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ATTILIO SCIENZA Docente di viticoltura Università degli Studi di Milano
LA SFIDA DELLA RICERCA GENETICA PER CONTRASTARE
GLI EFFETTI DEL CAMBIAMENTO CLIMATICO
E DEI PARASSITI DELLA VITE
IL PARADOSSO DELLA NAVE DI TESEO E LA METAFORA DELLA TRADIZIONE ED INNOVAZIONE IN VITICOLTURA
Vite parallele di Plutarco ( 50 d.C.-120 d.C.)
AL RITORNO DAL LABIRINTO DEL MINOTAURO GLI ATENIESI CONSERVANO LA MITICA NAVE DI TESEO FINO AL TEMPO DI
DEMETRIO,UOMO POLITICO CHE GOVERNA LA CITTA’.NEL CORSO DEGLI ANNI LE PARTI VECCHIE DEL LEGNAME
VENGONO SOSTITUITE FINO AL PUNTO CHE DELLA NAVE ORIGINALE NON RIMANE PIU’ NIENTE.
L’IDENTITA RIMANE LA STESSA ? IN CHE MODO IL VECCHIO ED IL NUOVO SI INTEGRANO ?
L’IDENTITA’ NON E’ QUALCOSA DI STATICO E DI INCONTAMINATO MA UN COMPLESSO DI MUTAZIONI E
PERMANANZE,DI OSMOSI TRA IDENTICO E DIVERSO
L’INNOVAZIONE GENETICA DELLA VITE : UN
PROBLEMA IRRISOLTO
• PER LA VITE L’OPPOSIZIONE AL MIGLIORAMENTO GENETICO COSTITUISCE DA SEMPRE , UN PROBLEMA ,PER I SIGNIFICATI SIMBOLICI E LA FORZA DELLA TRADIZIONE CHE ESPRIME IL VINO.
• PER ALTRE SPECIE FRUTTICOLE ED ORTICOLE IL PROBLEMA NON ESISTE : ATTUALMENTE LA PRESENZA DEGLI INCROCI SUL MERCATO SUPERA L’80 % DEL TOTALE.
PURTROPPO NON TENGONO CONTO DELLA MIOPIA CULTURALE DI COLORO CHE HANNO LO SGUARDO RIVOLTO SEMPRE ALL’INDIETRO,DI COLORO CHE RIFIUTANO IL METODO SCIENTIFICO PER IL PROGRESSO DELLA SOCIETA’
IL PROBLEMA PRINCIPALE E’ COME VINCERE LA PAURA
DEL CONSUMATORE NEI CONFRONTI DELL’INNOVAZIONE
GENETICA
I GENETISTI NON VALUTANO I MUTAMENTI
SOCIALI,PER QUESTO SBAGLIANO LE PREVISIONI.
LE ETÀ DELL’ANGOSCIA
LA VITICOLTURA DEL FUTURO DEVE
• rispetto dell’ambiente • riduzione dell’uso di
fitofarmaci • contenimento dei costi di
produzione • salvaguardia della salute
degli operatori, dei consumatori e più in generale dei cittadini
.... rispondere a nuove esigenze:
• Cambiamento climatico • Delocalizzazione della Viticoltura • Invecchiamento genetico di varietà
e portainnesti • Crollo del consumo di vino nei
Paesi del Vecchio Mondo
.... convivere con nuove emergenze:
Viticoltura e ambiente
0
10000
20000
30000
40000
1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999
Fungicidi (Francia)
cereali vite altre colture
• La viticoltura è attività impattante sull’ambiente a livello mondiale • In Europa il 65% di tutti i fitofarmaci usati in agricoltura è impiegato in viticoltura (il 3% della superficie agraria) • Le varietà europee e loro cloni e/o incroci non hanno resistenze adeguate mentre i patogeni sono sempre più
aggressivi • I fenomeni climatici sono sempre più estremi e diffusi rendono la difesa del vigneto sempre più complessa
Ton
s d
i s.a
.
Condizioni per il successo di un vitigno resistente
• Deve possedere un profilo aromatico e polifenolico (per i rossi) di qualità comparabile o superiore a quello del genitore di vinifera o della varietà di riferimento e comunque in linea con le esigenze del mercato
• Deve coniugare tradizione ed innovazione (tradizione data dal parentale di vinifera, l’innovazione dalla introgressione dei geni di resistenza)
• Deve esprimere buone attitudini agronomiche (produttività, vigore, rusticità ecc.)
