La frontiera del miglioramento genetico dei cereali per l’agricoltura biologica: il materiale eterogeneo

di Bettina Bussi, Riccardo Bocci, Salvatore Ceccarelli ¹, Matteo Petitti ², Stefano Benedettelli ^3,

1 Rete Semi Rurali; 2 Plant & AgriBiosciences Research Centre – National University of Irland Galway; 3 Scuola di Agraria, Università di Firenze

info bettinabussi@semirurali.net

Da una decina di anni diversi progetti di ricerca europei e nazionali hanno avuto come obiettivo la produzione di varietà per l’agricoltura biologica con un alto livello di diversità. Tutti centrati sullo studio di piante che non sono più tecnicamente varietà ma popolazioni o materiale eterogeneo, come lo ha definito la Commissione Europea nel 2014 aprendo la strada alla commercializzazione delle loro sementi

Abstract

The genetic improvement of cereals for organic farming: heterogeneous material

The lack of suitable varieties for low-input and organic agricultural systems, rose to the fore in the early 2000s. In their paper Developments in Breeding Cereals for Organic Agriculture, Wolfe et al. (2008) highlight the importance of exploiting intra-varietal genetic diversity, as well as specific adaptation to these agricultural systems, as opposed to uniform cultivars, bred for wide adaptation.
In many European countries, particularly in northern Europe, several research projects have focused on generating varieties and populations appropriate for organic agriculture: these experiences have converged in multi-partner European projects (SOLIBAM, COBRA, LIFE-Semente Partecipata, DIVERSIFOOD), which have seed the participation of Italian organisations and institutions. The leitmotiv in all these projects has been genetically diverse plant material, mainly Cross Composite Populations (CCP), which are not compliant with the Distinct Uniform and Stable (DUS) requirements of seed marketing regulations. With implementing decision 2014/150, the EU Commission paved the way to the experimental marketing of these “heterogeneous materials”.
In this paper, we describe the development of organic breeding in Italy and Europe, with particular attention to the research on CCPs and populations carried out by Rete Semi Rurali and University of Florence.

DalSeme_miglioramentogenetico_RSR (pag 19-29)

La mancanza di varietà di cereali adatte per i sistemi agricoli biologici o a basso input ha cominciato ad essere portata all’attenzione nei primi anni 2000. È del 2008 l’articolo Developments in Breeding cereals for organic agriculture (Wolfe et al., 2008) in cui gli autori sottolineano l’importanza non solo di avere varietà specificatamente prodotte per questi sistemi agricoli, ma anche di avere varietà con una maggiore diversità, non più uniformi. In diversi paesi europei, soprattutto del nord Europa, cominciano ad attivarsi progetti di ricerca nazionali che hanno come oggetto produrre varietà per l’agricoltura biologica con un alto livello di diversità, cui seguiranno negli anni vari progetti europei. Tutti centrati sullo studio di piante che non sono più tecnicamente varietà (uniformi, distinte e stabili come da normativa sementiera) ma popolazioni (Composite Cross Population – CCP) o materiale eterogeneo, come lo definirà la Commissione Europea nel 2014, aprendo la strada alla commercializzazione delle loro sementi. Il seguente articolo riporta la storia di questo percorso europeo con un particolare riferimento all’Italia, presentando l’esperienza sulle popolazioni maturata da Rete Semi Rurali e dai suoi soci e dall’Università degli Studi di Firenze.

Le Popolazioni (CCP)

