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

1. NUTRIRE IL PIANETA: ANDARE
AVANTI O TORNARE INDIETRO?
Michele Morgante

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. PER NUTRIRE IL PIANETA NEL 2050
• Produttività
• Impatto ambientale
• Qualità e salute

4. AGRICOLTURA E PROGRESSO
TECNOLOGICO
• Genetica (miglioramento genetico)
• Chimica
• Tecniche agronomiche
Genetica: >50% di aumento produttività

5. ADDOMESTICAMENTO DELLE SPECIE COLTIVATE
7 ESPERIMENTI DI MODIFICAZIONI GENETICHE

6. MAIS E TEOSINTE

7. MIGLIORAMENTO GENETICO E
INTROGRESSIONE DI CARATTERI VIA
REINCROCIO

8. MIGLIORAMENTO GENETICO E
MUTAGENESI INDOTTA
• Mutageni chimici
• Mutageni fisici (radiazioni)
• Generano mutazioni casuali
• Si seleziona il fenotipo desiderato fra le piante mutagenizzate

9. MIGLIORAMENTO GENETICO E BIOLOGIA
MOLECOLARE: PIANTE TRANSGENICHE

10. UN CONFRONTO FRA MODIFICAZIONI
GENETICHE TRADIZIONALI E
MODIFICAZIONI TRANSGENICHE
Semi bianchi e semi gialli

11. MAIS GIALLO E MAIS BIANCO
• Una modificazione genetica “naturale”

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. 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. “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. “GOLDEN RICE” E CAROTENOIDI
Una modificazione genetica “artificiale”

16. I PROCESSI A CONFRONTO
• Incrocio e selezione:
efficace ma poco
preciso
• Ingegneria genetica:
efficace, precisa e poco
invasiva

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. 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. 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. MIGLIORARE L’EFFICIENZA
FOTOSINTETICA

21. IL PROGETTO RISO C4

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