Il mais moderno coltivato veniva addomesticato da teosinte, un'erba antica, per oltre 6,000 anni attraverso l'allevamento convenzionale. Nicole Rager Fuller, National Science Foundation

Dal momento che i biologi di 1980 hanno utilizzato l'ingegneria genetica per esprimere nuovi tratti nelle piante coltivate. Negli ultimi anni 20, queste colture sono state coltivate su oltre un miliardo di ettari negli Stati Uniti e nel mondo. Nonostante la loro rapida adozione da parte degli agricoltori, le colture geneticamente modificate (GE) restano controverse tra molti consumatori, che a volte hanno trovato difficoltà ad ottenere informazioni accurate.

Il mese scorso le Accademie Nazionali degli Stati Uniti di Scienze, Ingegneria e Medicina hanno rilasciato un recensioni di 20 anni di dati riguardanti le colture GE. La relazione conferma in gran parte i risultati di precedenti rapporti delle accademie nazionali e recensioni prodotte da altre importanti organizzazioni scientifiche in tutto il mondo, tra cui il Organizzazione Mondiale della Sanità e la Commissione europea.

Io diretto a di laboratorio che studia il riso, una coltura alimentare di base per metà della popolazione mondiale. I ricercatori nel mio laboratorio stanno identificando i geni che controllano la tolleranza allo stress ambientale e alla resistenza alle malattie. Usiamo l'ingegneria genetica e altri metodi genetici per capire la funzione dei geni.

Sono assolutamente d'accordo con la relazione della NAS secondo cui ogni coltura, allevata convenzionalmente o sviluppata attraverso l'ingegneria genetica, dovrebbe essere valutata caso per caso. Ogni coltura è diversa, ogni tratto è diverso e anche le esigenze di ogni agricoltore sono diverse. Più progressi nel miglioramento delle colture possono essere fatti usando sia l'allevamento genetico convenzionale che l'ingegneria genetica rispetto all'utilizzo di entrambi gli approcci.

Convergenza tra biotecnologia e allevamento convenzionale

Nuovi strumenti molecolari stanno offuscando la distinzione tra i miglioramenti genetici fatti con l'allevamento convenzionale e quelli fatti con i moderni metodi genetici. Un esempio è la selezione assistita da marcatori, in cui i genetisti identificano i geni o le regioni cromosomiche associate ai tratti desiderati dagli agricoltori e / o dai consumatori. I ricercatori quindi cercano specifici marcatori (schemi) nel DNA di una pianta associati a questi geni. Usando questi marcatori genetici, possono identificare efficientemente le piante che trasportano le impronte genetiche desiderate ed eliminare le piante con genetica indesiderabile.

Dieci anni fa i miei collaboratori e io isolato un gene, chiamato Sub1, che controlla la tolleranza alle inondazioni. Milioni di coltivatori di riso nel Sud e Sud-Est asiatico coltivano riso in regioni soggette a inondazioni, quindi questa caratteristica è estremamente preziosa. La maggior parte delle varietà di riso morirà dopo tre giorni di completa immersione, ma le piante con il gene Sub1 possono resistere a due settimane di completa immersione. L'anno scorso, quasi cinque milioni di agricoltori coltivarono varietà di riso Sub1 sviluppate dai miei collaboratori al International Rice Research Institute utilizzando l'allevamento assistito da marker.

In un altro esempio, i ricercatori hanno identificato varianti genetiche che sono associate con l'insonnia (indicata come "polled") nei bovini - un tratto comune nelle razze da carne ma raro nelle razze da latte. Gli allevatori ordinano abitualmente i bovini da latte per proteggere i loro conduttori e impedire che gli animali si danneggino a vicenda. Perché questo processo è doloroso e spaventoso per gli animali, esperti veterinari hanno chiesto la ricerca su opzioni alternative.

In un studio pubblicato il mese scorso, gli scienziati hanno utilizzato il genome editing e la clonazione riproduttiva per produrre vacche da latte che portavano una mutazione naturale per l'assenza di corna. Questo approccio ha il potenziale per migliorare il benessere di milioni di bovini ogni anno.

Riduzione degli insetticidi chimici e aumento della resa

Nel valutare in che modo le colture GE influenzano la produttività delle colture, la salute umana e l'ambiente, lo studio NAS si concentra principalmente su due tratti che sono stati ingegnerizzati nelle piante: resistenza agli insetti nocivi e tolleranza agli erbicidi.

Lo studio ha rilevato che gli agricoltori che hanno piantato colture hanno progettato di contenere il tratto resistente agli insetti - basato su geni del batterio Bacillus thuringiensiso Bt - hanno generalmente subito meno perdite e hanno applicato meno spray di insetticidi chimici rispetto agli agricoltori che hanno piantato varietà non Bt. Ha inoltre concluso che le aziende agricole in cui sono state piantate colture Bt avevano una maggiore biodiversità degli insetti rispetto alle aziende agricole in cui i coltivatori utilizzavano insetticidi ad ampio spettro sulle colture convenzionali.

Colture geneticamente modificate attualmente coltivate negli Stati Uniti (IR = resistente agli insetti, HT = tollerante agli erbicidi, DT = resistente alla siccità, VR = resistente ai virus). Estensione della Colorado State UniversityIl comitato ha scoperto che le colture resistenti agli erbicidi (HR) contribuiscono a maggiori rese perché le erbe infestanti possono essere controllate più facilmente. Ad esempio, gli agricoltori che hanno piantato la colza HR hanno raccolto maggiori raccolti e ritorni, il che ha portato ad un'ampia adozione di questa varietà di colture.