Le popolazioni evolutive permettono di produrre varietà in grado di adattarsi nel tempo ai cambiamenti climatici sfruttando i diversi gradi di adattamento dei genotipi costituenti il pool stesso. Infatti, le popolazioni si evolvono per adattarsi sempre meglio alle condizioni specifiche di clima, terreno, tecniche agronomiche in cui sono coltivate: questa evoluzione avviene perché le piante, che in un certo anno e in un certo ambiente hanno una fitness maggiore, producono più semi di quelle che hanno una fitness più bassa. Se l’anno successivo le condizioni ambientali cambiano, allora le piante derivate da quelle che l’anno prima hanno prodotto pochi semi, ne producono di più e viceversa. Una popolazione si muove a zig zag ma, se la tendenza a lungo termine muove verso temperature gradualmente più alte e verso un clima gradualmente sempre più siccitoso, le piante che in queste condizioni crescono meglio, producono più semi e saranno via via più numerose, cioè la popolazione gradualmente si adatterà senza bisogno di sapere adesso quanto più caldo farà e quanto meno pioverà in futuro. Nel breve periodo, la diversità delle popolazioni evolutive consente loro di assorbire le differenze climatiche tra un anno e l’altro molto meglio delle varietà moderne uniformi. Inoltre, le popolazioni evolutive possono essere considerate come una vera e propria banca del germoplasma vivente ed in evoluzione nelle mani degli agricoltori, che potranno accelerare, modificare o indirizzare la loro evoluzione scegliendo le piante migliori o quelle che secondo loro rispondono meglio alle necessità dell’azienda. L’agricoltore potrà quindi selezionare la propria popolazione in funzione delle necessità produttive e della zona di coltivazione. Poiché agricoltori diversi selezioneranno in modo diverso, l’uso delle popolazioni favorirà un aumento della biodiversità coltivata nello spazio e nel tempo. Inoltre la coltivazione in areali differenti e presso molti agricoltori consente di accelerare l’evoluzione delle popolazioni in modo da arrivare velocemente a un materiale stabile e adattato sia al metodo di coltivazione che all’ambiente in cui si è evoluto. Questa innovazione consentirà di riportare diversità nel settore cerealicolo biologico o basso input, andando anche a risolvere il problema dell’assenza di varietà specifiche per l’agricoltura biologica. Ricordiamo che la base genetica ampia di una varietà o popolazione determina la capacità di compensare i continui cambiamenti ambientali che si verificano nel corso del ciclo colturale: dalla presenza di fitopatie agli stress abiotici. In un materiale che presenta biodiversità, anche se i geni per le resistenze non si trovano in tutti gli individui (condizione omozigote), la crescita del patogeno rimarrà controllata e la sua diffusione non si presenterà generalmente devastante. Tutte caratteristiche essenziali in agricoltura biologica o a basso input, mentre il miglioramento genetico per i cereali si è focalizzato soprattutto sull’agricoltura convenzionale e non ha lavorato per la produzione di varietà con tratti specifici interessanti per il biologico (ad esempio la competizione con le infestanti, la capacità di svilupparsi senza l’apporto di concimi chimici di sintesi).

I progetti di ricerca europei

A partire dal 2010 alcuni progetti di ricerca europea hanno cominciato a studiare l’efficacia dell’uso di popolazioni nei sistemi agrari biologici o a basso input, come strategia per rispondere ai cambiamenti climatici e per rendere più resilienti e sostenibili i sistemi stessi e produrre varietà adatte a questi sistemi. Il primo progetto è stato nel 2010 Strategies for Organic and Low Input Integrated Breeding and Management (SOLIBAM, 2010-2014 – www.solibam.eu) finanziato dal VII Programma Quadro. Mentre erano in corso le attività di SOLIBAM il programma di ricerca Core-Organic II ha finanziato il progetto Coordinating Organic Plant Breeding Activities for Diversity (COBRA www.coreorganic2.org/COBRA) chiuso nella primavera del 2016. Dal 2015 il lavoro sperimentale sulle popolazioni sta continuando all’interno di un altro progetto di ricerca europeo finanziato dal nuovo programma Horizon 2020. Si tratta di DIVERSIFOOD (Embedding crop diversity and networking for local high quality food system – www.diversifood.eu) che riprende il lavoro e i risultati di SOLIBAM e COBRA estendendo il numero di specie coinvolte e includendo studi socio-economici specifici sulle filiere coinvolte. Nell’ambito del Programma LIFE, in Italia si è portata avanti la costituzione di una popolazione di frumento duro da varietà locali italiane grazie al progetto SEMENTE PARTECIPATA (www.life-sementepartecipata.eu) coordinato dalla Scuola di Agraria dell’Università di Firenze. Grazie a questi progetti sono disponibili anche in Italia alcune CCP di frumento tenero, duro e orzo testate dal 2010 in più ambienti della penisola.

SOLIBAM

Il progetto SOLIBAM ha coinvolto, dal 2010 al 2014, 12 paesi (tutti europei, tranne l’Etiopia e il Mali) e 23 organizzazioni, e ha finanziato 16 dottorati e realizzato oltre 80 incontri in altrettante aziende agricole. Il progetto ha creato un ponte tra il mondo della ricerca e le pratiche agricole per sperimentare nuove forme di miglioramento partecipativo per l’agricoltura biologica e a input ridotto con l’obiettivo di incrementarne la qualità e la produttività attraverso lo sviluppo di un modello di innovazione varietale che tenesse in considerazione l’impatto delle pratiche agronomiche. Nei quattro anni di lavoro sono stati eseguiti più di 50 esperimenti sul campo nel corso dei quali le innovazioni sono state collaudate per almeno tre stagioni agrarie sulle seguenti specie: frumento, orzo, mais, fave, fagioli, pomodori e broccoli. Gli esperimenti sono stati organizzati in modo da poter valutare il sistema di coltivazione e il rendimento della coltura secondo dieci concetti elaborati per includere gli obiettivi di SOLIBAM: resilienza, vigore, biodiversità funzionale, stabilità nella resa, adattabilità, consociazione, sostenibilità, processi evolutivi, qualità organolettiche e ricerca partecipata.

