Το αμπέλι είναι ένα φυτό που θα χρειαζόταν μια «γενετική αλλαγή» για να γίνει πιο βιώσιμο και ανθεκτικό στην κλιματική αλλαγή. 

Τα ερευνητικά κέντρα στην Ιταλία που χρησιμοποιούν Τεχνολογίες Υποβοηθούμενης Εξέλιξης έχουν έτοιμες αρκετές ποικιλίες που είναι ανθεκτικές στους μύκητες και πιο κατάλληλες για ένα μεταβαλλόμενο κλίμα. 

Το αμπέλι είναι ο δεινόσαυρος της υπαίθρου μας. Πολλές ποικιλίες είναι εκατοντάδων ετών και άλλες, όπως το Traminer, ακόμη και εννιακόσια. Σε όλα αυτά τα χρόνια ο πολλαπλασιασμός τους έχει γίνει αγενώς, μέσω μοσχευμάτων. Αυτό σημαίνει ότι τα φυτά που κατοικούν στους αμπελώνες μας σήμερα είναι ουσιαστικά κλώνοι εκείνων που καλλιεργούνταν στο παρελθόν, όταν ο περονόσπορος και το ωίδιο δεν υπήρχαν στην Ευρώπη και όταν το κλίμα ήταν πολύ διαφορετικό από το σημερινό.

Όπως υπενθύμισε ο καθηγητής Attilio Scienza σε ένα συνέδριο, «επιμένουμε να καλλιεργούμε ποικιλίες που δεν είναι πλέον κατάλληλες για τον σημερινό κόσμο. Επομένως, χρειαζόμαστε μια ριζική επανεξέταση της αμπελουργίας, ξεκινώντας από τις ποικιλίες που χρησιμοποιούνται στον αγρό και καταλήγοντας στις γεωπονικές τεχνικές» . 

Ναι, γενετική. Ελάχιστα έχουν γίνει όσον αφορά τη γενετική βελτίωση των οινοποιήσιμων σταφυλιών. Και οι λόγοι είναι πολλοί. Αφενός, η δομή των ονομασιών προέλευσης έχει παρεμποδίσει το σύστημα παραγωγής, συνδέοντας συχνά την ποιότητα ενός κρασιού με μια ποικιλία σταφυλιού και όχι με μια περιοχή, όπως συνέβαινε στη Γαλλία. Οι μόνες εξαιρέσεις είναι κρασιά όπως το Chianti, το Barolo, το Trento Doc ή το Franciacorta, τα οποία είναι εμβληματικά μιας περιοχής. 

Και η Franciacorta έχει ανοίξει την αγορά σε νέα αμπέλια για να αντιμετωπίσει το μεταβαλλόμενο κλίμα, όπως η Erbamat (η οποία είναι μια παλιά ανακτημένη ποικιλία). Ενώ οι προδιαγραφές παραγωγής των κύριων ονομαστικών αξιών σήμερα απαιτούν τη χρήση της μίας ή της άλλης ποικιλίας, με ελάχιστες εξαιρέσεις. Ωστόσο, στις Άλπεις, τόσο οι Κοινοπραξίες Προστασίας του Μπορντό όσο και της Σαμπάνιας έχουν εισαγάγει κάποιες αλλαγές.

Πρέπει στη συνέχεια να λάβουμε υπόψη τις προτιμήσεις των καταναλωτών και τον φόβο, εκ μέρους των παραγωγών, για απώλεια μεριδίου αγοράς σε περίπτωση αλλαγής της ποικιλίας. Ανησυχίες, κατά τη γνώμη μου, αβάσιμες. Κατά τη διάρκεια της τελευταίας έκδοσης του Vinitaly, παρακολούθησα μια τυφλή γευσιγνωσία όπου υπήρχαν 100% κρασιά Pinot και χαρμάνια με αμπέλια Piwi. Προσωπικά δεν μπόρεσα να εντοπίσω τις φιάλες που «κόπηκαν» με τα ανθεκτικά σταφύλια. Και πιστεύω ότι πολλοί καταναλωτές δεν θα παρατηρούσαν επίσης καμία διαφορά.

 Πολλές ποικιλίες είναι εκατοντάδων ετών (Πηγή φωτογραφίας: AgroNotizie ®)

Σε κάθε περίπτωση, το αμπέλι πολλαπλασιάζεται αμετάβλητο εδώ και αιώνες, λόγω και της δυσκολίας γενετικής βελτίωσής του με την παραδοσιακή διασταύρωση, η οποία απαιτεί περίοδο έως και είκοσι ετών. Αυτό δεν σημαίνει ότι δεν υπάρχουν «νέα» αμπέλια, αποτέλεσμα παραδοσιακής βελτίωσης. Σκεφτείτε απλώς το Chardonnay ή το Cabernet Sauvignon, αλλά και το Merlot ή το Sangiovese, τα οποία σίγουρα έχουν πιο πρόσφατη ιστορία. Αλλά η αμπελουργία, σε σύγκριση με την καλλιέργεια φρούτων γενικότερα, έχει πολύ βραδύτερο ρυθμό καινοτομίας.

Ωστόσο, σήμερα οι Τεχνολογίες Υποβοηθούμενης Εξέλιξης (TΥΕ), συμπεριλαμβανομένης της cisgenesis και της επεξεργασίας γονιδιώματος, υπόσχονται να αναπληρώσουν τον χαμένο χρόνο, με στοχευμένη και ταχεία γενετική βελτίωση, ικανές να «ενημερώσουν» τις ποικιλίες σταφυλιών που αγαπάμε τόσο πολύ σήμερα χωρίς να αλλοιώσουν την ταυτότητά τους. 

