Dr. Piero Morandini: Alla ricerca di buoni caratteri: come ... - CusMiBio

Alla ricerca di buoni caratteriCome sono nate le piante coltivate?Possiamo migliorarle o crearne di nuove?P. MorandiniDipartimento di BioscienzeUniversità di Milano

Dove?L’agricoltura ha un duplice effetto: Lavorazione del terreno Selezione non più “naturale”

Cereali selvatici nellamezzaluna fertileCereali coltivati nella mezzaluna fertileProbabilmente laraccolta di cereali per latrasformazione del semein farina è molto piùantica. La rivoluzione sirealizza nel momento incui parte del seme vienetrattenuto per la seminaLa selezione operata dall’uomo

La selezione fatta dall’uomoche effetti ha sulla pianta?Avena coltivataAvena selvatica

Un bel carattereSpighetta in una pianta matura:i semi cadono a terra entro pochigiorni.Spighetta in una pianta matura:i semi rimangono per anniattaccati alla spighetta. Il lorodistacco richiede un trattamentovigoroso (trebbiatura).

La sindrome da domesticazione: Dispersione/trattenimento del seme Seme dormiente/non dormiente Harvest Index basso (0,2-0,3) / alto (0,5-0,7) Alto/basso contenuto in sostanze tossiche Tempistica della fioritura Portamento a cespuglio o compatto Alterazioni nella riproduzione e fertilità

The major centers of primary domestication and dates for the earliest domesticationof various plant and animal species.Price T D PNAS 2009;106:6427-6428©2009 by National Academy of SciencesI maggiori centri di domesticazione

I movimenti delle colture tra i continentiLa globalizzazione è sempre esistita!Se il protocollo di Cartagena fosse stato introdotto3000 anni fa, le agricolture (e le cucine) dei vari paesisarebbero molto più povere (e anche noi)

Spighe di orzo murino (selvatico, a sinistra) e coltivato (a destra) amaturità. Quella del selvatico è completamente disarticolata.

Silique di Arabidopsis wt (sopra) e del mutante seedstick (sotto). La mutazioneimpedisce la dispersione del seme.Immagine cortesia di I. Roig Villanova, Università di Milano

Dormienza-“… un meccanismo che previene la germinazione diun seme nei momenti inopportuni” (Vivrette, SeedTechnologist Training Manual, Chap. 9)- “…l’assenza di germinazione di un seme intatto evitale in condizioni che favoriscono la germinazionedentro una determinata finestra di tempo”. (Hilhorst,1995)aspetto positivoaspetto negativo

Spiga di mais rotta, scartata e parzialmente interrata dalla mietitrebbiadurante il raccolto

Piante di mais volontarie in un campo nei pressi diSergnano (Crema) a metà Novembre.Già danneggiate dal freddo (come si notadalle " bruciature" sulle estremità dellefoglie) e ad alta densità, queste piantemoriranno a breve

Mutante viviparo di mais in cui circa ¼ dei semipresenta radici e germoglio in crescita, nonostantesiano ancora sulla spiga.Immagine cortesia di G. Gavazzi (Univ di Milano)

Resto di una spiga di mais caduta per terra.

Differenze selvatico/coltivato:Aumento delle particommestibili

Rosa canina e rosa coltivata

Le piante selvatiche resistono a condizioni difficili

Frutti di Solanum sodomeaeum e S. malacoxylon. Quest’ultimo causala calcificazione di cuore, reni e polmoni nel bestiame che se ne ciba.

Le piante coltivate sono deboliLe piante coltivate hanno seri problemi disopravvivenza negli ambienti naturaliLa patata è divorata dalla dorifora

Se le piante coltivate fossero naturali...Passaggio che richiede moldo sudore e tecnologiaPassaggio spontaneo

Conseguenze della sindrome dadomesticazione: Le colture non sopravvivono senza l’uomo!! Le colture sono velocemente sopraffatte dalleinfestanti Le colture sono geneticamente modificate La selezione naturale e quella operata dall’uomovanno in direzioni opposte ed incompatibili Occorre proteggere le colture L’uomo è sempre andato alla ricerca di soluzioni(anche genetiche) Fermare la ricerca è lo scambio è pura follia...