Il lavoro svolto ha permesso di comparare in diverse condizioni agro-ecologiche in Europa l’evoluzione di un set di popolazioni provenienti dal lavoro dell’Organic Research Center (Döring et al. 2015), dell’Hungarian Academy of Sciences (Tremmel-Bede et al. 2016) e dell’Università di Kassel (Finckh et al. 2010; Brumlop et al. 2017). Questa valutazione ha seguito un disegno sperimentale classico a blocchi randomizzati che è stato adattato alle diverse realtà nel corso del progetto. In Italia il numero di località che hanno ospitato i campi sperimentali e il numero di popolazioni esaminate all’interno del disegno sperimentale sono variate nel corso degli anni. Il lavoro è iniziato con la semina nel 2010 in una sola azienda agricola (Toscana) di 5 popolazioni provenienti da Inghilterra (ORC YQ MIX, ORC YQ CCP, MHV MIX) e Ungheria (HU CCP1, HU ELITE CCP), oltre ad una miscela di vecchie varietà che hanno dimostrato una buona adattabilità in biologico e alla varietà Emese in funzione di controllo (varietà moderna sviluppata in Ungheria). Con la semina del 2011 si sono aggiunte un’altra azienda agricola (Friuli Venezia Giulia) e la Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa grazie al supporto tecnico del dr. A. Costanzo. Con la semina del 2012 vengono inserite nella sperimentazione altre 2 popolazioni inglesi (NIAB LOW INPUT e NIAB DIVERSITY) e la Stazione Sperimentale Consorziale per la Granicoltura della Sicilia. Con la semina del 2013 il disegno sperimentale si amplia ancora con 3 popolazioni tedesche (COBRA A, COBRA Q, COBRA Y). L’annata 2013/2014 ha rappresentato il culmine di un processo di apprendimento che ha permesso il perfezionamento del disegno sperimentale e dei metodi adottati per i rilievi in campo. Ma la novità più importante è senz’altro rappresentata dal fatto che si introduce per la prima volta in Italia l’elemento del miglioramento genetico partecipativo: oltre ai dati produttivi e fenologici rilevati da agronomi, si organizza una vera e propria attività di valutazione delle parcelle con agricoltori, tecnici e trasformatori che esprimono il proprio giudizio su ciascuna parcella basandosi sulla propria esperienza professionale e il proprio intuito (Foto 1).