Για να κατανοήσουμε την κατάσταση της έρευνας, επισκεφτήκαμε το EdiVite, ένα θυγατρικό παράρτημα του Πανεπιστημίου της Βερόνα, το οποίο ήταν το πρώτο που καλλιέργησε φυτά Chardonnay τροποποιημένα ώστε να είναι ανθεκτικά στον περονόσπορο. Στη συνέχεια, επισκεφτήκαμε το Ινστιτούτο Βιώσιμης Προστασίας Φυτών (IPSP) του Εθνικού Συμβουλίου Έρευνας (CNR) στο Τορίνο για να συναντήσουμε τους Giorgio Gambino, Irene Perrone και Chiara Pagliarani, μια ερευνητική ομάδα που εργάζεται εδώ και πολλά χρόνια για τη γενετική βελτίωση των αμπελιών. Έργο που γίνεται σε συνεργασία με την Crea Viticoltura ed Enologia του Conegliano, σε σκηνοθεσία Riccardo Velasco. Η Crea που στα κεντρικά γραφεία στο Turi (Μπάρι) εργάζεται αντ' αυτού με σταφύλια χωρίς κουκούτσια. Και τέλος, μιλήσαμε με τον Marco Stefanini, επικεφαλής του έργου γενετικής βελτίωσης του Ιδρύματος Edmund Mach, καθώς και έναν από τους ιδρυτές του Διεθνούς Συνδέσμου Piwi, ο οποίος εργάζεται εδώ και χρόνια στην επιλογή ανθεκτικών ποικιλιών αμπέλου μέσω διασταυρώσεων.

Σε αυτά τα εργαστήρια, μεταξύ άλλων τεχνικών, χρησιμοποιείται η επεξεργασία γονιδιώματος, βασισμένη στην κατασκευή CRISPR-Cas9, η οποία επιτρέπει την τροποποίηση μεμονωμένων γονιδίων με έναν πολύ συγκεκριμένο τρόπο. Και η cisgenesis, η οποία επιτρέπει τη μεταφορά ενός γονιδίου μεταξύ δύο συμβατών ειδών. 

Σταφύλια (TΥΕ), ένα ζήτημα ευαισθησίας
Όταν θέλουμε να υπογραμμίσουμε την ανάγκη να κάνουμε τα αμπέλια μας ανθεκτικά στις μυκητιακές ασθένειες, αναφέρουμε πάντα έναν αριθμό: η αμπελουργία καταλαμβάνει το 3% της καλλιεργούμενης επιφάνειας στην Ευρώπη, αλλά καταναλώνει το 65% των μυκητοκτόνων. Ένα παράδοξο που δεν είναι πλέον βιώσιμο, ούτε περιβαλλοντικά ούτε οικονομικά, ειδικά για μια καλλιέργεια πολυτελείας, όχι απολύτως απαραίτητη για την ανθρώπινη διατροφή. 

Μία από τις πιο σημαντικές πηγές καινοτομίας στις ποικιλίες στην Ιταλία είναι η EdiVite, μια θυγατρική εταιρεία του Πανεπιστημίου της Βερόνα, που ιδρύθηκε από τον Mario Pezzotti, κοσμήτορα Ιταλών γενετιστών και πρώην πρόεδρο της Ιταλικής Εταιρείας Γεωργικής Γενετικής (SIGA). Ο ίδιος ο Πετσότι φύτεψε τα πρώτα αμπέλια Chardonnay ανθεκτικά στο περονόσπορο, τα οποία αργότερα καταστράφηκαν. 

Η ομάδα του Pezzotti εργάστηκε για την καταστολή του γονιδίου DMR6, Downy Mildow Resistant 6. Υπό κανονικές συνθήκες, το DMR6 είναι ενεργό στο φυτό και συμμετέχει στη ρύθμιση της ποσότητας σαλικυλικού οξέος που υπάρχει στους ιστούς, ενός θεμελιώδους μορίου στο ανοσοποιητικό σύστημα των φυτών. Όταν το γονίδιο λειτουργεί κανονικά, μειώνει τα επίπεδα σαλικυλικού οξέος: είναι σαν να σταματά τον εσωτερικό συναγερμό του φυτού . Αυτό είναι χρήσιμο για να αποτρέψει το φυτό από το να «αντιδράσει υπερβολικά» σε ασήμαντα ερεθίσματα, αλλά είναι αντιπαραγωγικό όταν συμβαίνει μια πραγματική μυκητιακή επίθεση. Στην πραγματικότητα, ένα χαμηλό επίπεδο σαλικυλικού οξέος καθιστά το αμπέλι πιο ευνοϊκό για την είσοδο και ανάπτυξη του παθογόνου.

Το πειραματικό χωράφι με ανθεκτικά σπορόφυτα Chardonnay (Πηγή φωτογραφίας: Πανεπιστήμιο της Βερόνα)

Τώρα μπαίνει στο παιχνίδι η επεξεργασία γονιδιώματος. Χρησιμοποιώντας το CRISPR-Cas9, οι ερευνητές κατάφεραν να μεταλλάξουν το γονίδιο DMR6 με στοχευμένο τρόπο, απενεργοποιώντας το. Μόλις η δράση του DMR6 σιγήσει, το αμπέλι δεν είναι πλέον σε θέση να αναγάγει το σαλικυλικό οξύ, το οποίο επομένως παραμένει υψηλό στους ιστούς. Και τι συμβαίνει; Ότι ο μύκητας βρίσκει ένα εχθρικό περιβάλλον και δυσκολεύεται να αναπτυχθεί.