Un altro vantaggio della semina delle colture HR è la ridotta lavorazione del terreno - il processo di trasformazione del terreno. Prima di piantare, gli agricoltori devono uccidere le erbacce nei loro campi. Prima dell'avvento degli erbicidi e delle colture HR, gli agricoltori controllavano le erbacce coltivando. Tuttavia, il dissodamento causa erosione e deflusso e richiede energia per alimentare i trattori. Molti agricoltori preferiscono pratiche di lavorazione del terreno ridotte perché migliorano la gestione sostenibile. Con le coltivazioni di risorse umane, gli agricoltori possono controllare efficacemente le infestanti senza lavorare.

Il comitato ha rilevato una chiara associazione tra la semina di colture di risorse umane e le pratiche agricole in riduzione nel corso degli ultimi due decenni. Tuttavia, non è chiaro se l'adozione di colture di risorse umane abbia portato a decisioni da parte degli agricoltori di utilizzare la lavorazione conservativa, o se gli agricoltori che utilizzavano la lavorazione conservativa adottassero più facilmente le colture HR.

Nelle aree in cui la semina delle colture di risorse umane ha portato a fare molto affidamento sull'erbicida glifosato, alcune erbe infestanti hanno sviluppato resistenza all'erbicida, rendendo difficile per gli agricoltori controllare le erbe infestanti usando questo erbicida. Il rapporto NAS ha concluso che l'uso sostenibile delle colture Bt e HR richiederà l'uso di strategie integrate di gestione dei parassiti.

Il rapporto discute anche di altre sette colture alimentari di GE coltivate in 2015, inclusa la mela (Malus domestica), canola (Brassica napus), barbabietola da zucchero (Beta vulgaris), papaia (Carica papaya), patata, zucca (Cucurbita pepo) e melanzana (Solanum melongena).

La papaia è un esempio particolarmente importante. Negli 1950, il virus papaya ringpot ha spazzato via quasi tutta la produzione di papaia sull'isola hawaiana di Oahu. Mentre il virus si diffondeva su altre isole, molti agricoltori temevano che avrebbe spazzato via il raccolto di papaia hawaiana.

Nel patologo vegetale hawaiano di 1998 Dennis Gonsalves ha usato l'ingegneria genetica per unire un piccolo frammento di DNA del DNA dell'anello nel genoma della papaia. Gli alberi di papaia geneticamente modificati risultanti sono stati immuni alle infezioni e prodotto 10-20 piega più frutta di colture infette. Il lavoro pionieristico di Dennis salvato l'industria della papaia. Venti anni dopo, questo è ancora il unico metodo per il controllo del virus papaya ringpot. Oggi, nonostante proteste di alcuni consumatori, 80 per cento del raccolto di papaia hawaiana è geneticamente modificato.

Gli scienziati hanno anche usato l'ingegneria genetica per combattere un parassita chiamato frutto e germogli del trapano, che preda alle melanzane in Asia. Gli agricoltori in Bangladesh spesso spruzzano insetticidi ogni 2-3 giorni, e talvolta anche due volte al giorno, per controllarlo. L'Organizzazione Mondiale della Sanità stime che circa tre milioni di casi di avvelenamento da pesticidi e oltre le morti di 250,000 si verificano in tutto il mondo ogni anno.

Per ridurre gli spray chimici sulle melanzane, gli scienziati della Cornell University e del Bangladesh hanno ingegnerizzato Bt nel genoma delle melanzane. Bt melanzana (melanzana) è stata introdotta in Bangladesh in 2013. L'anno scorso 108 Gli agricoltori del Bangladesh lo coltivarono e sono stati in grado di ridurre drasticamente gli spray di insetticidi.

Alimenta il mondo in modo ecologico

Le colture geneticamente migliorate hanno giovato a molti agricoltori, ma è chiaro che il miglioramento genetico da solo non può affrontare l'ampia gamma di sfide complesse che gli agricoltori devono affrontare. Sono inoltre necessari approcci agricoli ecologici, infrastrutture e politiche appropriate.

Invece di preoccuparci dei geni nel nostro cibo, dobbiamo concentrarci su come aiutare le famiglie, gli agricoltori e le comunità rurali a prosperare. Dobbiamo essere sicuri che tutti possano permettersi il cibo e dobbiamo ridurre al minimo il degrado ambientale. Spero che il rapporto NAS possa aiutare a spostare le discussioni oltre a distrarre argomentazioni pro / contro sulle colture GE e concentrarle sull'uso di ogni tecnologia appropriata per nutrire il mondo in modo ecologicamente basato.

Circa l'autore

Pamela Ronald, professore di Patologia vegetale, Università della California, Davis. Il suo laboratorio studia le basi genetiche della resistenza alle malattie e la tolleranza allo stress nel riso. Insieme ai suoi collaboratori, ha ingegnerizzato il riso per la resistenza alle malattie e la tolleranza alle inondazioni, che minacciano seriamente le coltivazioni di riso in Asia e in Africa.

Questo articolo è stato pubblicato in origine The Conversation. Leggi il articolo originale.

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