In parallelo al confronto delle CCP sopra elencate è cominciata la diffusione di popolazioni evolutive di cereali tra gli agricoltori. Il materiale di partenza è arrivato dall’ICARDA (International Center for Agricultural Research in the Dry Areas) grazie al lavoro del Prof. Salvatore Ceccarelli e consisteva di 3 popolazioni di frumento duro, tenero e orzo ottenute da centinaia di incroci, un materiale altamente variabile con al suo interno centinaia di potenziali varietà. Le popolazioni evolutive sono state costituite grazie a 3 programmi internazionali di miglioramento genetico con migliaia di linee in selezione. L’ICARDA contava all’epoca una banca del germoplasma ricca di ben 135.000 accessioni provenienti da 110 paesi, incluse varietà locali, varietà migliorate e progenitori selvatici. Le tre popolazioni evolutive originali sono state ottenute mescolando 3000 semi per ogni incrocio (circa 100 grammi) per un peso complessivo di circa 200 kg e sono state distribuite ad agricoltori di differenti paesi: ogni agricoltore ha ricevuto circa 5 kg di seme. La popolazione di orzo, costituita nel 2008 è stata destinata ad agricoltori in Siria, Giordania, Eritrea, Algeria e Iran, mentre le popolazioni di frumento tenero e duro sono state costituite l’anno seguente per gli agricoltori di Siria, Giordania, Algeria e Marocco (Ceccarelli 2016). In Italia vengono seminate per la prima volta nel 2010 e col passare del tempo le popolazioni evolutive ICARDA prendono nell’uso comune il nome di popolazioni SOLIBAM. Gli agricoltori hanno seminato e raccolto le popolazioni per verificarne l’evoluzione e le capacità adattative nel tempo. Sono state fatte anche alcune selezioni interne alle popolazioni che hanno portato alla costituzione di sub-popolazioni. La popolazione SOLIBAM Tenero ha avuto un successo immediato e si è diffusa rapidamente tra gli agricoltori raggiungendone 37 documentati nel 2017 (il numero reale è sicuramente superiore) in 15 regioni d’Italia. La popolazione ha mostrato grande capacità di adattamento ad ambienti pedo-climatici molto diversi tra loro (Piemonte, Toscana e Sicilia) e, dai risultati di cui disponiamo, sembra raggiungere rese importanti in un arco di tempo relativamente ridotto. In Toscana, nel 2012, è stata inoltre effettuata una selezione delle migliori spighe grazie alla collaborazione dell’agricoltore con RSR e SSSUP (Foto 2). Questa selezione è stata seminata per la prima volta nel 2012, e ininterrottamente per tutti gli anni successivi evolvendosi parallelamente a quella originaria ed esibendo rese superiori alla popolazione di partenza, nel suo ambiente di selezione e adattamento. La popolazione SOLIBAM Duro viene condivisa negli anni con un numero crescente di agricoltori, raggiungendone 10 distribuiti su 4 regioni nel 2017 (il numero reale è sicuramente superiore). A differenza del tenero, la popolazione di duro si trova in competizione con varietà locali e vecchie varietà (per esempio il Senatore Cappelli) molto ben adattati e già ben inseriti in un mercato di nicchia dei cosiddetti “grani antichi”. Questo è particolarmente vero per la Sicilia, dove vi sono già 2 varietà di frumento duro iscritte al registro delle varietà da conservazione e altre in fase di iscrizione. In Molise e Basilicata la popolazione ha riscosso un grande interesse da parte degli agricoltori che la stanno coltivando ormai da diversi anni e dove ha potuto adattarsi agli ambienti agricoli tanto da risultare in due popolazioni distinte.

COBRA

Mentre SOLIBAM è in corso, i partner decidono di mettere in piedi un progetto di coordinamento europeo di tutte le esperienze che lavorano sulle popolazioni. Nasce così COBRA, un progetto triennale avviato nel marzo 2013 che ha coinvolto 41 partner di 18 paesi europei. Il progetto si proponeva di creare una rete di attori attivi sul miglioramento genetico per l’agricoltura biologica in Europa con particolare enfasi allo sviluppo di materiale caratterizzato da alta diversità genetica. Nello specifico gli obiettivi di COBRA sono stati: (i) migliorare i metodi che garantiscono la qualità fitosanitaria dei semi; (ii) stabilire il potenziale delle popolazioni e dei materiali eterogenei per incrementare la resilienza, l’adattabilità e la produttività dei sistemi agricoli biologici; (iii) identificare e rimuovere le barriere strutturali allo sviluppo dei sistemi sementieri e di miglioramento genetico per l’agricoltura biologica; (iv) supportare lo sviluppo di reti tra gli attori coinvolti nel miglioramento genetico per l’agricoltura biologica che favoriscano la disseminazione di idee ed esperienze. Grazie al lavoro dell’Università di Kassel sono incluse nei disegni sperimentali di SOLIBAM le popolazioni note come COBRA, costituite in modo da valutare la capacità adattativa di miscele di varietà rispetto a miscele di incroci delle stesse varietà, coltivate in condizioni di agricoltura biologica, basso input e convenzionale in differenti aziende agricole in molti paesi europei (Bertholdsson et al. 2016).

DIVERSIFOOD

Con la fine di SOLIBAM nel 2014, alcuni dei suoi partner decidono di partecipare al nuovo bando di HORIZON2020 sulla valorizzazione della diversità agricola con un approccio multiattoriale. Comincia così la nuova sfida di DIVERSIFOOD con l’ambizione di “integrare la diversità delle colture e creare reti per i sistemi alimentari locali di alta qualità”. Sono coinvolti nel progetto 21 partner europei tra cui istituti di ricerca pubblici e privati, università, organizzazioni tecniche, reti di cittadini e reti di agricoltori. Oltre ai partner scientifici, vengono infatti coinvolte nel progetto tutte le reti e le associazioni che da anni sono attive nel promuovere il PPB e che collaborano all’interno del Coordinamento europeo Liberiamo la Diversità! (EC-LLD): Rete Semi Rurali, Reseau Semences Paysannes, Red Andaluza de Semillas, ProSpecieRara, Arche Noah. Attraverso un approccio multi-attoriale e transdisciplinare basato su casi rilevanti, i partner sintetizzano la visione comune con le seguenti parole:

