Riassunto:
Una grave malattia che sta minacciando l'industria del cacao in tutto il mondo potrebbe essere sul punto di svoltare. Un gruppo di ricerca della Pennsylvania State University negli Stati Uniti ha annunciato di aver sviluppato piante di cacao più resistenti alla “malattia del baccello nero” attraverso una combinazione di editing genetico e tecniche di selezione tradizionali. Nei test di laboratorio, la modifica di sole due basi del DNA nel genoma del cacao ha ridotto l’incidenza della malattia di circa il 42%, aprendo nuove speranze per garantire la fornitura globale di cioccolato in futuro.
La malattia del baccello nero è considerata una delle malattie più devastanti che affligge l'industria globale del cacao. La malattia, causata da un agente patogeno simile alla muffa, attualmente causa una perdita annua stimata del 30% nella produzione globale di cacao. Allo stesso tempo, il cambiamento dei modelli delle precipitazioni, l’aumento dell’umidità e altri stress ambientali causati dai cambiamenti climatici stanno rendendo sempre più difficile la coltivazione del cacao. Poiché milioni di agricoltori in tutto il mondo fanno affidamento sulla coltivazione del cacao per il proprio sostentamento, le questioni correlate sollevano preoccupazioni sulla stabilità delle future forniture di cioccolato.
Il gruppo di ricerca ha affermato che la varietà di cacao di nuova concezione ha mostrato una resistenza alle malattie significativamente migliorata in condizioni di laboratorio. I ricercatori utilizzano la tecnologia di editing genetico per rafforzare i meccanismi di difesa naturale della pianta piuttosto che introdurre geni estranei. Hanno poi utilizzato il tradizionale incrocio per rimuovere completamente il DNA estraneo associato agli strumenti di editing genetico, in modo che le piante finali mantenessero solo le mutazioni benefiche.
Questa ricerca si basa su decenni di ricerca sul cacao presso la Penn State. Mark Giltinan, professore di botanica orticola e uno dei leader del progetto, ha sottolineato che i consumatori di solito vedono solo i prodotti finiti di cioccolato sugli scaffali dei negozi, ma raramente si rendono conto che le colture e le industrie dietro di loro si trovano ad affrontare enormi sfide. Il team di ricerca spera di sviluppare più strumenti per aiutare i coltivatori a continuare a produrre cacao in modo sostenibile ed economicamente vantaggioso.
I ricercatori hanno affermato che il cacao è originario della foresta amazzonica e cresce da molto tempo sotto la copertura della chioma della foresta tropicale, quindi è particolarmente sensibile ai cambiamenti ambientali. Oggi il cacao è ampiamente coltivato nelle aree tropicali dell’Africa, dell’Asia e dell’America Latina, ma le condizioni ambientali in queste aree spesso differiscono notevolmente da quelle del suo habitat naturale. I cambiamenti nelle precipitazioni, nella temperatura e nell’umidità non influenzano solo i raccolti, ma possono anche aumentare il rischio di epidemie.
A rendere le cose ancora più difficili, la riproduzione dell'albero di cacao è molto lenta. Di solito ci vogliono circa tre anni per maturare e iniziare a produrre semi, e spesso ci vogliono decenni per allevare e valutare una nuova varietà. Al contrario, il clima sta cambiando molto più velocemente di quanto gli alberi possano adattarsi naturalmente. Il gruppo di ricerca ritiene che le moderne tecnologie come l’editing genetico possano aiutare gli allevatori ad affrontare queste sfide più rapidamente.
In uno studio pubblicato sul Journal of Plant Biotechnology, gli scienziati hanno utilizzato il sequenziamento del genoma, l'editing genetico CRISPR e l'incrocio tradizionale per colpire un gene chiamato TcNPR3. Questo gene agisce spesso come un "freno" per il sistema immunitario della pianta. Mettendolo a punto, i ricercatori hanno parzialmente attivato la risposta di difesa naturale dell'albero del cacao, ottenendo così una maggiore protezione contro l'invasione di agenti patogeni.