«Στο Chardonnay έχουμε μειώσει την ευαισθησία, κάτι που είναι εννοιολογικά διαφορετικό από την εισαγωγή ενός γονιδίου ανθεκτικότητας», εξηγεί ο Mario Pezzotti. «Εδώ δεν παρέχουμε στο φυτό νέα όπλα κατά του περονόσπορου, αλλά απλώς αφαιρούμε ένα φρένο στους αμυντικούς του μηχανισμούς, οι οποίοι στη συνέχεια ενεργοποιούνται ».

Αμπέλια (TΥΕ) και αντοχή σε παθογόνα
Ενώ η απενεργοποίηση των γονιδίων ευαισθησίας καθιστά τη διείσδυση του μύκητα πιο δύσκολη, αλλά εξακολουθεί να είναι δυνατή, η αντοχή είναι αντίθετα μια ενεργή διαδικασία, κατά την οποία το φυτό αναγνωρίζει τον παθογόνο παράγοντα και προσπαθεί να τον μπλοκάρει. Ένα παράδειγμα αυτής της προσέγγισης είναι τα γονίδια NLR , που υπάρχουν σε αμερικανικά είδη σταφυλιών, τα οποία έχουν γίνει προσπάθειες να εισαχθούν σε ευρωπαϊκές ποικιλίες μέσω διασταύρωσης (για παράδειγμα με τα λεγόμενα αμπέλια Piwi).

Ο όρος NLR αναφέρεται σε μια ολόκληρη οικογένεια γονιδίων ανθεκτικότητας που παίζουν βασικό ρόλο στην αναγνώριση συγκεκριμένων επιθέσεων παθογόνων, λειτουργώντας ως μοριακοί φρουροί μέσα στα φυτικά κύτταρα.

Στην πράξη, όταν υπάρχουν γονίδια NLR, τα φυτικά κύτταρα είναι σε θέση να αναγνωρίσουν την παρουσία του μύκητα και να «αυτοκτονήσουν», ένας μηχανισμός που ορίζεται ως «υπερευαίσθητη απόκριση» . Στην ουσία, το κύτταρο, για να αποτρέψει την εξάπλωση του μύκητα στους ιστούς, σταματά τις λειτουργίες του και πεθαίνει, δημιουργώντας ένα περιβάλλον καμένης γης γύρω από το παθογόνο, το οποίο επομένως δεν μπορεί να επεκταθεί. Το αποτέλεσμα είναι να εμφανίζονται μικρές νεκρωτικές κηλίδες στην επιφάνεια του φύλλου, που αντιστοιχούν στην περιοχή όπου ξεκίνησε η μόλυνση.

«Χάρη στις Τεχνολογίες Υποβοηθούμενης Εξέλιξης, και ιδιαίτερα στην cisgenesis, σήμερα είναι δυνατό να ληφθεί ένα γονίδιο NLR από ένα ανθεκτικό αμπέλι και να εισαχθεί σε μια πολύτιμη ποικιλία όπως το Chardonnay ή το Nebbiolo, διατηρώντας όλα τα οινολογικά χαρακτηριστικά αμετάβλητα , αλλά προσδίδοντάς τους ανθεκτικότητα», εξηγεί ο Marco Stefanini του Ιδρύματος Edmund Mach.

Το κύριο πλεονέκτημα των γονιδίων NLR είναι ότι, εάν λειτουργούν, μπορούν να προσδώσουν ισχυρή και ειδική αντοχή, συγκρίσιμη με ένα εμβόλιο. Υπάρχει όμως και ένα μειονέκτημα: ακριβώς επειδή η αλληλεπίδραση με το παθογόνο είναι πολύ συγκεκριμένη, τα γονίδια NLR είναι ευάλωτα στην εξέλιξη από τον μύκητα, ο οποίος μπορεί να μεταλλάξει τους τελεστές του και να διαφύγει της αναγνώρισης. Γι' αυτό σήμερα ακούμε όλο και περισσότερο για «πυραμιδισμό», δηλαδή την ταυτόχρονη εισαγωγή πολλαπλών γονιδίων ανθεκτικότητας στο ίδιο φυτό, ώστε να δυσκολευτεί το παθογόνο να ξεπεράσει όλες τις άμυνες. 

Όπως εξηγεί ο Πετσότι, «Αν το φυτό έχει μόνο μία «κλειδαριά» και ο μύκητας βρει το κλειδί, έχει νικήσει. Αλλά αν πρέπει να πιέσει τρεις ή τέσσερις διαφορετικές κλειδαριές, γίνεται πολύ πιο δύσκολο». Ο ίδιος ο Στεφανίνι επιβεβαιώνει : «Σήμερα χρησιμοποιούμε πυραμιδικούς γονείς για διασταύρωση: έχουν περισσότερα συσσωρευμένα γονίδια και οι απόγονοι δείχνουν πολύ πιο ισχυρή αντίσταση».

Από το κύτταρο στο φυτό: Η αναγέννηση του αμπελιού
Μέχρι σήμερα, είναι γνωστά αρκετά γονίδια ανθεκτικότητας και ευαισθησίας που μπορούν να επηρεαστούν. Το πρόβλημα δεν είναι τόσο η σίγηση (επεξεργασία γονιδιώματος) ή η εισαγωγή τους (cisgenesis), αλλά η αναγέννηση του αμπελιού ξεκινώντας από ένα κύτταρο. Στην πραγματικότητα, δεν συμπεριφέρονται όλες οι ποικιλίες αμπέλου με τον ίδιο τρόπο κατά τη διαδικασία αναγέννησης. Ενώ τα Chardonnay και Sangiovese έχουν καλή αναγεννητική ικανότητα, η απόκτηση επεξεργασμένων φυτών είναι ιδιαίτερα δύσκολη, για παράδειγμα, στην περίπτωση ποικιλιών όπως το Nebbiolo, οι οποίες είναι ανθεκτικές στη διαδικασία κυτταρικής αναγέννησης που αποτελεί τη βάση του (TΥΕ), τη σωματική εμβρυογένεση.