“I processi co-evolutivi all’interno dei sistemi (come ad esempio il sistema alimentare) supportano l’integrazione dinamica di diversi processi concomitanti che riguardano diverse dimensioni (economica, sociale, ambientale, politica, culturale e legale). Un sistema alimentare resiliente soddisfa la sua funzione di fornire alimenti in maniera diversificata, qualità alimentare e lo sviluppo sostenibile, all’interno di condizioni locali e globali di democrazia alimentare in cui la biodiversità è gestita in modo comunitario. Per raggiungere tutti questi obiettivi, DIVERSIFOOD promuove la ricerca collaborativa, partecipativa e attiva, ma anche la transdisciplinarità e il cambiamento del paradigma alimentare”.

DIVERSIFOOD intende sviluppare: (i) innovazioni rilevanti promosse a livello locale; (ii) nuovi modelli di gestione della biodiversità; (iii) nuovi approcci al miglioramento genetico; (iv) maggiore diversità delle colture, varietà e popolazioni; (v) prodotti variegati, sani e gustosi e la loro valorizzazione su mercato; (vi) attività di ricerca originali e strumenti di comunicazione per connettere attività e persone.

Con la conclusione del progetto SOLIBAM, in Italia l’attività di sperimentazione in campo è proseguita incentrando il disegno sperimentale sulle popolazioni evolutive ICARDA che si trovavano già al quarto anno di coltivazione e adattamento. A partire dalle semine del 2014 comincia una vasta sperimentazione su frumento tenero e duro (vedi elenco delle entrate in tabella 1 e 2) che coinvolge 4 regioni agro-ecologiche molto differenti (Piemonte, Toscana, Molise e Sicilia) che possa rispondere ai 3 questi principali sull’adattamento specifico emersi dallo studio delle popolazioni durante gli anni precedenti:

1) Come e quanto si sono evolute le differenti popolazioni evolutive coltivate oggi in Italia? Quanto influenza la capacità e la velocità di adattamento se la popolazione è costituita da un miscuglio di varietà (poche o tante) o un miscuglio di incroci (pochi parentali o tanti)?
2) Come si comporta una popolazione evolutiva coltivata per alcuni anni in una data località se la si coltiva in una località completamente differente? E quali sono le differenze con la popolazione evolutiva coltivata in questa nuova località?
3) Quale è il valore agronomico ed il gradimento che esprimono gli agricoltori (ma anche altri attori delle filiere cerealicole) sulle popolazioni evolutive in relazione alle varietà moderne ed alle varietà locali?

Si riportano in questa sede solo le considerazioni sui risultati delle performance delle popolazioni di frumento tenero seminate nel 2014 e 2015 (Bocci et al. 2017; Ceccarelli et al. 2016) e si rimanda alla pubblicazione citata per la descrizione del disegno sperimentale e la comparazione con l’analisi dei dati relativi al frumento duro. Si fa presente inoltre che l’elaborazione statistica dei risultati dell’annata 2016/2017 è in fase di completamento. La selezione effettuata dall’agricoltore in Toscana nel 2012 (SOLIBAM Selezione Rosario) a partire dalla popolazione SOLIBAM Floriddia, è consistentemente la più performante nel proprio ambiente di selezione. Questo dato rappresenta una buona indicazione del potenziale che le popolazioni offrono quale materiale di partenza per un lavoro di miglioramento genetico decentralizzato basato su un lavoro di selezione e mirato allo sviluppo di nuove sub-popolazioni stabilizzate ad ambienti pedo-climatici specifici. Nel nostro caso, la SOLIBAM Selezione Rosario ha consistentemente superato in termini di produttività la varietà moderna per agricoltura biologica Emese, indicando come risultati estremamente positivi in termini di miglioramento genetico, possano essere raggiunti rapidamente e con costi estremamente contenuti ricorrendo al miglioramento evolutivo. Dai dati illustrati nei grafici 1 e 2 si evince inoltre come l’evoluzione e l’adattamento delle popolazioni non seguano un andamento lineare ma piuttosto rispondano in modo dinamico all’interazione ambientale. Nel 2015 si osserva che in Toscana la SOLIBAM Floriddia superava marcatamente in produttività la SOLIBAM Li Rosi, mentre l’opposto avveniva in Sicilia. Tuttavia nel 2016 la differenza tra le due popolazioni SOLIBAM in Toscana è diminuita notevolmente, al punto che in Sicilia si è osservato un superamento della SOLIBAM Li Rosi da parte della SOLIBAM Floriddia.