P1F2P2Segregazione dei caratteri nella popolazione F2 dell’incrocio di duevarietà di riso.Immagine per gentile concessione di I. Selvaraj, Vellore University (India).

P1 P2 F1 F2 F10Vigore ibrido nel mais: spighe prodotte da due linee parentali diverse (P1 e P2), dall’ibrido F1, da una piantadella seconda (F2) e della decima generazione (F10). In F2 e F10 le spighe sono rappresentative dellapopolazione. Immagine cortesia di P. Landi e M.C. Colalongo (Università di Bologna)

Triticale – una nuova specieFrumento duroTriticum turgidumSegaleSecale cerealetriticaleX TriticosecaleIbridoXColtura embrionie duplicazione deicromosomi perrecuperare lafertilitàBreeders have combined durum wheat and rye to produce triticale, which has alarger gene pool than is present in either of the parent crops.photos compliments of Calvin Qualset, UC Davis

Triticale: una speciecreata dall’uomo1873 Il botanico scozzeseA. S. Wilson incrocia frumentoe segale. I semi fruttodell’incrocio sono però sterili1937 Per mezzo dellacolchicina si riesce araddoppiare il numero deicromosomi (e quindi dei geni)1970-80 Rilasciate leprime varietà di triticale per lacoltivazione2009: 4 milioni di ettaricoltivati a triticale

Pool genico del pomodoro: espansione tramitecolture cellulariS. ochranthum, S. juglandifoliumS. lycopersicoides, S. sitiens,L. chilense, L. peruvianumL. chmielewskii, L. hirsutum,L. parviflorum, L. pennellii,L. cheesmanii, L. pimpinellifoliumL. esculentum(tomato)* Sexually Compatible ** Hybrids via embryo culture ** and/or other methods ** Hybrids produced via somatic hybridization *Seme, callo da embrione erigenerazione di piante ibrideUlteriore espansione per ibridazione somaticaimage modified from Roger Chetelat, UC Davisphotos by Bruce Thomas, UC Davis

Geneticamente Modificato?Le mutazioni sono relativamente frequenti e spontanee in naturaLe mutazioni sono eventi “istantanei” successivamente sottoposti a selezione

nessun organismo scientifico indipendente ha mai escluso ricadute sullasalute di produzioni geneticamente modificate (risoluzione comm. Agric.)

100m radiusUso di raggigamma perprodurrenuove varietà89 TBqCo-60 source at the centerShielding dike 8m highInstitute of RadiationBreedingIbaraki-ken, JAPANhttp://www.irb.affrc.go.jp/Conclusione: molti metodi “innaturali” e“grossolani” sono usati nello sviluppo varietale

Vecchi problemi Fattori di perdita di produzione: biotici e abiotici Biotici: infestanti, insetti e microrganismi (-10% ciascuno) Abiotici: Luce, acqua, temperatura, nutrienti... (piùrilevanti, ma più difficili da controllare)Sono possibili nuove soluzioni?

Varietà di avena tolleranti (a sinistra) e sensibili (a destra) al gelo.Immagine per gentile concessione di M. Stanca, foto di R. Alberici(CRA Fiorenzuola D'Arda, PC).

Anche i cetrioli hanno dei problemiFiore femminile del cetrioloImmagini cortesia di L. Colombo (Unimi)

Uno degli insetti patogeni più aggressivi che danneggianole coltivazione dei cetrioli nelle serre (Canada e USA) èFrankliniela occidentalis (tripide)Western flower thripsFrankliniella occidentalishttp://bugguide.net/node/view/252440/bgimage

Ciclo vitale di Frankliniella occidentalis Incontro AccoppiamentoAdultouovaLarveFiore femminilePupeImmagini cortesia di L. Colombo (Unimi)

Mutante Green petals: B (CUM26)BA CS S ---C1 2 3 4cum26Petali sepaliImmagini cortesia di L. Colombo (Unimi)

totaldamagemm 28000Fogliebasali200thripslarvaetotaldamagemm 28000Foglieapicali200thripslarvae40001004000100C0wtgp mutant0D0wtgp mutant0l’ingegneria genetica è più mirata, predicibile, veloce e meno costosaWild-typeGreen petalsmutant

In alto a sinistra pomodoro convenzionale, a destra varietà transgenica con un gene diresistenza allo stress abiotico; sotto i corrispondenti raccolti. Le piante sono state cresciutein condizione identiche e irrigate con acqua salata. Immagine cortesia di Evogene.