Για να μας εξηγήσουν πώς λειτουργεί αυτή η διαδικασία, είναι οι ερευνητές της ομάδας Gambino στο Cnr-Ipsp στο Τορίνο, μιας από τις πιο προηγμένες ομάδες στην Ευρώπη στον τομέα της γενετικής βελτίωσης των αμπελιών. 

Η διαδικασία της σωματικής εμβρυογένεσης στο αμπέλι ξεκινά με την παραγωγή του εμβρυογόνου κάλου από ανώριμους ιστούς ανθέων που συλλέγονται στον αμπελώνα τον Μάιο. Ο εμβρυογενετικός κάλος δεν είναι τίποτα περισσότερο από ένα σύμπλεγμα αδιαφοροποίητων κυττάρων, τα οποία θα μπορούσαμε να συγκρίνουμε με τα ανθρώπινα βλαστικά κύτταρα. Κύτταρα, λοιπόν, που διαθέτουν τις απαραίτητες ικανότητες για τη δημιουργία νέων ατόμων. Ο εμβρυογόνος κάλος χρησιμοποιείται στη συνέχεια για την απομόνωση πρωτοπλαστών.

Παραδείγματα επεξεργασμένων αμπέλων που διατηρούνται στα εργαστήρια Cnr-Ipsp (Πηγή φωτογραφίας: Tommaso Cinquemani - AgroNotizie ® )

Ο Giorgio Gambino εξηγεί: «Ο πρωτοπλάστης είναι ένα φυτικό κύτταρο από το οποίο έχει αφαιρεθεί το κυτταρικό τοίχωμα. Είναι γυμνός, εύθραυστος, αλλά αντιπροσωπεύει το ιδανικό σημείο εκκίνησης για την εισαγωγή στοχευμένων γενετικών τροποποιήσεων» . Το κυτταρικό τοίχωμα είναι στην πραγματικότητα ένα από τα κύρια εμπόδια στην εισαγωγή του μοριακού συμπλόκου CRISPR-Cas9 μέσα στο κύτταρο: χωρίς την αφαίρεσή του, αυτή η τεχνική δεν θα μπορούσε να εφαρμοστεί αποτελεσματικά, παρά μόνο μέσω της χρήσης βακτηριακών φορέων, όπως το Agrobacterium tumefaciens.

Μέσω συγκεκριμένων ενζύμων, το κυτταρικό τοίχωμα εξαλείφεται και λαμβάνεται το «γυμνό κύτταρο», του οποίου η μεμβράνη, μέσω της χρήσης ουσιών όπως η PEG (πολυαιθυλενογλυκόλη) ή η λιποφεκταμίνη, καθίσταται διαπερατή στην είσοδο της πρωτεΐνης Cas9, της μοριακής αλυσίδας και μικρών μορίων οδηγού RNA (gRNA) τα οποία μαζί σχηματίζουν ένα σύμπλεγμα υπεύθυνο για τη διόρθωση του DNA σε ένα συγκεκριμένο σημείο του γονιδιώματος. 

Ο ρόλος του οδηγού RNA είναι στην πραγματικότητα ακριβώς να καθοδηγεί τις τομές του ενζύμου Cas9 στο γονίδιο που μας ενδιαφέρει.

Σε αυτό το σημείο επεμβαίνουν οι μηχανισμοί επιδιόρθωσης του κυττάρου και μπορούν να συμβούν τρία σενάρια :

Αποκαθιστούν το γονίδιο. Σε αυτήν την περίπτωση, η επεξεργασία αποτυγχάνει.
Αποκαθιστούν το γονίδιο με τροποποιήσεις που εμποδίζουν τη λειτουργία του. Σε αυτήν την περίπτωση, το γονίδιο σιγεί (ή καταρρέει).
Αποκαθιστούν το γονίδιο με μεταλλάξεις που αλλάζουν τη λειτουργία του. Μόνο όταν αναπτυχθεί το φυτό θα είναι δυνατό να μελετηθούν οι επιδράσεις του.

Οι πρωτοπλάστες στη συνέχεια τοποθετούνται σε καλλιέργεια σε ειδικά υποστρώματα, έτσι ώστε να αναπτυχθούν σε σωματικά έμβρυα και στη συνέχεια σε νέα φυτά. «Πρόκειται για μια εξαιρετικά πολύπλοκη διαδικασία, την οποία μελετώ στη Βερόνα εδώ και σαράντα χρόνια και την οποία σήμερα μπορούμε να εκμεταλλευτούμε για την αναγέννηση του αμπελιού μετά την επεξεργασία του γονιδιώματος» , υπογραμμίζει ο Mario Pezzotti.

Πώς όμως μπορούμε να γνωρίζουμε αν τα έμβρυα έχουν το μεταλλαγμένο γονίδιο, δηλαδή αν η επεξεργασία του γονιδιώματος ήταν επιτυχής;

Οι ερευνητές προχωρούν σε εις βάθος αναλύσεις : πραγματοποιείται μια αρχική διαλογή χρησιμοποιώντας μια συγκεκριμένη τεχνική PCR που τους επιτρέπει να εντοπίσουν τα φυτά που φέρουν τη μετάλλαξη που μας ενδιαφέρει και εκείνα που δεν έχουν τροποποιηθεί. Στη συνέχεια, τα επιλεγμένα φυτά αναλύονται με αλληλούχιση DNA για να ληφθεί περαιτέρω επιβεβαίωση της μετάλλαξης που έχει συμβεί.