Questi dati ci suggeriscono che nonostante le popolazioni si stiano adattando agli ambienti di coltivazione (grafici 3 e 4), cosa osservabile anche tramite rilievi morfologici, le pressioni di selezione non sono state tali da ridurre la variabilità genetica e quindi impedire alle popolazioni di rispondere a eventi climatici diversi da un anno all’altro. Si può ipotizzare che il comportamento e la performance produttiva di una popolazione in un dato anno siano influenzati non solamente dall’andamento climatico dell’annata agraria in corso ma anche e soprattutto da quello dell’annata precedente.

Infatti le frequenze dei vari tipi di piante all’interno di una popolazione sono determinate dai genotipi che hanno esibito una fitness (capacità di riprodursi) superiore nel ciclo produttivo precedente, periodo nel quale fattori abiotici (clima, fertilità ecc.) e biotici (malattie, parassiti, sinergie all’interno dell’ecosistema), favorendo o sfavorendo la fitness di determinati genotipi, hanno modellato la composizione della popolazione successiva. L’analisi dei dati meteorologici per i periodi interessati (grafico 5) mette in evidenza chiaramente l’andamento a “zigzag” che abbiamo potuto osservare per questo periodo (Petitti 2017).

Infine, le marcate differenze in termini di produttività relativa del materiale saggiato tra una località e l’altra, in uno stesso anno, ci confermano che l’utilizzo di popolazioni evolutive è l’unica strada percorribile per riuscire a sfruttare tutto il potenziale produttivo di ciascuno di questi ambienti senza ricorrere all’utilizzo di concimi e prodotti fitosanitari.

Riguardo alle popolazioni di origine inglese e ungherese saggiate nel corso degli ultimi 7 anni nel quadro di SOLIBAM e DIVERSIFOOD (HU, ORC, NIAB, COBRA) si è notata una marcata differenza rispetto alle popolazioni SOLIBAM originate dalla popolazione evolutiva ICARDA. La popolazione ICARDA è stata costituita usando un grande numero di parentali (circa 200) per le zone aride e semi-aride, di conseguenza, quando questa si è diffusa in Italia in ambienti pedo-climatici caratterizzati da basse precipitazioni (Sicilia, Toscana, Molise) dando origine alle popolazioni SOLIBAM, ha mostrato una grande plasticità e prestazioni relativamente superiori rispetto alle altre popolazioni e varietà saggiate. Le popolazioni inglesi e ungheresi invece sono state costituite incrociando parentali (circa 20) adatti alla coltivazione in agricoltura biologica negli ambienti pedo-climatici dell’Europa continentale e settentrionale, per tale ragione sono caratterizzate da una variabilità genetica inferiore rispetto alle SOLIBAM, fatto questo che ne riduce le capacità di adattamento. Inoltre, alcune delle caratteristiche positive che le caratterizzano, quali resistenza a malattie fungine, non riescono ad esprimersi nei nostri ambienti pedo-climatici, in generale troppo diversi da quelli in cui sono state costituite.

Queste considerazioni ci confermano come la scelta delle linee parentali (tipologia e numero) in fase di costituzione di una popolazione sia una fase assolutamente critica per il successo dell’adattamento negli ambienti interessati. Si può quindi affermare che i primi risultati hanno messo in luce come le due popolazioni SOLIBAM Floriddia e SOLIBAM Li Rosi possano essere considerate come unità a sé stanti per l’idoneità ad essere riprodotte senza modifiche rilevanti nel breve e medio periodo avendo raggiunto un equilibrio dinamico nel proprio areale di adattamento, caratterizzato da specifiche condizioni agro-climatiche. Questo ci ha portato a ritenerle idonee ai fini della loro iscrizione come materiale eterogeneo secondo la Decisione della Commissione del 2014.

SEMENTE PARTECIPATA

Nel 2014 prende avvio anche il progetto SEMENTE PARTECIPATA, finanziato dal programma LIFE e coordinato dalla Scuola di Agraria di Firenze, con lo scopo di costi tuire una popolazione di frumento duro in grado di adattarsi agli specifici ambienti di coltivazione (Toscana, Sicilia e Marche) e mettere a punto un avvicendamento colturale di 3 anni in modo da ridurre drasticamente gli interventi agronomici e ottimizzarne il potenziale produttivo nel rispetto dell’ambiente e delle caratteristiche  nutrizionali dei frumenti. L’attività principale del progetto consiste nella messa a punto della tecnica di breeding evolutivo che consente di fare miglioramento genetico a partire dall’ambiente di coltivazione affinché le colture co-evolvano con questo e vi si adattino, superando la logica della selezione in aziende sperimentali che nulla hanno a che fare con i campi degli agricoltori. L’utilizzo di varietà esistenti da tempo sul territorio (in particolare 42  varietà locali siciliane e sarde, alcune vecchie varietà e 6 accessioni di grano turanico) e quindi già adattate, consente non solo la salvaguardia della biodiversità coltivata, ma anche la riduzione dell’inquinamento del suolo tramite la diminuzione degli input forniti alla coltura e la conseguente riduzione delle emissioni di CO2 nell’ambiente oltre alla messa in coltura delle aree marginali.

