Fagioli resistenti grazie alla moderna selezione vegetale
I ricercatori dell'ETH svolgono un ruolo chiave in un metodo che consente la selezione rapida e mirata di fagioli resistenti alle malattie in diverse regioni del mondo. In questo modo, sponsorizzano il miglioramento della sicurezza alimentare degli agricoltori autosufficienti dei Paesi tropicali.
![Un metodo di selezione genetica aiuta gli allevatori africani a creare fagioli resistenti a un fungo. (Immagine: Georgina Smith / CIAT)](/de/news-und-veranstaltungen/eth-news/news/2019/09/verbesserte-bohnenzucht/_jcr_content/news_content/fullwidthimage/image.imageformat.930.1174823158.jpg)
I fagioli sono uno degli alimenti base più importanti per molti piccoli agricoltori e coltivatori autosufficienti in Africa e America Latina. Queste fasce della popolazione spesso non possono permettersi la carne. I fagioli sono ricchi di proteine e minerali e saziano. Di conseguenza, questi legumi vengono consumati ogni giorno a ogni pasto.
Le malattie delle piante, tuttavia, riducono gravemente il raccolto in molti luoghi. In particolare, un fungo che causa la temuta malattia della macchia fogliare angolare provoca perdite di raccolto fino all'80%, soprattutto in Africa, dove i piccoli agricoltori spesso non hanno accesso ai pesticidi e non sanno come applicarli.
Allevamento mirato
In collaborazione con Bodo Raatz e il suo team del Centro Internazionale per l'Agricoltura Tropicale (CIAT), i ricercatori dell'ETH del gruppo di Bruno Studer, professore di selezione molecolare delle piante, hanno studiato la resistenza genetica naturale dei fagioli alla macchia fogliare angolare. Grazie alle loro scoperte, le varietà di fagioli resistenti potranno essere selezionate più rapidamente e in modo più mirato.
Il fulcro del nuovo metodo consiste nel raccogliere un profilo genetico dei fagioli potenzialmente adatti alla selezione di nuove varietà resistenti. Questo profilo fornisce informazioni in anticipo sulla possibilità che la progenie risultante dall'incrocio di due varietà sia resistente a vari ceppi del fungo patogeno presenti localmente (i cosiddetti patotipi).
Profilo genetico di 316 varietà create
Michelle Nay, che ha realizzato il progetto come parte della sua tesi di dottorato sotto la guida di Bruno Studer, ha iniziato raccogliendo una collezione di semi di fagiolo il più possibile diversificata dalla collezione di semi del CIAT. La collezione di Nay comprendeva 316 varietà diverse con caratteristiche rilevanti contro il fungo per un'ulteriore selezione.
![Vista ingrandita: la prima autrice Michelle Nay al lavoro in un campo sperimentale. (Immagine: zVg M.Nay)](/de/news-und-veranstaltungen/eth-news/news/2019/09/verbesserte-bohnenzucht/_jcr_content/news_content/textimage_1142746471/image.imageformat.text50percent.1140607465.jpg)
Nay ha poi piantato i fagioli della sua collezione in Uganda e in Colombia, sia in campo che in serra. In questo modo, ha voluto scoprire se e come le diverse varietà reagiscono ai rispettivi ceppi del fungo nocivo nei rispettivi Paesi e quali geni conferiscono le resistenze.
Inoltre, la ricercatrice ha creato un profilo genetico ad alta risoluzione di ciascuna delle 316 linee di fagioli basato sulle variazioni del materiale genetico, i cosiddetti marcatori genetici, e ha identificato i marcatori che si verificano solo nei fagioli resistenti. I marcatori sono stati utilizzati per prevedere quali prodotti dell'incrocio sarebbero stati resistenti a quali ceppi fungini di un Paese e quali no.
Progressi nell'allevamento convenzionale
"Il nostro metodo accelera enormemente la selezione", afferma Studer. Si tratta di un importante passo avanti, poiché in precedenza si dovevano incrociare varietà diverse più o meno a caso e ogni singola pianta doveva essere sottoposta a test di resistenza. Grazie ai profili genetici, è ora possibile valutare se la progenie è resistente. "Questo è di enorme aiuto per la selezione dei fagioli e una buona notizia per le persone che hanno urgente bisogno di fagioli".
Studer ritiene inoltre che la selezione di fagioli resistenti alle malattie contribuisca a ridurre l'uso di pesticidi. Oggi in America Latina si usano molti pesticidi per la coltivazione dei fagioli, ma in Africa orientale se ne usano pochissimi perché gli Umwelt und Geomatik spesso non ne hanno accesso. "Con i fagioli resistenti, possiamo prendere due piccioni con una fava: gli agricoltori dell'America Latina hanno bisogno di meno pesticidi, mentre gli Umwelt und Geomatik possono raccogliere di più, anche senza pesticidi".
Tecnologia semplice e conveniente
Le sementi ottenute da questo progetto vengono distribuite dal CIAT a diverse organizzazioni partner, che forniscono le varietà ottenute agli agricoltori. Anche la tecnica di analisi per la determinazione dei marcatori genetici è relativamente semplice e poco costosa, tanto da poter essere utilizzata dai programmi di scienze agrarie dei rispettivi Paesi. Analizzare un marcatore genetico costa meno di 20 centesimi, dice Nay. Anche i laboratori dei Paesi poveri possono permetterselo. Inoltre, tutto ciò che viene prodotto nell'ambito di questo lavoro è in apertura. "Questo ci permette di raggiungere proprio le persone che hanno davvero bisogno di accedere a queste risorse", sottolinea Nay.
I collaboratori e Studer hanno lavorato a stretto contatto con il CIAT per questo progetto. Il CIAT gestisce un vasto programma di selezione in Colombia e decide di avere la più grande collezione di semi al mondo, con diverse migliaia di varietà di fagioli. Nel giardino varietale del CIAT in Colombia, vengono prodotte nuove varietà utilizzando incroci convenzionali, i semi vengono testati e messi a disposizione degli allevatori in Africa per l'ulteriore selezione tramite l'organizzazione partner "Pan-Africa Bean Research Alliance".
In un progetto successivo, Studer e il suo gruppo svilupperanno ulteriormente il metodo di selezione in collaborazione con il CIAT e con il supporto del World Food Systems Centre dell'ETH di Zurigo. Mentre in precedenza i ricercatori si erano concentrati sui marcatori molecolari di una malattia, il nuovo progetto adotta un approccio più olistico e cerca di prevedere il maggior numero possibile di caratteristiche delle piante sulla base dei profili genetici.
Questo progetto è stato sostenuto finanziariamente dalla Fondazione Sawiris per lo sviluppo sociale.
Fagioli: la "carne dei poveri"
-
In molte zone dell'Africa i fagioli sono l'alimento base. (Immagine: Georgina Smith / CIAT) -
La malattia della macchia fogliare angolare riduce massicciamente il raccolto di fagioli. ( Immagine: M.Nay/ETH di Zurigo)
-
Esiste un gran numero di varietà di fagioli in tutto il mondo. (Immagine: M.ETH di Zurigo)
Letteratura di riferimento
Nay MM, Mukankusi CM, Studer B, Raatz B: Gli aplotipi al locus Phg-2 determinano la patotipo-specificità della resistenza alla macchia fogliare angolare nel fagiolo comune. Frontiers in Plant Science, 2019. DOI: pagina esterna10.3389/fpls.2019.01126