Campo sperimentale con la varietà di riso Swarna (in primo piano) sensibile allasommersione. In secondo piano la varietà Swarna SUB1 con il gene SUB1 checonferisce tolleranza.Immagine per gentile concessione dell’IRRI (Los Banos, Filippine)

ab(a) Sintomi del virus del mosaico giallo del fagiolo. (b) Porzione di campo sperimentale confagioli transgenici resistenti (in alto) e convenzionali (in basso).Immagini per gentile concessione di Francisco Aragao, EMBRAPA, Brasilia (Brasile)

ab(a) Patate trattate e (b) non trattate con fungicidi contro la Phytophtora.

Patata convenzionale sensibile (a sinistra) e transgenica (a destra) inoculate con laperonospora. Il costrutto inserito porta il gene il gene RB di S. Bulbocastanum checonferisce resistenza alla Phytophtora.Immagine cortesia di J. Helgeson, University of Wisconsin (USA).

Mele resistenti alla Venturia sviluppate tramite incrocio(varietà Gold Rush).Immagine cortesia di D. Bassi, Univ. di Milano.

Melo resistente alla VenturiaPermesso per la sperimentazione in campo NEGATO(principio di precauzione)Frutto della ricerca pubblica italiana per rendere l’agricoltura più sostenibilehttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:Schurft_bij_appel_(Venturia_inaequalis_on_Malus_domestica_'Schone_van_Boskoop'.jpg Fungus causing most important apple disease Harvest losses up to 100%Commercial orchards can require 15 to 20 fungicidetreatments /year

Chicchi di riso convenzionale (a sinistra) e Golden rice (a destra).Immagine per gentile concessione del prof. I. Potrykus, Svizzera.

Varietà transgenica di mais arricchito in provitaminaA, folato e ascorbato (in basso) e varietàconvenzionale (in alto). A fianco i rispettivi chicchi in sezione.Immagine cortesia di P. Christou, Univ. Lleida (Spagna)

Fiore di colza wt (a sinistra) o transgenico con i petali modificati in sepali.Immagine per gentile concessione di M. De Block, Bayer Bioscience, Gent (Olanda).

Ibrido di mais convenzionale tollerante (a destra) onon tollerante (a sinistra) alla siccità.Foto cortesia di Pioneer Hi-Bred, USA.

abPrugno infetto da virus della Sharka (PPV).Il virus ha causato circa 10 Miliardi di € didanni negli ultimi 30 anniPiante resistenti al virus sono state sviluppateda circa 20 anni, ma l’Austria e l’Europa nonhanno mai permesso la loro sperimentazionein campo.Immagine cortesia di M. Bulatovic-Danilovich, Michigan State University (USA).

http://www.suntory.com/news/2004/img/8826.jpgVarietà transgenica di rosa viola

Prima della coltivazione occorreottenere un permesso sulla basedi documentazione scientificaVarietà transgenicaVarietà convenzionaleImmagini cortesia di A. McHughen (Canada)

Qualche mito transgenico• Sono un rischio per la biodiversità• Innaturalità• L’ingegneria genetica è intrinsecamentepericolosa• Sono un beneficio solo per le multinazionali• Non aiutano ma anzi danneggiano i PVS• Comportano solo rischi e nessun beneficio• ...