«Από 1 εκατομμύριο πρωτοπλάστες μπορούμε να αναγεννήσουμε μόνο χίλια έμβρυα, από αυτά λαμβάνουμε μόνο εκατό φυτά, εκ των οποίων μόνο δέκα είναι επεξεργασμένα. Είναι επομένως μια πολύ περίπλοκη και χρονοβόρα εργασία . Για να αποκτήσουμε ριζωμένα φυτά χρειάζεται περισσότερο από ένα χρόνο» , υπογραμμίζει ο Γκαμπίνο. «Αλλά αυτό δεν είναι τίποτα σε σύγκριση με τα δεκαπέντε χρόνια που θα χρειαζόταν με την παραδοσιακή αναπαραγωγή».

Από τα εργαστήρια Cnr-Ipsp(Πηγή φωτογραφίας: Tommaso Cinquemani - AgroNotizie ® )

Η χρήση πρωτοπλαστών μας επιτρέπει να επεμβαίνουμε σε ένα μόνο κύτταρο το οποίο, μετά την επεξεργασία, αναγεννά ολόκληρο το φυτό. «Αυτό είναι απαραίτητο - διευκρινίζει η Irene Perrone - για να είμαστε βέβαιοι ότι όλα τα κύτταρα του φυτού είναι γενετικά πανομοιότυπα και ότι η μετάλλαξη υπάρχει σε ολόκληρο τον φυτικό οργανισμό» . Με άλλα λόγια, αποφεύγουμε τις χίμαιρες , δηλαδή τα φυτά στα οποία υπάρχουν κύτταρα με διαφορετική γενετική κληρονομιά.

Υπάρχει μια άλλη κρίσιμη πτυχή που χαρακτηρίζει τη μέθοδο του «γυμνού κυττάρου»: η επεξεργασία πραγματοποιείται χωρίς DNA. «Για να εισαγάγουμε το σύμπλεγμα CRISPR-Cas9 δεν χρησιμοποιούμε μόλυνση που προκαλείται από το Agrobacterium tumefaciens, μια καθιερωμένη τεχνική που χρησιμοποιείται εδώ και δεκαετίες στην ανάπτυξη γενετικά τροποποιημένων φυτών», υπογραμμίζει ο Gambino.

« Στόχος μας είναι να επιτύχουμε μόνο την επιθυμητή μετάλλαξη, χωρίς την εισαγωγή εξωγενών αλληλουχιών DNA στο γονιδίωμα του φυτού που σκοπεύουμε να επεξεργαστούμε. Με βάση αυτά τα χαρακτηριστικά, τα επεξεργασμένα φυτά δεν θα πρέπει να εμπίπτουν στη νομοθεσία περί ΓΤΟ, αλλά στη νομοθεσία περί μη τροποποιημένων φυτών που συζητείται επί του παρόντος στις Βρυξέλλες».

Στο Cnr-Ipsp στο Τορίνο, οι ερευνητές εργάζονται πάνω στην επεξεργασία διαφόρων χαρακτηριστικών σε περίπου δέκα ποικιλίες σταφυλιών. Για παράδειγμα, γίνεται έρευνα στο miR482, ένα μικρό RNA ικανό να ρυθμίζει αρνητικά την έκφραση ορισμένων γονιδίων που εμπλέκονται στις κύριες αμυντικές διεργασίες των φυτών. Με άλλα λόγια, ο στόχος των ερευνητών είναι να απενεργοποιήσουν το γονίδιο που απενεργοποιεί το αμυντικό σύστημα του αμπελιού.

Όταν το παθογόνο μολύνει τους φυτικούς ιστούς, παράγει μόρια που ενεργοποιούν τη μεταγραφή του miR482, το οποίο με τη δράση του διεγείρει τις ιδανικές συνθήκες στο φυτό για την εξάπλωση του μύκητα. Σε αυτή τη συγκεκριμένη περίπτωση, ο αμυντικός μηχανισμός του αμπελιού, στην πραγματικότητα, αναστέλλεται έντονα. Για παράδειγμα, το φυτό δεν είναι σε θέση να συνθέσει βιοδραστικά μόρια κατά του παθογόνου, ούτε να δημιουργήσει φυσικά φράγματα, όπως η πάχυνση του κυτταρικού τοιχώματος.

Αλλά γιατί ένα φυτό να έχει ένα γονίδιο που διατηρεί το αμυντικό του σύστημα ενάντια στους μύκητες σε αδράνεια;

Ένας λόγος είναι ότι η διατήρηση των αμυντικών μηχανισμών σε διαρκή λειτουργία απαιτεί μεγάλη δαπάνη ενέργειας για το φυτό, η οποία, αντί να χρησιμοποιείται για την βλαστική ανάπτυξη ή την ανάπτυξη του τσαμπιού, διοχετεύεται στην άμυνα έναντι πιθανών παθογόνων μικροοργανισμών. Αναμένεται ότι η απενεργοποίηση της δράσης του miR482 θα οδηγήσει σε φυτά που είναι πιο ανεκτικά σε ένα ευρύ φάσμα παθογόνων. Ωστόσο, θα είναι σημαντικό να παρακολουθούνται τα αγρονομικά χαρακτηριστικά των αμπελώνων που λαμβάνονται για να επαληθεύονται τυχόν αλλαγές στην απόδοση παραγωγής. Και εδώ μπορούμε να εξηγήσουμε την ανάγκη να μπορούμε να αξιολογούμε τα επεξεργασμένα φυτά και στο πεδίο.