Commercializzazione delle sementi

Uno dei maggiori risultati di SOLIBAM è stato quello di aver dato impulso ad un processo di apertura della normativa europea sulle sementi rispetto alla commercializzazione di popolazioni, definite come ‘materiale eterogeneo’. Si tratta di una novità assoluta nel panorama europeo, dominato dai parametri di distinzione, uniformità e stabilità quali requisiti per la registrazione di varietà per la commercializzazione della semente. Con la decisione del marzo 2014 (2014/150/EU), la Commissione Europea ha acconsentito, per un arco di tempo limitato (fino alla fine del 2018), che i Paesi membri che ne fanno richiesta possano avviare una sperimentazione temporanea relativa alla commercializzazione di sementi di popolazioni di cereali. L’intenzione della Commissione è quello di studiare le modalità e le problematiche relative alla commercializzazione di materiale eterogeneo per individuare i principi e le regole di futuri regolamenti in materia. È importante sottolineare come questa apertura rappresenti un riconoscimento delle esigenze del settore dell’agricoltura biologica e del fatto che diversi modelli di sviluppo in agricoltura necessitano di politiche specifiche, ma anche dell’importanza della diversità intra-varietale e di sistemi sementieri informali o basati su criteri diversi da quelli che hanno prodotto, nel bene e nel male, il sistema agro-alimentare europeo.

Grazie al lavoro svolto nei campi in questi anni, l’Italia ha potuto dichiarare il proprio interesse alla Commissione europea e così autorizzare una sperimentazione temporanea di vendita di materiale eterogeneo. Sono ben 8 le popolazioni di cereali che sono state autorizzate ad essere commercializzate in quanto sementi (Foto 3), grazie al lavoro di adattamento specifico svolto in questi anni da alcuni enti di ricerca ed associazioni: Rete Semi Rurali (3 di frumento tenero, 2 di frumento duro), l’Università di Firenze (1 di frumento duro), l’Università di Perugia (1 di orzo) e Arcoiris (1 di frumento tenero). L’iter si trova attualmente nella fase di messa a punto insieme al MIPAAF e al CREA-DC delle procedure relative ai controlli in campo e conseguente certificazione dei quantitativi di semente ammessi alla vendita per ogni popolazione effettuati nel mese di giugno 2017 (Foto 4 e video visibile all’indirizzo www.youtube.com/watch?v=k-YwG8DUFHA) dei controlli fitosanitari e conseguente rilascio del cartellino ai fini di commercializzazione e della autorizzazione alla deroga per la vendita da parte degli agricoltori moltiplicatori (in corso). Il CREA-DC sta acquisendo i materiali autorizzati per le semine della stagione agraria 2017/2018 in modo da individuare, nel corso della coltivazione, le caratteristiche di riconoscibilità delle popolazioni autorizzate. 

Gli aspetti qualitativi Considerando poi gli aspetti qualitativi, possiamo osservare un altro paradosso, per seguire le esigenze della commercializzazione e dell’industria di trasformazione, con il miglioramento genetico si sono alterate molte caratteristiche organolettiche e nutrizionali dei prodotti agricoli, dalle verdure alla frutta dai cereali ai prodotti zootecnici. Sistemi di coltivazione, di allevamento e di miglioramento genetico, anche se garantiscono un incremento produttivo, riducendo i costi di produzione e rendendo i prodotti più disponibili, hanno determinato una riduzione del valore nutrizionale e organolettico di tutto ciò che si mangia. Nel caso dei cereali l’identificazione dei geni per il controllo delle proteine di riserva ha permesso di ricombinare diversi alleli per l’ottenimento di glutine molto rispondente alle esigenze dell’industria molitoria, dei pastifici e dei panifici, determinando un parziale stravolgimento della composizione della cariosside. Da un prodotto ricco in amido (primaria fonte di energia per il nostro organismo) si è ottenuto, mediante la selezione un prodotto con più del 15% di proteine. Inoltre queste proteine (gliadine e glutenine), che con l’impasto con acqua formano il glutine, presentano delle caratteristiche che migliorano decisamente le qualità tecnologiche degli impasti. Fare oggi la pasta o il pane con queste caratteristiche reologiche migliorate risulta decisamente più vantaggioso: si ottengono dei pani molto lievitati, leggeri, dorati, croccanti appena sfornati. Ma purtroppo sia le varietà utilizzate che il sistema di trasformazione (molitura e panificazione con lievito di birra), producono un pane che può incrementare gli aspetti negativi del valore alimentare del frumento. Molte infatti sono le intolleranze e le allergie provocate dal frumento, per una descrizione esaustiva e completa vedi l’articolo di Kucek et al. 2015.