Il Grande Mito del mais:Il mais Bt contaminerà la biodiversità nel centro di origine mettendoa rischio la sovranità alimentare di centinaia di milioni di personePannocchie di mais bianco, nero e giallo stese ad asciugare sui tetti delle case di San JuanOstuncalco, Guatemala. I contadini sanno come mantenere l’identità delle diverse varietàFoto: cortesia di Eduardo Roesch

Foto: cortesia di W. Parrott, Università della Georgia, AL (USA)Pannocchie raccolte nei campi in Guatemala; le varietà locali si incrocianoNon per questo le varietà hanno perso la loro identitài contadini sanno bene come mantenere l’identità delle diverse varietàIl genoma del “Palomero Toluqueno” (varietà indigena) è 78% del B73

Mito: “I transgenici sono innaturali mentre le piante convenzionalisono naturali e non sono modificate dal punto di vista genetico”Nuovi geni vengono continuamente creati. In riso hanno identificato 898 retrogeni,55% sembrano funzionanti e 35% sono chimere (costruiti a partire da geni diversi).La mutazione Wp in soia ha semi piùgrandi (22%), più proteine (4%) e i fiorirosa pallido. La mutazione è dovuta a unretrotransposone, inserito in una calconesintasi, che ha catturato 5 esoni da 4 genidifferenti fusi in un nuovo geneSono meglio i geni creati consciamente o quelli creati inconsciamente (dalla natura)? Relazione alla PAS di W. Parrott

La transgenesi è un processo naturaleIl metodo più comune sfrutta batteri che normalmente introducono geni nelle pianteLa variazione genetica (naturale o indotta) procede attraverso mutazione & in-delEsempi di calli (e piante) transgenichenaturali: contengono geni di batteri

I transgenici hanno benefici per i PVS?• Molti transgeni sviluppati apposta per loro.es.: golden rice, seme di cotone reso commestibile,cassava con meno glucosidi cianogenici e più proteine...• I brevetti non sono una barrierasignificativa• La normativa invece è LA barriera piùrilevante, spesso insormontabile per laricerca pubblica

Mais Bt: grossi benefici potenziali per i PVSMais convenzionale (a sinistra) con evidenti rosure da piralide e infestazionidi fusarium. Il mais Bt (a destra) risulta più sano.

I funghi cresconosulle feriteFumonisin B1, B2 and B3 are1. Cancerogene (liver, kidney, esophagus)2. Teratogene (neural tube defects)3. ritarLa piralide danneggiala pianta di maisInfection by FusariumProduzione di micotossine(es. fumonisine)

Marasas et al. (2004)Loss of Sphingomyelin means a reducedamount of folate transporter and folate uptakeSphingomyelin is requiredfor GPI-anchored proteinsFolate transporterFumonisins inhibitsphingolipid biosynthesisReduces theformation ofsphingomyelinIl legame tra consumo di mais contaminato con fumonisine, la ridotta assunzionedi folato e l’insorgere di difetti del tubo neurale (spina bifida) è forte

Quetzaltenango has a mostly indigenous population thatconsumes high amounts of maize as their staple foodIncidence of neural tube defects(NTD per 10,000 live births)General U.S. popul.:

Spina bifida (a common form of NTD)Spina bifida (Latin: "split spine") is a developmental birth defect caused by theincomplete closure of the embryonic neural tube. Some vertebrae overlying thespinal cord are not fully formed and remain unfused and open. If the opening islarge enough, this allows a portion of the spinal cord to protrude through theopening in the bones. There may or may not be a fluid-filled sac surrounding thespinal cord. Other neural tube defects include anencephaly, a condition in which theportion of the neural tube which will become the cerebrum does not close, andencephalocele, which results when other parts of the brain remain unfused.The incidence of spina bifida can be decreased by up to 75% when daily folicacid supplements are taken prior to conceptionhttp://en.wikipedia.org/wiki/Spina_bifidahttp://www.scienceclarified.com/images/uesc_02_img0090.jpg

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Spina_bifida_side.jpghttp://neuropathology.neoucom.edu/chapter11/images11/11-2al.jpg

Field trials in FranceGrain levels of FB1 and B2 at harvest in Bt andnon-Bt (isogenic) maize plots for 2005 and 2006Il mais Bt riduce significativamente il contenuto di fumonisine perchè riduce il danno da piralideRed bars: 4000 ppb threshold (EU Rule)Folcher et al. (2010) Agron.Sustain. Dev. 30:711–719