Όχι μόνο σταφύλια οινοποιήσιμα.
Επί δεκαετίες, η χώρα μας μπορεί να καυχιέται για ποικιλίες επιτραπέζιων σταφυλιών υψηλής ποιότητας, όπως τα σταφύλια Italia ή Victoria. Αυτά είναι αμπέλια ικανά να παράγουν μεγάλα, γλυκά τσαμπιά και σταφύλια με ένα αδιαμφισβήτητο άρωμα. Ακόμα και σήμερα εξάγουμε σταφύλια σε πολλές χώρες, όπως οι χώρες του Κόλπου, αλλά όχι όπως παλιά.

Οι ποικιλίες μας αντιμετωπίζουν ανταγωνισμό από ποικιλίες χωρίς κουκούτσια. Στους καταναλωτές αρέσει η ιδέα να τρώνε ένα σταφύλι χωρίς την ταλαιπωρία να φτύνουν τους σπόρους. Και μάλιστα, στα ράφια της μεγάλης κλίμακας διανομής, οι ιστορικές ποικιλίες δίνουν τη θέση τους σε άσπερμες, των οποίων η γενετική, ωστόσο, βρίσκεται στα χέρια λίγων εταιρειών, καμία από τις οποίες δεν είναι ιταλική.

Η Crea έχει το δικό της παραδοσιακό πρόγραμμα βελτίωσης για την απόκτηση νέων ποικιλιών χωρίς κουκούτσια, 100% ιταλικών, αλλά ταυτόχρονα, στα κεντρικά γραφεία στο Turi (Μπάρι), εργάζεται επίσης για την επεξεργασία των ποικιλιών Italia και Victoria ώστε να γίνουν χωρίς κουκούτσια.

Όπως εξηγεί ο Riccardo Velasco, «μέσω της επεξεργασίας γονιδιώματος αναπαράγουμε στις ποικιλίες μας τη μετάλλαξη που είναι χαρακτηριστική της σταφυλιού σουλτανίνα , της Thompson Seedless, γνωστής εδώ και πολλά χρόνια» .

Στόχος είναι, επομένως, να διατηρηθούν αμετάβλητα τα τυπικά χαρακτηριστικά των ποικιλιών Italia και Victoria, αλλά να γίνουν τα σταφύλια πιο εκτιμήσιμα από το σύγχρονο κοινό, το οποίο έχει πλέον συνηθίσει να τρώει σταφύλια χωρίς κουκούτσια. 

Η Crea of ​​Conegliano, μαζί με την Cnr του Τορίνο, εργάζεται στη συνέχεια σε πολλές άλλες ποικιλίες , όπως η Glera, η Sangiovese και η Pinot Noir, για να τις καταστήσει λιγότερο ευάλωτες στον περονόσπορο και το ωίδιο. Εκτός από το miR482, βρίσκονται επίσης σε εξέλιξη εργασίες για την απενεργοποίηση των γονιδίων MLO , τα οποία προσδίδουν αντοχή στο ωίδιο, και στο NPR3 , ένα γονίδιο που καταστέλλει βασικούς ρυθμιστές των αμυντικών αποκρίσεων των φυτών και του οποίου η επεξεργασία προσδίδει μεγαλύτερη ανοχή τόσο στο ωίδιο όσο και στο περονόσπορο. 

Το ζήτημα της κλιματικής αλλαγής
Όχι μόνο για την άμυνα, επειδή η Crea εμπλέκεται επίσης στην προσαρμογή του αμπελιού στο περιβαλλοντικό στρες , όπως η έλλειψη νερού. Οι ερευνητές έχουν στην πραγματικότητα σιωπήσει το γονίδιο GST για να διεγείρουν τη συσσώρευση αντιοξειδωτικών ουσιών και βασικών ορμονών στη φυσιολογική ρύθμιση των αντιδράσεων στο στρες, όπως το αμπσισικό οξύ, προκειμένου να καταστήσουν τα φυτά που προκύπτουν ικανά να ανέχονται καλύτερα την έλλειψη νερού. 

«Χρειάζονται σχετικά λίγα για να γίνει ένα αμπέλι ανθεκτικό στην ξηρασία, η πραγματική πρόκληση είναι να γίνει το αμπέλι ανθεκτικό, αλλά και παραγωγικό » , υπογραμμίζει ο Βελάσκο. «Όταν ένα φυτό δεν έχει αρκετό νερό, θέτει σε λειτουργία αμυντικούς μηχανισμούς, όπως το κλείσιμο των στομάτων και η διακοπή της ανάπτυξης. Αν και κάθε φυτό έχει διαφορετική συμπεριφορά, είναι δύσκολο να διασφαλιστεί ότι ο οργανισμός συνεχίζει να φωτοσυνθέτει θρεπτικά συστατικά σε ένα πλαίσιο υψηλών θερμοκρασιών και έλλειψης νερού . » 

Όλοι οι ερευνητές συμφωνούν ότι η προσαρμογή των αμπελιών στις περιβαλλοντικές πιέσεις είναι η πιο δύσκολη. Ενώ η απενεργοποίηση ενός γονιδίου για να γίνει ένα φυτό λιγότερο ευάλωτο σε έναν μύκητα είναι αρκετά απλή, η παραποίηση του συμπλέγματος γονιδίων που ρυθμίζουν τον μεταβολισμό ενός αμπελιού και την αντίδρασή του σε σύνθετες καταπονήσεις, όπως οι περιβαλλοντικές, είναι ένα εντελώς διαφορετικό ζήτημα.