Sorprendentemente, il cambiamento genetico era estremamente piccolo. I ricercatori non hanno introdotto nella pianta un sistema completamente nuovo di resistenza alle malattie, ma hanno semplicemente modificato il suo meccanismo originale. Nel caso di maggior successo, hanno cambiato solo due dei circa 450 milioni di basi di cacao. È un cambiamento così piccolo che ha ottenuto un effetto di riduzione della malattia di circa il 42% in un ambiente di laboratorio.
Poiché dalla pianta finale è stato rimosso tutto il DNA estraneo, questo tipo di pianta di cacao non è più considerata un organismo geneticamente modificato nel senso tradizionale secondo gli attuali quadri normativi negli Stati Uniti e nell'Unione Europea. I ricercatori ritengono che questa caratteristica aiuterà la promozione e l'applicazione di varietà correlate in futuro.
Tuttavia, il gruppo di ricerca ha anche sottolineato che i risultati di laboratorio potrebbero non riflettere completamente l'ambiente di semina reale. Attualmente stanno lavorando con il Dipartimento dell’Agricoltura degli Stati Uniti per condurre prove sul campo alle Hawaii e a Porto Rico per valutare come queste piante migliorate si comportano nelle condizioni reali dell’azienda agricola. Solo dopo una verifica a lungo termine si potrà determinare se ha valore di impianto commerciale.
Al fine di promuovere i risultati della ricerca sul mercato, la Pennsylvania State University ha firmato un accordo di licenza con AgroNetica, una società focalizzata sullo sviluppo della biotecnologia del cacao. L'azienda ha ottenuto i diritti di sviluppo commerciale delle piante mutanti resistenti alle malattie e prevede di continuare i test di follow-up, espandere la scala di selezione ed eventualmente promuovere le varietà migliorate ai coltivatori nei paesi produttori di cacao.
Tradurre i risultati di laboratorio in nuove varietà di colture che gli agricoltori possono coltivare su vasta scala richiede anni e investimenti significativi, notano i ricercatori. Le piante non devono solo essere sottoposte a ulteriori test, ma anche stabilire sistemi per la propagazione su larga scala e la distribuzione commerciale, che spesso vanno oltre le capacità degli istituti di ricerca universitari, quindi il coinvolgimento dei partner industriali è fondamentale.
In effetti, questo risultato è anche il risultato di un investimento a lungo termine nel progetto di biologia molecolare del cacao presso la Pennsylvania State University. Il progetto è iniziato negli anni '80 e negli ultimi decenni ha messo a punto una serie di strumenti biotecnologici chiave, ha analizzato importanti percorsi genetici e si è sviluppato fino a diventare uno dei centri di ricerca sul cacao più importanti del mondo. Questi accumuli a lungo termine hanno infine gettato le basi per i risultati odierni dell’editing genetico.
Oltre alla resistenza alle malattie, AgroNetica prevede anche di sviluppare caratteristiche più migliorate in futuro, tra cui il miglioramento della tolleranza al caldo e alla siccità, la riduzione dell'accumulo di cadmio, la coltivazione di una struttura arborea compatta più adatta alla gestione meccanizzata, la riduzione dei tempi di prima fruttificazione e persino lo sviluppo di varietà di cacao prive di caffeina. Tuttavia, questi obiettivi sono ancora in fase di ricerca e sviluppo e non sono ancora diventati vantaggi comprovati delle varietà esistenti resistenti alle malattie.
Il team di ricerca ha affermato che, poiché il cambiamento climatico continua a intensificarsi e gli agenti patogeni e gli ambienti di coltivazione continuano a cambiare, le sfide che l'industria del cacao deve affrontare non saranno risolte immediatamente. In futuro, si prevede che le tecnologie di selezione accelerata e di editing genetico svolgeranno un ruolo sempre più importante nell’aiutare i coltivatori ad aumentare i raccolti, ridurre le perdite e adattarsi ai cambiamenti ambientali.
I ricercatori hanno sottolineato che il loro obiettivo finale non è semplicemente raggiungere una svolta tecnologica, ma risolvere problemi pratici per i coltivatori. Questa ricerca avrà davvero successo se queste innovazioni aiuteranno gli agricoltori a ridurre le perdite, aumentare la produttività e adattarsi più rapidamente alle mutevoli condizioni ambientali.
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