• Deve permettere una tangibile riduzione dei trattamenti fitosanitari e dei relativi costi
1998 raccolta di materiali e avvio incroci
2000 avvio degli studi di genetica sulle resistenze (mappe genetiche, selezione assistita …)
2005 avvio dell’attività di selezione agronomica
2006 costituzione dell’IGA - sequenziamento del genoma della vite
2007 inizio delle vinificazioni e valutazione dei vini
2010 valutazione delle selezioni in diversi ambienti
2013 domanda di registrazione delle prime selezioni
2015 registrazione in Italia, in Europa, negli USA ecc.
PROGETTO IGA/UNIUD / VCR I tempi del progetto
I NUOVI VITIGNI RESISTENTI ISCRITTI AL CATALOGO NAZIONALE E AUTORIZZATI ALLA COLTIVAZIONE IN VENETO E FRIULI VENEZIA GIULIA
PER LA PRODUZIONE DI VINI DA TAVOLA E IGT
FLEURTAI CABERNET EIDOS
SORELI CABERNET VOLOS
SAUVIGNON KRETOS MERLOT KHORUS
SAUVIGNON NEPIS MERLOT KANTHUS
SAUVIGNON RYTOS JULIUS
Contenuto in alcoo metilico dei vitigni a bacca bianca
0,04 0,05 0,03 0,04 0,03
0,04 0,03 0,03
0,01
0,04 0,02
0,01
0,06 0,08
0,05 0,06 0,04
0,03 0,05
0,06 0,04 0,04
0,03 0,03
0,000,020,040,060,080,100,120,140,160,180,20
FLEURTAI(34-111)
SORELI(34-113)
SAUVIGNONKRETOS(76-026)
SAUVIGNONNEPIS
(55-098)
SAUVIGNONRYTOS
(55-100)
SAUVIGNON(30-080)
ml/100ml 2012 2013 2014 2015
Contenuto in alcoo metilico dei vitigni a bacca rossa
0,18
0,14
0,19 0,19
0,16
0,19
0,17 0,17 0,16
0,23
0,16 0,16 0,17 0,17
0,16
0,12
0,19
0,13
0,15
0,09
0,14
0,17
0,08
0,20
0,10
0,15
0,10
0,14
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
CABERNET EIDOS(58-083)
CABERNET VOLOS(32-078)
MERLOT KHORUS(31-125)
MERLOT KHANTUS(31-122)
JULIUS(36-030)
MERLOT(31-103)
SANGIOVESE(72-096)
ml/100ml 2012 2013 2014 2015
Aroma Foxy
• metilantranilato e 2-aminoacetofenone responsabili dell'aroma foxy. Si presenta naturalmente nella V. Labrusca, ma sono assenti in diverse specie americane come V. riparia e V. rupestris
• Nessuna delle varietà UNIUD resistenti alle malattie presenta l’aroma foxy!
SENTORE SIMIL-FRAGOLA • è dovuto alla presenza di fureaneolo • Nessuna delle varietà UNIUD presenta contenuto di fureaneolo
superiore al livello di percezione di fragola
Potenziali mercati per i vitigni resistenti
• comprensori viticoli con condizioni climatiche favorevoli agli attacchi dei patogeni (tutti gli areali a clima temperato e piovosità superiore ai 500/600 mm annui)
• areali viticoli contigui ad estesi insediamenti abitativi anche se in climi non particolarmente favorevoli agli attacchi dei patogeni
• Paesi o regioni la cui viticoltura si è sviluppata su basi di elevata competitività di prezzo: (Spagna, Cile, Sud Africa, Sicilia, Sud della Francia) e/o cultura del vino molto lontana dalla nostra (India, Cina, Giappone)
• aziende in viticoltura biologica che della sostenibilità ambientale hanno fatto la loro mission
DIAS CON FOTO VIT.RES E NON
QUALI SONO I RESISTENTI ?
DIAS CON FOTO VIT.RES E NON
TOCAI X BIANCA
80-024
SAUV. X BIANCA
55-100
SAUVIGNON TOCAI
MAS: marker-assisted selection
IL CONTRIBUTO
DELLE SPECIE
AMERICANE E’ IL 3,15 % !!!!
