Biotecnologie vegetali in agricoltura: Bacillus thuringiensis e Agrobacterium tumefaciens

L'agricoltura è stata, fin dai suoi albori e nel corso dei secoli, uno dei principali fattori dello sviluppo della civiltà umana. Attraverso il processo di domesticazione delle piante e il miglioramento delle tecniche di coltivazione, l'agricoltura ha consentito all'uomo, a partire dalla Rivoluzione Neolitica, di abbandonare il nomadismo e di creare i primi insediamenti fissi. L'obiettivo principale dell'agricoltura è sempre stato quello di soddisfare, direttamente o indirettamente, il fabbisogno di cibo da parte della popolazione umana che, soprattutto dal XX secolo in poi, ha iniziato a crescere esponenzialmente. Alla metà del secolo scorso risale la cosiddetta “Prima Rivoluzione Verde” che, attraverso la tradizionale tecnica di breeding e l'uso intensivo di fitofarmaci, pesticidi e fertilizzanti, ha portato a un notevole aumento della produzione agricola, ma non senza conseguenze negative. Per limitare i danni dell'agricoltura industriale e apportare miglioramenti genetici vantaggiosi alle colture nel rispetto dell'ambiente, gli studi scientifici si sono diretti verso le nuove frontiere delle NPBT (New Plant Breeding Techniques) e dell'ingegneria genetica, con la conseguente creazione di piante geneticamente modificate (GM). Ne è un emblema la trasformazione mediata da Agrobacterium tumefaciens, il metodo finora più utilizzato per ottenere piante geneticamente modificate a uso agricolo. Agrobacterium tumefaciens è un batterio del suolo responsabile della formazione del tumore del colletto nelle piante ed è capace di iniettare nelle cellule vegetali un frammento di DNA detto T-DNA, facente parte del plasmide Ti, il quale è successivamente incorporato nel genoma della cellula vegetale. Grazie alla possibilità di sostituire, nel T-DNA, i geni che causano il tumore con geni di interesse, A. tumefacines è diventato il metodo più efficiente per ottenere piante geneticamente modificate non solo nelle specie più ampiamente coltivate, ma anche in specie poco suscettibili all'infezione o alla successiva manipolazione, come il Carthamus tinctorius (cartamo), il Momordica charantia (melone amaro), oltre che in alcune piante da frutto. L'azione insetticida delle proteine BT ha fatto sì che i geni cry di B. thuringiensis responsabili della loro produzione fossero i primi ad essere inseriti nel genoma delle piante di interesse mediante A. tumefaciens, generando così le prime colture GM che hanno avuto rilievo nel piano di gestione integrata dei parassiti (IPM, Integrated Pest Management). Un esempio dell'impiego di queste tecniche è la trasformazione della pianta di soia, che fa sì che la pianta sia resistente a un insetto parassita molto diffuso in Cina: Holotrica parallela. Esistono molti geni cry, che differiscono per la specificità della tossina per cui codificano, tra cui il gene cry8, scoperto recentemente, su cui si è incentrata questa ricerca. Infine, l'utilizzo di A. tumefacines per apportare alle colture miglioramenti per quanto riguarda la produttività, le caratteristiche dei frutti o in cui è stata implementata la resistenza a determinati insetti parassiti, come nelle piante BT, ha indubbiamente avuto degli aspetti vantaggiosi, come la riduzione dell'inquinamento, del consumo intensivo delle risorse idriche, dell'utilizzo di pesticidi. Tuttavia, queste nuove tecniche devono affrontare numerose sfide: i costi, il pericolo di pest shift, il rischio di stimolare resistenza nei parassiti e non meno importante, la paura per la novità rappresentata dalle piante GM presente ancora in molti Paesi e spesso generata da un'informazione incompleta, che rallenta lo sviluppo di queste tecnologie che possono rappresentare un utile strumento per supportare un'agricoltura più sostenibile.