Le qualità nutraceutiche dei cereali La selezione operata negli anni a partire da Nazareno Strampelli, da Norman Borlaugh ad arrivare ai nostri tempi, non poteva considerare alcuni aspetti riguardanti le qualità nutraceutiche dei cereali. Oggi si dispone di metodologie rapide per la valutazione dei genotipi che permettono di estendere la caratterizzazione dell’ideotipo, anche a caratteri legati alla nutraceutica e funzionalità degli alimenti ottenuti. Molte sono ancora le cose da studiare, come quelle di valutare la risposta in vivo a particolari alimenti e associarla a dei marcatori che permettano la selezione a livello di spiga o di cariosside. È da sottolineare, per esempio che la riscoperta e la coltivazione di alcune varietà di grano, che attraverso delle prove in vivo hanno dimostrato di ridurre gli indici infiammatori (misurazione delle citochine) nelle persone alimentate per brevi periodi (8-10 settimane) con prodotti ottenuti dalle farine e semole di queste varietà (Sofi et al. 2011), fa pensare che ci siano delle caratteristiche che per diversi motivi, sono andate perse. Il motivo di questa perdita potrebbe essere dovuto a diversi fattori: • Associazione negativa di queste caratteristiche con alcuni caratteri che sono stati utilizzati per il miglioramento dei frumenti; • Effetto pleiotropico dei geni responsabili delle caratteristiche qualitative e produttive; • Perdita di alcune caratteristiche nutraceutiche, dato il ristringimento della variabilità genetica (bottleneck) dei cereali moderni; In tutti i casi, vista l’importanza di certe proprietà a livello nutrizionale, la caratterizzazione e la ricerca dei geni responsabili delle qualità nutraceutiche, deve obbligatoriamente essere applicata. Questo al fine di iniziare nuovi programmi di miglioramento genetico, che prendano in considerazione un complesso di geni contemporaneamente, per migliorare le varietà, non solo per quanto riguarda le caratteristiche produttive e qualitative tecnologiche, ma anche e, sarebbe bene, soprattutto per le caratteristiche nutraceutiche. E’ impensabile ricorrere alle varietà antiche, anche se, attualmente sono le uniche che danno una valida alternativa per quanto riguarda gli aspetti nutraceutici, dato la loro ridotta capacità produttiva. Quindi è necessario avviare programmi di selezione al fine di migliorare le caratteristiche produttive e tecnologiche, cercando di mantenere le qualità organolettiche e nutrizionali delle varietà antiche. Prendendo in considerazione il frumento, esistono varietà che sono molto produttive con caratteristiche tecnologiche eccellenti, ma non sempre vengono tollerate dai alcuni individui. Prove eseguite in vivo, hanno dimostrato come prodotti ottenuti con farine e semole di alcune varietà avevano migliori proprietà nutraceutiche. I motivi e le componenti che determinano tali differenze non sono stati ancora completamente individuati, varie sono le ipotesi: migliore composizione dei metaboliti secondari, come polifenoli e flavonoidi, migliore attività anti-radicalica, migliore cinetica di digestione delle proteine di riserva, minore numero di sequenze responsabili delle reazioni immunitarie da parte di soggetti celiaci (epitopi tossici) all’interno delle proteine di riserva. Comunque selezionare in base ai risultati delle prove in vivo non è pensabile, quello che si deve cercare è di mettere a punto dei sistemi di valutazioni basati su prove in vitro utilizzando minime quantità di prodotto. È quindi auspicabile che si avviino nel prossimo futuro, ricerche al fine di identificazione dei marcatori che possano garantire un’efficace identificazione dei genotipi con caratteristiche nutraceutiche migliori, da utilizzare per combinarli e successivamente monitorarli durante il processo selettivo, al fine dell’ottenimento la popolazione ideale.

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