UN RESISTENTE DI 4a GENERAZIONE
Posizioni Stati Membri
GERMANIA Visto che il DNA è sostan-
zialmente di Vitis Vinifera
(> 95%) allora è Vitis Vinifera
DOCG e DOC
FRANCIA Contraria all’uso del nome del
genitore «nobile» ed alla
composizione di vini a DO
ITALIA
Necessario identificare bene che si tratta di vitigni con limitazioni
alla vinificazione, a tutela del consumatore finale. NO DOC e
DOCG, accettabile IGT
Le varietà resistenti nel RNVV
416 BRONNER B.
428 REGENT N.
465 CABERNET CARBON N.
466 CABERNET CORTIS N.
468 HELIOS B.
469 JOHANNITER B.
470 PRIOR N.
471 SOLARIS B.
2009 Il primo ingresso
2013 secondo ingresso
Provincia
autonoma
Bolzano
Fondazione
E. Mach
e
Provincia
autonoma
Trento
Le varietà resistenti nel RNVV
494 MUSCARIS B.
495 SOUVIGNIER GRIS B.
497 FLEURTAI B.
498 JULIUS B.
500 SORELI B.
2014 terzo ingresso
le prima italiane
Maggio 2015
PIWI International e
Provincia autonoma
Bolzano
Università di
Udine
e
Regione Friuli
Venezia
Giulia
Agosto 2015
le altre italiane
840 CABERNET EIDOS N.
841 CABERNET VOLOS N.
842 MERLOT KANTHUS N.
843 MERLOT KHORUS N.
844 SAUVIGNON KRETOS B.
845 SAUVIGNON NEPIS B.
846 SAUVIGNON RYTOS B.
0,00
0,10
0,20
0,30
0,40
0,50
0,60
0,70
-1,5 -1 -0,5 0 0,5 1 1,5
gradevolezza
grado di attacco
botrite
P09 P37
P66 P14
P39
P16
P115
P62
P130
P43
P121
P131
MIGLIORAMENTO GENETICO PER LA TOLLERANZA ALLA BOTRITE
IASMA ECO 1 N. (Teroldego X Lagrein)
IASMA ECO 2 N. (Teroldego X Lagrein)
La vite sostenibile è a portata di mano?
Osvaldo Failla Chair Cost action FA1003 “East - West Collaboration for Grapevine Diversity Exploration and
Mobilization of Adaptive Traits for Breeding”
Università degli Studi di Milano
Resistenza in Vitis vinifera : nuove prospettive di ricerca
La Vitis vinifera ha circa 500 geni di resistenza, ma non è resistente ai patogeni importati dal Nuovo Mondo (peronospora, oidio …) in quanto non sono avvenuti processi di coevoluzione tra ospite e parassita. Nel germoplasma orientale la moltiplicazione per seme ha favorito la segregazione di alcuni caratteri di resistenza in alcuni vitigni.
Azerbaijan 50 Armenia 40 Georgia 200
Moldova 21 Russia 50 Ukraine 45
Sensibile Resistente
Peronospora: valutate 1011 accessioni
986 sensibili e 25 resistenti (resistenza da media ad alta)
23 dal Caucaso (Georgia) - 1 dai Balcani - 1 dell’Europa occidentale
18 vitigni domestici – 7 viti selvatiche
Silvia L. Toffolatti, Giuliana Maddalena, Daiana Salomoni, David Maghradze, Piero A. Bianco, Osvaldo Failla 2016 Evidence of resistance to the
downy mildew agent Plasmopara viticola in the Georgian Vitis vinifera germplasm. VITIS - Journal of Grapevine Research (in press).
Oidio: valutate 771 accessioni
Infezioni spontanee in serra: 225 senza sintomi o con sintomi modesti su
771 accessioni valutate (29%)
Provenienza Georgia e Azerbaigian
Inoculazione controllata in laboratorio: 15 resistenti su 260 accessioni
valutate (6%)
14 Georgia - 1 Asia centrale
Resistenza a 'Candidatus Phytoplasma solani', agente
eziologico di Legno Nero
Sintomi osservati in vigneti georgiani affetti da Legno Nero. Sintomi gravi (alterazioni fogliari e
disseccamenti dei grappoli; forte perdita di produzione) osservati su cultivar Chardonnay (a); sintomi lievi
(leggere alterazioni fogliari; nessuna perdita di produzione) osservati su cultivar Rkatsiteli (b) e Tsitska (c). Le
analisi molecolari hanno rivelato la presenza dello stesso tipo di fitoplasma nelle viti in figura.
