“Dialoghi in Biotecnologie”: Le TEA e il Miglioramento genetico del pomodoro

Frusciante - Le nuove tecnologie genetiche e genomiche, come le Tecnologie di Evoluzione Assistita (TEA), hanno notevolmente esteso le possibilità di miglioramento genetico delle piante. Un esempio significativo è rappresentato dal pomodoro: grazie all'uso di queste tecnologie, è stato possibile realizzare un processo di "domesticazione" de novo. Nella specie selvatica Solanum pimpinellifolium, progenitrice del pomodoro coltivato (Solanum lycopersicum), sono stati modificati sei caratteri agronomici che, che, attraverso la selezione naturale, hanno impiegato migliaia di anni per evolversi.
Il principale vantaggio di queste tecnologie risiede nella capacità di mantenere intatto il genoma originale, preservando così le risorse genetiche della pianta e intervenendo selettivamente solo sui caratteri di maggiore rilevanza economica.

Nicolia - La capacità di intervenire in modo preciso e mirato su uno o più geni rappresenta senza dubbio il punto di forza delle TEA. Questo è possibile grazie all'uso di strumenti come CRISPR/Cas9, che offre un’elevata flessibilità e facilità d'uso rispetto a tecnologie molecolari meno recenti, come TALEN e ZFN.
Un esempio straordinario di questa applicazione è la “domesticazione” de novo di Solanum pimpinellifolium, resa possibile proprio grazie a CRISPR/Cas9. Tuttavia, è importante sottolineare che queste tecnologie richiedono ancora la manipolazione in vitro del pomodoro. I protocolli delle TEA sono ben consolidati su varietà di riferimento ampiamente utilizzate nei laboratori, come M82 e Money Maker. Tuttavia, si riscontrano spesso fenomeni di “ricalcitranza” in linee di interesse per il settore sementiero, comprese le risorse genetiche. Pertanto, sebbene le TEA ci offrano la possibilità di mantenere il genoma originale modificando solo pochi caratteri selezionati, esiste un potenziale limite legato alla disponibilità di sistemi efficienti per la manipolazione in vitro o in planta.

Frusciante - Il pomodoro è una delle specie ortive che ha tratto i maggiori benefici dalle TEA. Grazie a queste tecniche avanzate, è ora possibile intervenire su numerosi caratteri della pianta, ottenendo miglioramenti significativi sia in termini di resistenza a stress biotici, come malattie e attacchi di parassiti, sia a stress abiotici, quali siccità e salinità del suolo. Oltre a rafforzare la resistenza della pianta, le TEA possono contribuire a migliorare la qualità dei frutti, intervenendo su aspetti come il sapore, il colore, la consistenza e il contenuto di nutrienti. 

Nicolia - Il pomodoro è senza dubbio una specie “più semplice” rispetto ad altre, grazie alla sua diploidia, autogamia, ciclo annuale e alla disponibilità di un genoma completamente sequenziato. Inoltre, esistono protocolli ben consolidati per la manipolazione in vitro, sebbene siano sempre da considerare i limiti già menzionati.
Tra i caratteri modificati utilizzando CRISPR/Cas9, possiamo citare il pomodoro “Sicilian Rouge”, commercializzato in Giappone e arricchito in acido gamma-amino-butirrico (GABA), una molecola nota per i suoi effetti positivi sulla pressione arteriosa, grazie alla modifica di due geni. Un altro esempio è il pomodoro resistente a batteriosi, ottenuto attraverso la modifica del gene DMR6.
Inoltre, è degno di nota un recente studio in cui, in un solo ciclo colturale, sono stati riprodotti tre mutanti spontanei per il colore del frutto in tutte le possibili combinazioni a due a due.
Infine, desidero menzionare un progetto che mi vede attivamente coinvolto, finalizzato a conferire resistenza alle piante parassite. Questo obiettivo viene perseguito attraverso la manipolazione, tramite le TEA, di uno o più geni coinvolti nella biosintesi e nel trasporto degli strigolattoni, molecole cruciali nel processo di infezione da parte delle piante parassite. Finora, questo progetto ha portato allo sviluppo di linee di pomodoro promettenti che spero di poter testare in campo nel prossimo futuro.

Frusciante - Nel pomodoro, e più in generale per altre specie, è possibile recuperare varietà di pregio che sono state abbandonate poiché non soddisfano più le esigenze della moderna agricoltura. Tuttavia, le TEA potrebbero contribuire a superare molte di queste limitazioni, intervenendo su caratteri specifici di interesse mentre mantengono inalterato il resto del genoma.
Ciò consentirebbe di preservare le caratteristiche qualitative che le hanno rese uniche. Si pensi, ad esempio, al San Marzano che per oltre 70 anni ha rappresentato l’eccellenza italiana nel mondo e la cui coltivazione è stata quasi abbandonata a causa della sua suscettibilità agli agenti patogeni.

Nicolia - Il recupero di varietà abbandonate rappresenta uno dei principali ambiti di applicazione delle TEA, di particolare rilevanza per un paese come l’Italia, ricco di varietà locali e tradizionali. È importante sottolineare che le TEA includono anche la cisgenesi, un metodo che consente il trasferimento di un intero gene, insieme alla sua sequenza regolatrice, tra due individui sessualmente compatibili.
La cisgenesi si integra così con l’approccio CRISPR/Cas9 in tutti quei contesti in cui la mancanza di un gene, ad esempio la resistenza a un patogeno, ha portato all’abbandono di una specifica varietà. A differenza dell’incrocio tradizionale, che comporta cambiamenti significativi nel genoma, le TEA consentono interventi mirati, preservando la combinazione originale di geni, alleli e caratteri che definiscono un determinato genotipo come varietà locale o tradizionale.
È chiaro che le TEA potrebbero apportare benefici significativi a quelle varietà a cui agricoltori e consumatori sono legati non solo per motivi estetici, come sapore e colore, ma anche per il loro valore storico e culturale.
Un esempio emblematico è proprio il pomodoro San Marzano, una varietà nota per il suo sapore intenso, la consistenza carnosa e l’uso tradizionale nelle conserve. Migliorare questa varietà attraverso le TEA potrebbe preservarne la qualità e l’autenticità, aumentandone la resistenza a malattie o parassiti e garantendo al contempo la sostenibilità della produzione senza compromettere le caratteristiche distintive che lo rendono così apprezzato e iconico.