Future Forum 2013 - Michele Morgante

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Il futuro dell'alimentazione. www.futureforum.it #esserenuovi

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Future Forum 2013 - Michele Morgante

  1. 1. NUTRIRE IL PIANETA: ANDARE AVANTI O TORNARE INDIETRO? Michele Morgante
  2. 2. UNEP «Environmental food crisis» • 2050 – Popolazione pianeta: – Fabbisogno globale cibo: + 2.7 miliardi + 50% • A tecnologia costante – Livelli produttivi 5-25% < domanda globale • • • • Cambiamento climatico Degradazione suolo Perdita superfici coltivate Scarsezza risorse idriche – Aumento prezzi globali cibo: +30-50%
  3. 3. PER NUTRIRE IL PIANETA NEL 2050 • Produttività • Impatto ambientale • Qualità e salute
  4. 4. AGRICOLTURA E PROGRESSO TECNOLOGICO • Genetica (miglioramento genetico) • Chimica • Tecniche agronomiche Genetica: >50% di aumento produttività
  5. 5. ADDOMESTICAMENTO DELLE SPECIE COLTIVATE 7 ESPERIMENTI DI MODIFICAZIONI GENETICHE
  6. 6. MAIS E TEOSINTE
  7. 7. MIGLIORAMENTO GENETICO E INTROGRESSIONE DI CARATTERI VIA REINCROCIO
  8. 8. MIGLIORAMENTO GENETICO E MUTAGENESI INDOTTA • Mutageni chimici • Mutageni fisici (radiazioni) • Generano mutazioni casuali • Si seleziona il fenotipo desiderato fra le piante mutagenizzate
  9. 9. MIGLIORAMENTO GENETICO E BIOLOGIA MOLECOLARE: PIANTE TRANSGENICHE
  10. 10. UN CONFRONTO FRA MODIFICAZIONI GENETICHE TRADIZIONALI E MODIFICAZIONI TRANSGENICHE Semi bianchi e semi gialli
  11. 11. MAIS GIALLO E MAIS BIANCO • Una modificazione genetica “naturale”
  12. 12. INTROGRESSIONE DEL COLORE GIALLO DEL SEME VIA REINCROCIO X 500000 basi di DNA sono state trasferite nel mais moderno assieme all’allele giallo: circa una dozzina di geni
  13. 13. MAIS GIALLO E CAROTENOIDI Geranylgeranyldiphosphate Phytoene synthase (psy) Phytoene Phytoene desaturase (crtI) ζ-carotene desaturase Lycopene Aumentare l’espressione nel seme Lycopene β-cyclase (lcy) β-carotene β-hydroxylase Zeaxanthine α-carotene Provitamina A lutein
  14. 14. “GOLDEN RICE” E CAROTENOIDI Una modificazione genetica “artificiale” Geranylgeranyldiphosphate Phytoene synthase (psy) Phytoene Phytoene desaturase (crtI) ζ-carotene desaturase Lycopene Lycopene β-cyclase (lcy) β-carotene β-hydroxylase Zeaxanthine α-carotene Provitamin A lutein
  15. 15. “GOLDEN RICE” E CAROTENOIDI Una modificazione genetica “artificiale”
  16. 16. I PROCESSI A CONFRONTO • Incrocio e selezione: efficace ma poco preciso • Ingegneria genetica: efficace, precisa e poco invasiva
  17. 17. STRUTTURA E DIVERSITA’ DEI IL PAN-GENOMA NELLA REGIONE BZ1 GENOMI VEGETALI vs. vs. Scimpanzè Mais linea A Uomo Mais linea B • 99.3 % identità nei geni • 50% identità nelle regioni intergeniche • Addomesticato 7000 anni fa • Giovani e dinamici • 99.2 % identità nei geni • 98.8 % identità nelle regioni intergeniche • Separatisi 5 milioni di anni fa • Vecchi e stabili
  18. 18. CHI SI FERMA E’ PERDUTO: LA VITE Consumo di fungicidi in Francia Fungicides (France) 45000 40000 35000 30000 Cereales Tonnes de matières actives 25000 Grapevine 20000 Other crops 15000 10000 5000 0 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 Years E chi vuole tornare indietro? 1999
  19. 19. COSA CI ASPETTA NEL FUTURO? • E’ possibile identificare i geni responsabili per i caratteri di interesse agronomico – Lo sviluppo tecnologico e scientifico stanno accelerando il processo • Selezione assistita da marcatori – Sfrutta la variabilità esistente – Ricerca di mutazioni rare possibile • Modificazioni mirate dei geni – Crea nuova variabilità – Mutagenesi chimica seguita da ricerca dei mutanti desiderati – Mutagenesi in planta guidata da oligonucleotidi per produrre le mutazioni desiderate – Approccio transgenico o cisgenico
  20. 20. MIGLIORARE L’EFFICIENZA FOTOSINTETICA
  21. 21. IL PROGETTO RISO C4
  22. 22. MODIFICAZIONI GENETICHE ED AGRICOLTURA • Diminuire input – – – – – Fertilizzanti Acqua Erbicidi Pesticidi Fungicidi • Aumentare produttività – Soddisfare bisogni alimentari paesi emergenti • Migliorare qualità • Concentrarsi sui prodotti e non sui processi

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