Nuovo mais geneticamente modificato produce fino al 10% in più di tipi simili
Migliorare un gene per aumentare la crescita delle piante di mais porta a raccolti maggiori.
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I sostenitori dell’ingegneria genetica hanno a lungo promesso che aiuterà a soddisfare la crescente domanda mondiale di cibo. Ma nonostante la creazione di molte colture geneticamente modificate (GM) resistenti ai parassiti e agli erbicidi, gli scienziati non hanno avuto molto successo nell’aumentare la crescita delle colture. Ora, i ricercatori hanno dimostrato per la prima volta di poter aumentare in modo affidabile la resa del mais fino al 10% cambiando un gene che aumenta la crescita delle piante, indipendentemente dal fatto che le condizioni di crescita siano scarse o ottimali.
“È incredibile”, dice Kan Wang, un biologo molecolare della Iowa State University di Ames che non è stato coinvolto nel nuovo studio. A parte l’aumento dei raccolti di mais, dice, le nuove modifiche dovrebbero ispirare altri ricercatori nella ricerca di ottenere rendimenti più elevati da altre colture.
Le colture GM più ampiamente piantate nel mondo, tra cui la soia, il mais e il cotone, sono state create con poche modifiche genetiche relativamente semplici. Aggiungendo un singolo gene da batteri ad alcune varietà di colture, per esempio, gli scienziati hanno dato loro la capacità di produrre una proteina che uccide molti tipi di insetti. Un’altra semplice manipolazione genetica si traduce in colture che resistono al glifosato o ad altri erbicidi; un vantaggio è che gli agricoltori possono uccidere le erbacce senza erodere il suolo. Un altro ancora protegge le colture durante la siccità. Ma è stato molto più difficile trovare piante che producano anche più grano in buone condizioni, a causa della complessa genetica coinvolta nella crescita delle piante.
A partire dal 2000 circa, le aziende di tutto il mondo hanno iniziato a cercare seriamente singoli geni che potessero aumentare la resa. Solo pochi geni identificati si sono dimostrati promettenti, e molte aziende hanno ridotto o interrotto lo screening dei geni legati alla resa delle colture, a causa del basso tasso di successo.
Ma i ricercatori della Corteva Agriscience, una società chimica e di sementi con sede a Wilmington, Delaware, hanno deciso di guardare ai geni che funzionano come interruttori principali per la crescita e la resa. Hanno scelto i geni MADS-box, un gruppo comune in molte piante, prima di stabilirsi su uno (zmm28) da alterare nelle piante di mais. La sfida di lavorare con i geni che regolano lo sviluppo è assicurarsi che si accendano nella giusta quantità al momento giusto e nel giusto tipo di tessuti. “È terribilmente facile ottenere piante incasinate” se i geni sono troppo attivi, dice Jeff Habben, un fisiologo delle piante alla Corteva che ha contribuito a guidare la ricerca.
Il gruppo mirava a fondere zmm28 con un nuovo promotore, un tratto di DNA che controlla quando il gene viene attivato. Dopo averne provati una dozzina, ne hanno trovato uno che funzionava in modo affidabile. Di solito, zmm28 si accende quando le piante di mais iniziano a fiorire. Il promotore aggiunto ha acceso zmm28 prima di quanto accade naturalmente e ha anche continuato ad aumentare gli effetti benefici del gene dopo la fioritura. “Se si fa lavorare il gene più duramente e più a lungo, si può fare in modo che la pianta funzioni meglio”, dice Wang.
I ricercatori hanno testato le prestazioni del gene potenziato in 48 tipi commerciali di mais, noti come ibridi, che sono comunemente usati per nutrire il bestiame. Nei test sul campo nelle regioni degli Stati Uniti in cui si coltiva il mais tra il 2014 e il 2017, hanno scoperto che gli ibridi GM hanno prodotto in genere dal 3% al 5% in più di grano rispetto alle piante di controllo. Alcuni hanno reso 8% a 10% in più, il team riferisce questa settimana negli atti della National Academy of Sciences. Il beneficio ha tenuto indipendentemente da quanto buone o cattive condizioni di crescita erano. “Questo è uno dei migliori esempi in cui GM per la resa funziona in modo convincente in un ambiente di campo”, dice Matthew Paul, uno scienziato delle colture presso Rothamsted Research a Harpenden, U.K.
L’aumento della crescita è dovuto a diversi fattori. In primo luogo, le piante ingegnerizzate hanno foglie leggermente più grandi, che sono dall’8% al 9% migliori nel trasformare la luce del sole in zuccheri. “Questo aumento è davvero un grande affare”, dice Jingrui Wu, un fisiologo vegetale alla Corteva, perché la fotosintesi è stata difficile da migliorare con l’ingegneria genetica. Le piante sono anche dal 16% al 18% più efficienti nell’uso dell’azoto, un nutriente chiave del suolo – un altro tratto che è stato difficile da manipolare per i selezionatori di piante a causa della genetica complessa.
“Questo sembra molto promettente da un punto di vista commerciale”, dice Dirk Inzé, un biologo molecolare al VIB, un istituto di ricerca nelle Fiandre, Belgio. Corteva ha già fatto domanda al Dipartimento dell’Agricoltura degli Stati Uniti (USDA) per l’approvazione di nuovi ibridi a più alto rendimento. (Anche se zmm28 e il suo promotore si trovano naturalmente nel mais, sono stati accoppiati usando una tecnica che l’USDA regola come biotecnologia.)
Habben stima che ci vorranno da 6 a 10 anni per ottenere l’approvazione formale nei paesi di tutto il mondo. C’è una “buona possibilità” che i geni regolatori correlati possano aumentare la resa in altri cereali, dice Inzé. La dimostrazione su larga scala nel mais “rafforza la nostra convinzione che la resa intrinseca può essere migliorata se lo facciamo in modo intelligente”, dice Wang. “Questo darà davvero alla gente l’ispirazione.”