QUAGLINO F., MAGHRADZE D., CASATI P., CHKHAIDZE N., LOBJANIDZE M., RAVASIO A., PASSERA A., VENTURINI G., FAILLA O., BIANCO P.A. 2016
Identification and characterization of new 'Candidatus Phytoplasma solani' strains associated with bois noir disease in Vitis vinifera L. cultivars showing a range of
symptoms severity in Georgia, the Caucasus region. Plant disease, 100, 904-915, http://dx.doi.org/10.1094/PDIS-09-15-0978-RE
Paneshi N. Ala Shany R.
Mgaloblishvili N. Mujuretuli N.
Viti selvatiche georgiane
Alcune fonti di resistenza
PREVISIONI DEL CAMBIAMENTO CLIMATICO (IPOTESI IPCC) + 2,4 ° C nel 2100
riduzioni delle precipitazioni estive + 30 % di perdita di acqua per evaporazione
CONSEGUENZE FISIOLOGICHE PREVEDIBILI raccorciamento del ciclo vegeto-produttivo
incremento della anidride carbonica alterazione del metabolismo secondario
EFFETTO DEL CAMBIAMENTO CLIMATICO SUI VIGNETI G
rad
o a
lco
lico
pro
bab
ile a
lla
ven
de
mm
ia (
% v
ol)
1860 1870 1880 1890 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010
101-14
41B
333EM
16-16C
140Ru
Berlandieri Col.
157-11
Paulsen 1103,775, 779, 1447
K5BB
Richter 99 e 110
Schwarzmann
Teleki 5c e 8B
SO4
Rupestris
Riparia
3039C
161-49
420A
34EM
44-53M
Ramsey
Dog Ridge
Golia
Fercal
Harmony
Salt Creek
Gravensac
Borner
Serie M
Le varietà da vino resistenti opportunità da scoprire - I vitigni tolleranti agli stress ambientali
110R 21%
1103P 17%
140Ru 11%
41B 1%
420A 1%
775P 3%
Altri 1%
K5bb 23%
SO4 22%
6 Portainnesti, dei 39 iscritti al Registro nazionale, fanno il 96% dei materiali categoria
base che nei prossimi anni andranno a costituire i campi marze portainnesto
Le varietà da vino resistenti opportunità da scoprire - I vitigni tolleranti agli stress ambientali
Cambiamenti climatici e nuovi percorsi tecnici sostenibili per la viticoltura
Portinnesti M : fasi del progetto
• Anni ‘80: primi cicli di incrocio ricorrente con V.Berlandieri e V.monticola e valutazione precoce fenotipica presso Università di Milano
• 2010- 2013 : la ricerca subisce un’accelerazione grazie al progetto Ager Serres (coinvolgimento Fondazioni Bancarie, Uni MI,PD, TO e PC, CRA Conegliano e FEM) con l’identificazione di alcuni geni responsabili della tolleranza alla siccità da utilizzare nella MAS e la valutazione dei nuovi portinnesti in diversi ambienti italiani
• 2014: iscrizione nel Registro Nazionale Varietà dei primi 4 nuovi portinnesti
I PORTINNESTI DELLA SERIE M
DiSAA – Università di Milano - Winegraft - VCR
Le varietà da vino resistenti opportunità da scoprire - I vitigni tolleranti agli stress ambientali
0
0,5
1
1,5
2
2,5
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
14
0R
u
11
03
P
11
0R
M2
SO4
41
B
M4
42
0A
M1
M3
kg
g VigoreProduzione ceppo
Anno 15%
Vitigno 21%
Portainnesto 20%
AnnoxPI 18%
VitignoxPI 8%
AnnoxVitigno 2%
AnnoxCVxPI 16%
Anno 22%
Vitigno 14%
Portainnesto 15%
AnnoxPI 22%
VitignoxPI 8%
AnnoxVitigno 3%
AnnoxCVxPI 16%
46%
45%
Toscana
Puglia
Influenza del Portainnesto e delle sue interazioni con
Vitigno e Anno nel determinare le prestazioni
produttive
18/12/2013 Edizioni L'Informatore Agrario S.r.l.