Στο Ίδρυμα Edmund Mach, για παράδειγμα, εργάζονται με την cisgenesis για να εισαγάγουν στο Vitis vinifera ένα γονίδιο που μειώνει τον αριθμό των στομάτων ανά επιφάνεια φύλλου. Η ιδέα, εξηγεί ο Μάρκο Στεφανίνι, είναι να μειωθεί η δυναμικότητα ανταλλαγής αερίου του εργοστασίου, με την ελπίδα ότι θα είναι σε θέση να διαχειρίζεται καλύτερα τους υδάτινους πόρους και ταυτόχρονα να έχει καλή παραγωγή.

Τεχνολογίες Υποβοηθούμενης Εξέλιξης, ένα ρυθμιστικό μπλέξιμο
Όπως αναφέραμε στην αρχή, το αμπέλι είναι ένα φυτό που δεν έχει υποστεί καμία διαδικασία γενετικής βελτίωσης και ως εκ τούτου δεν είναι επαρκώς εξοπλισμένο για να ανταποκριθεί στις επιθέσεις παθογόνων και στις επιπτώσεις της κλιματικής αλλαγής. Τα τσάγια αποτελούν επομένως ένα χρήσιμο εργαλείο για την προώθηση αυτής της καλλιέργειας, χωρίς να αλλοιώνεται η ταυτότητά της. 

Υπάρχουν, ωστόσο, ορισμένα κανονιστικά προβλήματα . Καταρχάς, μέχρι οι Βρυξέλλες να δώσουν το πράσινο φως στον κανονισμό για τους μη τροποποιημένους οργανισμούς (NGT) , τα φυτά που παράγονται με Τεχνολογίες Υποβοηθούμενης Εξέλιξης (TΥΕ) θα εξομοιώνονται με τους ΓΤΟ και, ως εκ τούτου, στην πραγματικότητα, θα απαγορεύονται στην Ευρώπη. Δεύτερον, για να προστατεύεται μια νέα ποικιλία από τα φυτικά δικαιώματα, πρέπει να είναι διακριτή από την γονική ποικιλία προέλευσής της.

Ο Francesco Mattina, πρόεδρος του Κοινοτικού Γραφείου Φυτικών Ποικιλιών (CPVO), τον οποίο ρωτήσαμε σχετικά με αυτό το ζήτημα, δήλωσε ότι η εισαγωγή ανθεκτικότητας αρκεί για να δώσει το δικαίωμα καταχώρισης μιας νέας ποικιλίας, αλλά σε αυτήν την περίπτωση το πρόβλημα θα μετατοπιστεί στις κοινοπραξίες προστασίας, οι οποίες θα πρέπει να τροποποιήσουν τις δικές τους προδιαγραφές για να εισαγάγουν τις νέες ποικιλίες, ακόμη και αν είναι γενετικά ουσιαστικά ίδιες με αυτές που χρησιμοποιούνται σήμερα.

Δεδομένα ανθεκτικότητας ποικιλιών που αναπτύχθηκαν από την EdiVite (Πηγή φωτογραφίας: Πανεπιστήμιο της Βερόνα)

Ας πάρουμε ένα παράδειγμα. Ενώ σήμερα οι κανονισμοί παραγωγής για το Barolo ορίζουν ότι μπορεί να χρησιμοποιηθεί μόνο η ποικιλία σταφυλιού Nebbiolo, με το τσάι είναι δυνατό να διατηρηθεί η ταυτότητα της ποικιλίας, καθιστώντας παράλληλα το φυτό ανθεκτικό στους μύκητες ή την υδατική καταπόνηση. Επομένως, μόνο λίγα γονίδια τροποποιούνται, από τα πάνω από 30 χιλιάδες, ουσιαστικά αποκτώντας κλώνους. Εάν πρόκειται για κλώνους, δεν είναι εμπορικά υπερασπίσιμα, εκτός εάν ζητηθεί δίπλωμα ευρεσιτεχνίας, το οποίο ωστόσο μπορεί να χορηγηθεί μόνο στην περίπτωση νέων ποικιλιών, οι οποίες επομένως δεν εμπίπτουν στις προδιαγραφές παραγωγής.

Την κατάσταση περιπλέκει το γεγονός ότι, δεδομένων των ισχυόντων κανονισμών, θα ήταν προτιμότερο για τους βελτιωτές να προστατεύουν τις νέες ποικιλίες με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας , καταχωρώντας τα αμπέλια μόνο στο Εθνικό Μητρώο. Σήμερα, μάλιστα, μια εταιρεία μπορεί να κατοχυρώσει με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας την εφαρμογή ενός γονιδίου για έναν συγκεκριμένο σκοπό σε ένα φυτό. Για παράδειγμα, είναι δυνατό να προστατευθεί με ένα δίπλωμα ευρεσιτεχνίας βιομηχανικής καινοτομίας η χρήση του γονιδίου xyz που προσδίδει αντοχή στον μύκητα hjk σε ορισμένα αμπέλια.

Και η πατέντα, για λόγους που θα διερευνήσουμε σε αυτό το άρθρο , προσφέρει μεγαλύτερες εγγυήσεις στους βελτιωτές , ακόμη και αν βάζει φρένο στη συνολική βελτίωση των καλλιεργειών.