20Produzione (seme o fibra) (Mt)1816141210864dati FAOArea (Mha)Produzione cotone (Mt)Resa fibra642Resa fibra (q.li/ha)2Fibra di cotone (Mt)01988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 20100Produzione e resa del cotone in India (1990-2010)

Mito: “buono perché naturale”March 27, 1925 340-341http://depthofprocessing.blogspot.com/2009/05/are-potato-peels-nutritious.htmlPoisoning and Toxicology Handbookby Leikin & Paloucek 4th edition,Informa Health Care, 2007ISBN 1420044796, 9781420044799http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Potato_sprouts.jpg Relazioni di Chassy e Morandini

http://www.poppyseedtea.com/Poppy seed tea can kill youConclusione: le piante e i cibi da esse derivaticomportano rischi mortali (che accettiamo). Perché chiediamo sicurezza assoluta ai transgenici?

Non solo la natura nonè buona di per sè……ma è stata storicamente lasorgente di un gran numerodi veleni, farmaci, principiattivi…Segale contaminata dalfungo Claviceps purpurea

The P38 and the appleA true desire, when does not come to terms with reality,but follows the path of irrational utopia, turns into lieand can only end up in murderous madness and selfdestruction.S. Allevato e P. Cerocchi (2009)“La P38 e la mela”, publ. ITACA, p.173Un desiderio vero, quando non fa i conti con la realtà,ma imbocca la strada dell’utopia irrazionale, diventamenzogna, e non può che condurre alla follia omicida eall’autodistruzione.S. Allevato e P. Cerocchi (2009) “La P38 e lamela”, ed. ITACA, p.173

ReferenzeArticoli divulgativi:• http://www.ilsussidiario.net/Autori/Archivio/911/Piero-Morandini/• http://www.zenit.org/article-24804?l=italian• http://www.zenit.org/article-19949?l=italian• Articolo su “Nuova Secondaria” http://www.ecohysteria.net/?p=1740oppure a www.lascuola.it/getfile.php?i_filesystem_id=585 (p42)• Volume di New Biotechnology con gli atti del convegnoorganizzato dalla Pontificia Accademia delle scienze in Vaticano(2009): http://www.sciencedirect.com/science/journal/18716784/27/5specialmente le relazioni di Parrott, Chassy, Gressel, Morandini...

Full bibliography of the opensource volume of NEWBIOTECHNOLOGY, Elsevier 27/5,p. 445-718, November 30, 2010PUBBLICITA’All published papers, statements and conferencepresentations in:http://www.sciencedirect.com/science/issue/43660-2010-999729994-2699796It must be understood, that statements by theparticipants regarding the event do not constitutethe opinion of the Vatican or the PontificalAcademy of Sciences.The official information, beyond any interview, islaid out in the English version of the ‚Statement’agreed upon unanimously by all participantshttp://www.ask-force.org/web/PAS-Statement-English.pdfand in additional 15 world languages,see link above For interviews contact Prof. em.Ingo Potrykus ingo@potrykus.ch or Prof. em. KlausAmmann, klaus.ammann@ips.unibe.chor anybody else from the participants list:http://www.ask-force.org/web/Participants-List-2010.pdf

Libri,siti e documenti utili• “OGM o non OGM? Come comportarsi con gli alimentigeneticamente modificati” di A. McHughen, Centro scientifico Editore• FAQ R. Lombardia http://www.siga.unina.it/circolari/Fascicolo_OGM.pdf• Consensus document http://www.aissa.it/Consensus2006.pdf• Consensus Sicurezza http://www.siga.unina.it/circolari/Consensus_ITA.pdf• http://www.salmone.org/• http://www.biotecnologiebastabugie.blogspot.com/• http://www.nap.edu/openbook.php?isbn=0309092094• http://www.accademiaxl.it/documenti_pdf/Sintesi%20del%20Rapporto.pdf• http://www.accademiaxl.it/documenti_pdf/Le%20Biotecnologie.pdf