PIRAMIDIZZARE :
FAR CONVERGERE IN UN INDIVIDUOFAR CONVERGERE IN UN INDIVIDUO UNA RESISTENZA PROVENIENTERESISTENZA PROVENIENTE
DA PIU’ FONTI (PERONOSPORA)
FAR CONVERGERE IN UN INDIVIDUOFAR CONVERGERE IN UN INDIVIDUO PIU’ RESISTENZE PROVENIENTIRESISTENZE PROVENIENTI
DA PIU’ FONTI (PORTINNESTI)
Winegraft: il diagramma di flusso
Aziende vitivinicole mondiali
Royalties
Ipad-Lab certificazione
Università di Milano
ricerca
Vivai Rauscedo
Produzione barbatelle & vendita
Soci
Ferrari, Zonin, Banfi,
Armani Albino, Cantine Due Palme,
Claudio Quarta Vignaiolo, Bertani Domains,
Nettuno Castellare, Cantine Settesoli
Fondazione Venezia Bioverde Trentino
Nicola Biasi 49
bi stimate percv18/19 cv 19/20
M1
93.000 269.670
M2
84.000 233.190
M3
84.000 227.490
M4
68.100 163.608
totale 329.100 893.958
Superficie PMP (2016) : 12.3 Ha Produzione barbatelle innestate 16/17 :
62.000
Produzione stimata barbatelle innestate 19/20 : 895.000
Nicola Biasi
Sperimentazione dal
2017 su 15 aziende
con i vitigni :
Chardonnay
Glera
Trebbiano t.
Sangiovese
Fiano
Maceratino
Aglianico
Negro amaro
Verdicchio
Falanghina
Pinot b.
Cabernet s.
Sauvignon
STAR 50
STAR 75
I PORTINNESTI DELLA SERIE STAR OTTENUTI DA AUTOFECONDAZIONE DI BINOVA
(1990,UNIBO) DAL VIGORE RIDOTTO
LE PROSPETTIVE DEL MIGLIORAMENTO
GENETICO DELLA VITE
• 1. Identificazione dei geni responsabili per i diversi caratteri di interesse agronomico
• 2. Il miglioramento genetico assistito da marcatori (MAS) per nuove varietà da incrocio – Singoli marcatori per singoli geni: marker - assisted selection (MAS)
– Marcatori multipli per un fenotipo complesso: genomic selection
• 3. Modificazioni mirate dei geni per operare su varietà tradizionali – Crea nuova variabilità
– Mutagenesi per produrre le mutazioni desiderate: genome editing
– Approccio cisgenico
GENOME EDITING
Taglio sito-specifico
(geni di suscettibiltà )
Identificazione dei geni target nel germoplasma di vite resistente
Design dei costrutti genici per il genome
editing (CRISPR/ Cas9)
Inserimento dei costrutti in calli
di vite
Selezione delle linee clonali modificate
correttamente
Rigenerazione della pianta,
moltiplicazione e radicazione
Genome Editing Workflow – Vitis
Screening in serra del livello di
resistenza dei cloni ottenuti
Valutazione in campo del potenziale
agronomico dei cloni selezionati
Produzione e messa in
commercio dei cloni selezionati
Genome editing
Screening
VARIANTI CROMATICHE DEL PINOT NERO
COSA E’ LA BIOMIMETICA ?
COME UTILIZZARE 2,8 MILIARDI DI ANNI DI EVOLUZIONE DELLE PIANTE PER MIGLIORARE
L’ADATTAMENTO DELLA VITE AL CAMBIAMENTO CLIMATICO E PER TROVARE I GENI PER
RESISTERE ALLE MALATTIE.
(ES.GLI UNCINI DELLE BARDANA PER IL VELCRO, IL VOLO DEGLI INSETTI PER I DRONI,LE
CARATTERISTICHE DELLE PELLE DELLO SQUALO PER CREARE SUPERFICI ASETTICHE,ETC)
LA METAGENOMICA PER VALUTARE GLI ENDOFITI DELLA VITE,LO STUDIO DELLE SOSTANZE VOLATILI
PER ALLONTANARE GLI INSETTI,LA TRASMISSIONE DI VIBRAZIONI A DIVERSA FREQUENZA PER
DISTURBARE GLI INSETTI,ETC.
In Inghilterra il PINT OF SCIENCE mira a portare la scienza nei pub sorseggiando una birra per far
capire che gli scienziati non vivono in un mondo astratto . Il successo dell’iniziativa , realizzata dal
2013 è stato strepitoso !!!!! Un esempio da imitare,anche da noi,naturalmente con un bicchiere di
buon vino davanti.