Ποιος φοβάται τις Τεχνολογίες Υποβοηθούμενης Εξέλιξης (TΥΕ);
Στα τέλη του 2019 έγραψα ένα άρθρο με τίτλο «Ποιος φοβάται τις νέες τεχνικές αναπαραγωγής;» στο οποίο, εκτός από την εξήγηση των τεχνικών που τότε ονομάζονταν Nbt (σήμερα Τσάι), μίλησα για όσους αντιτάχθηκαν σε αυτές τις καινοτομίες. Ενώ ορισμένοι ενδιαφερόμενοι, όπως η Coldiretti , έχουν αλλάξει γνώμη, άλλοι, όπως η FederBio, παραμένουν αδιάλλακτοι, δηλώνοντας ότι η (TΥΕ) δεν είναι τίποτα περισσότερο από «νέους ΓΤΟ» .

Για να εμβαθύνουμε σε αυτό το θέμα θα χρειαζόταν αρκετός χρόνος, αλλά πρέπει να ειπωθούν τουλάχιστον τρία πράγματα.

Καταρχάς, οι κοινοτικοί δικαστές, το Ευρωπαϊκό Κοινοβούλιο , η Ευρωπαϊκή Επιτροπή και το Συμβούλιο της ΕΕ συμφωνούν ότι η παλιά νομοθεσία για τους ΓΤΟ δεν είναι κατάλληλη για τη ρύθμιση των ΓΤΟ, ακριβώς επειδή είναι κάτι διαφορετικό από τους ΓΤΟ. Οι χρόνοι έγκρισης για τον νέο κανονισμό αρχίζουν να γίνονται βιβλικοί, αλλά θα πρέπει να είμαστε σε καλό δρόμο.

Δεύτερον, τα τσάγια επιφέρουν αλλαγές που θα ήταν εφικτές με τις παραδοσιακές μεθόδους αναπαραγωγής και θα μπορούσαν να συμβούν ανά πάσα στιγμή στη φύση. Για παράδειγμα, ένας ερευνητής που έχει επεξεργαστεί ένα αμπέλι θα μπορούσε να πει ότι βρήκε, σε έναν αμπελώνα, ένα φυτό Nebbiolo ανθεκτικό στο περονόσπορο και δεν θα υπήρχε τρόπος να πει το αντίθετο. 

Τρίτον, οι τροποποιήσεις που γίνονται με τα (TΥΕ) είναι πολύ ακριβείς και ο κίνδυνος εμφάνισης μεταλλάξεων εκτός στόχου είναι πολύ χαμηλός. Σε κάθε περίπτωση, μόλις αποκτηθεί ένα νέο φυτό, είναι απλώς απαραίτητο να προσδιοριστεί η αλληλούχιση του γονιδιώματός του για να εντοπιστούν οι διαφορές σε σύγκριση με το μη τροποποιημένο φυτό και, με αυτόν τον τρόπο, τυχόν εκτός στόχου σημεία μπορούν να εντοπιστούν πολύ εύκολα.

Τα αμπέλια με Τεχνολογίες Υποβοηθούμενης Εξέλιξης (TΥΕ) θα εξελιχθούν μόνο με ανοιχτό μυαλό
Το αμπέλι έχει επιβιώσει άθικτο εδώ και αιώνες, θεματοφύλακας μιας αγρονομικής και οινολογικής παράδοσης που έχει καταστήσει το κρασί ένα προϊόν ταυτότητας και πολιτισμού. Αλλά σήμερα, σε έναν ριζικά αλλαγμένο κόσμο, το να προσποιούμαστε ότι ένα φυτό που επιλέχθηκε τον Μεσαίωνα μπορεί να προσαρμοστεί στις σημερινές προκλήσεις χωρίς γενετική εξέλιξη είναι μια μορφή πείσματος που κινδυνεύει να γίνει κοντόφθαλμο.

Οι Τεχνολογίες Υποβοηθούμενης Εξέλιξης αντιπροσωπεύουν μια εξαιρετική ευκαιρία για την ενημέρωση του αμπελιού στις ανάγκες του παρόντος, διατηρώντας παράλληλα την ψυχή του. Δεν πρόκειται για επανάσταση στα αμπέλια που αγαπάμε, αλλά για να τα κάνουμε πιο βιώσιμα , λιγότερο εξαρτημένα από τα αγροχημικά, πιο ικανά να αντιστέκονται στο περιβαλλοντικό στρες , πιο ανταγωνιστικά σε μια μεταβαλλόμενη αγορά . Όλα με ελάχιστες αλλαγές.

Αλλά η τεχνολογία από μόνη της δεν αρκεί. Αυτό που χρειάζεται είναι ένα πολιτιστικό όραμα , μια πολιτική βούληση και μια ρυθμιστική στρατηγική που θα επιτρέψει στην έρευνα να μετατραπεί σε συγκεκριμένη καινοτομία στους αμπελώνες. Είναι απαραίτητο να ξεπεραστούν οι ιδεολογικοί φόβοι, να προσφερθούν σαφείς κανόνες και εργαλεία προστασίας, ανοιχτοί χώροι στις προδιαγραφές για «ενημερωμένες» ποικιλίες, χωρίς να διαταραχθεί ο δεσμός με την περιοχή.

Στη σύγκριση μεταξύ καινοτομίας και διατήρησης, οι Τεχνολογίες Υποβοηθούμενης Εξέλιξης υποδεικνύουν έναν τρίτο δρόμο : αυτόν της γεωργικής νοημοσύνης. Ένα μονοπάτι που δεν σβήνει την παράδοση, αλλά τη συνοδεύει με την επίγνωση ότι και τα φυτά πρέπει να εξελιχθούν για να συνεχίσουν να αφηγούνται την ιστορία μας .

AgroNotizie®

Συγγραφέας: Τομάσο Τσινκουεμάνι

Πηγή

AgroNotizie