcatori
funzionali) e sviluppa dalla sequenza
nucleotidica nota, nuovi
marcatori utili all’identificazione
genetica.

In collaborazione con il
Cra-Gpg di Fiorenzuola individua,
attraverso avanzatissime
tecniche genomiche (next
generation sequencing), i geni
responsabili dei meccanismi
di tolleranza agli stress biotici
(V. dahliae) e abiotici (freddo).

Miglioramento
genetico
L’attività di ricerca viene svolta
anche dalle Università, fra
le quali quella della Tuscia,
dove i Eddo Rugini e RosarioMuleo, del dipartimento Dafne,
hannomesso a punto tecniche
molecolari e biotecnologiche,
oltre che agronomiche di
base e applicative, atte ad accelerare
le tecniche di miglioramento
genetico, per produrre
nuovi genotipi adatti a un’olivicoltura moderna che
in Italia stenta ad affermarsi
per ragioni indipendenti dalla
scienza.

«Oggi il miglioramento genetico
– sottolineano Rugini e
Muleo – non può prescindere
dalle nuove tecnologie che sono
indispensabili per accelerare
quelle classiche e per migliorare
le varietà tradizionali
di olivo tramite il loro impiego
diretto».
Riguardo a quest’ultimo
punto, già possiamo segnalare
il successo ottenuto con la cv
Canino in cui erano stati inseriti
geni capaci di renderla più
tollerante amalattie fungine, al
freddo emeno vigorosa,ma distrutte
per una precisa volontà
politica, la stessa che non vuole
accettare non solo il miglioramento
delle varietà tradizionali,
perché andrebbe a inficiare
la tipicità, ma soprattutto
qualsiasi cambiamento nei sistemi
di coltivazione a discapito
degli agricoltori italiani.

Nonostante questa posizione
che certamente offende e
penalizza la scienza e in particolare
la ricerca sull’olivo,
Rugini e Muleo continuano la
loro attività in vari campi della
ricerca.

Le tecniche di micropropagazione,
impiegate nella propagazione
di microtalea, sono
molto efficaci nella produzione
di piante con struttura scheletrica
della chioma più uniforme
e più adatta alla raccolta
meccanica dei frutti e, per alcune
cultivar, per la loro scarsa
attitudine di radicazione avventizia,
anche più economica
rispetto alla tecnica della talea
e dell’innesto su semenzale; se
impiegate nella germinazione
in vitro sono imprescindibili
per accelerare la produzione
degli ibridi rispetto alla germinazione
tradizionale.
Vengono condotti studi anche
sulle tecniche di rigenerazione
di piante da cellule, impiegate
per la rigenerazione di
germogli e embriogenesi somatica,
che sono indispensabili
per l’attuazione di programmi
di miglioramento genetico
biotecnologici come: variabilità
soma clonale, trans e cisgenosi,
ibridazione somatica,
produzione di aploidi via androgenesi,
ginogenesi e con
impollinazione controllata, e
rigenerazione da tessuti mutagenizzati
per evitare il chimerismo.

Incroci
intervarietali

Inoltre, sono stati effettuati
vari tipi di incroci intervarietali
per produrre nuove varietà
di media-ridotta vigoria, con
una maggiore resa e olio di
elevata qualità sfruttando la
variabilità all’interno della
specie e la mutagenesi indotta
(produzione di mutanti autofertili
e interfertili, varietà 4n
autofertili e con frutto più
grande e selezione di ibridi
ottenuti tra Leccino e Bianca
di Tirana per tolleranza alla
mosca olearia).

Incroci interspecifici e intervarietali
dai quali si sono
ottenuti nuovi portinnesti per
ridurre la vigoria di molte cultivar
di élite, tramite incroci
intervarietali e la selezione di
tetraploidi, come nel caso del
Leccino e del Frantoio, il cui
materiale è stato isolato con
tecniche biotecnologiche (4n)
e (3n), oltre ad altre tecniche
(Leccino); a mo’ di esempio
della riduzione della vigoria
del nesto si menziona quella
della cv Canino, già in avanzato
stato di sperimentazione
con buon successo; incroci tra
mutanti diploidi, LD e LM1-5,
della cv auto-sterile Leccino,
capaci già di ridurre la vigoria
del nesto,ma che sono risultati
interfertili tra loro e con la
pianta madre, effettuati per
esplorare e sfruttare l’inbreeding
sia in questa cultivar che
nel Frantoio (FRM1-4); incroci
interspecifici con Olea Cuspidata
per trasferire nei discendenti
la capacità di adattamento
a suoli con altissimo contenuto
in scheletro (lavori di
svolgimento in Nepal).

«L’olivo, pur essendo una
specie a forte diffusione in tutta
l’area del mediterraneo –
fanno presente Rugini e Muleo
- è paradossalmente la specie
che dal punto di vista genetico
e molecolare è la meno studiata,
pertanto per reperire le conoscenze
rapidamente è stato
concepito un progetto di analisi
del genoma innovativo: il
progetto Olea; infatti al di sequenziamento
del genoma sono
associati studi della trascrittomica,
della proteomica e della
metabolomica, oltre che la
costituzione di una libreria fenotipica
della specie al fine di
associare a un determinante
genico la sua funzione per la
comprensione delle capacità
adattative delle piante».

La direzione nazionale è
stata affidata al dipartimento
Dafne della Tuscia nella figura
di Rosario Muleo, il quale direttamente
si occupa in particolare
di:

- individuazione isolamento
del complesso genico regolante
il cambiamento di fase e
l’induzione fiorale;

- identificazione geni coinvolti
nella auto-incompatibilità;

- miglioramento genetico tramite
incroci per analizzare i
fattori genetici e epigenetici
riguardanti lo sviluppo ovario,
l’aborto e la dimensione del
frutto. Incroci effettuati Canino
autofecondato, Canino x
Leucocarpa;

- geni di regolazione delmetaboloma
(MYB e geniMYC), e
analisi di mutanti nulli per la
sintesi di polifenoli (Leucocarpa);

- analisi del mirna regolanti lo
sviluppo della pianta, e deimirna
potenzialmente attivi nella
regolazione di geni umani;

- individuazione di marcatori
morfologici-molecolari per la
selezione precoce di piante derivate
da incroci e/o da selezione
clonale;

- impiego di genotipi per lo studio
dell’architettura della chioma
e della sindrome di fuga
dall’ombra attiva nelle piante
che sono soggette a vivere in
comunità più omeno dense.
Un’attività di elevata scienza
genetica e genomica chemerita
senz’altro un’adeguata disponibilità
di risorse finanziarie
senza che interferenze a volte
populiste e oscurantiste ostacolino
la loro prosecuzione.