Salvare il castagno americano dall’estinzione con le biotecnologie

(Image: Klaus Lang/Corbis)
(Image: Klaus Lang/Corbis)

Il castagno americano (Castanea dentata) è una specie decidua di albero che cresce rapidamente fino a oltre i 40 m di altezza.
Uno dei simboli dell’oriente statunitense e delle Tredici colonie, la sua distribuzione originaria si estendeva lungo un ampio areale che raggiungeva il Maine e il lago Ontario a nord, toccava l’Oceano Atlantico a est, si estendeva oltre i Monti Appalachi fino a lambire il Mississippi a ovest e a sud.

Si estendeva.

Nell’ultimo secolo questo meraviglioso vegetale è stato decimato da un fungo terribile di nome Cryphonectria parasitica, importato accidentalmente dall’Asia tramite i castagni giapponesi (Castanea crenata) e cinesi (Castanea mollissima) che a partire dal 1890 vennero piantati per la produzione di castagne dolci da mangiare e per lo spazio compatto in cui potevano crescere.
La malattia causata dall’infestazione di questo fungo è il cancro corticale del castagno.

In verde scuro, l'originale areale di estensione del castagno americano. I puntini rossi sono i frutteti attuali in cui l'American Chestnut Foundation conserva il germoplasma dell'albero. Source: http://acf.org/newsletter2.20.14native_conservation.php
In verde scuro, l’originale areale di estensione del castagno americano. I puntini rossi sono i frutteti attuali in cui l’American Chestnut Foundation conserva il germoplasma dell’albero.
Source: http://acf.org/newsletter2.20.14native_conservation.php

La malattia venne identificata la prima volta al parco zoologico di New York nel 1904 dal capo della forestale Hermann Merkel, che due anni dopo stimò un’infezione estesa al 98% dei castagni del solo Bronx. I castagni asiatici si sono evoluti assieme al fungo e per questo sono stati selezionati per avere una forte resistenza, ma quelli americani non avevano mai incontrato questo patogeno e ne erano inermi. Si ritrovarono un po’ come i nativi amerindi quando conobbero il vaiolo, il morbillo e altre malattie trasmesse dagli europei durante l’era delle esplorazioni.

Il fungo si diffonde per circa 80 km all’anno. In pochi decenni intaccò e uccise fino a 3 miliardi di castagni americani, anche indirettamente, perché per contenere l’infezione vennero abbattuti anche gli alberi attorno a quelli infestati (col senno di poi, sfortunatamente, dato che non si trattava di monocolture geneticamente omogenee si ritiene che forse vennero abbattuti anche alberi casualmente resistenti alla malattia). Negli anni ’50 la specie era già a rischio di estinzione.

Un vero e proprio disastro ecologico anche per via della fauna dipendente da quest’albero.

Il cancro corticale del castagno provoca la frattura del tronco. L'albero in seguito muore. Source: http://www.padil.gov.au/pests-and-diseases/pest/main/136620
Il cancro corticale del castagno provoca la frattura del tronco. L’albero in seguito muore.
Source: http://www.padil.gov.au/pests-and-diseases/pest/main/136620

Per cercare di salvare il castagno si sono tentate tre strategie.

Una è quella, classica, dell’ibridizzazione, portata avanti dall’American Chestnut Foundation fin dagli anni ’70. Tramite incroci con le specie asiatiche, più resistenti, si è cercato di ottenere alberi di castagno che ereditassero questa caratteristica. In maniera analoga si è operato in Europa, perché anche i castagni nostrani hanno subito l’attacco della Cryphonectria e sono stati ibridati con i castagni cinesi. Si tratta di un lavoro lento e faticoso: a ogni generazione bisogna selezionare le piante che mostrano le maggiori caratteristiche di resistenza, per poi incrociarle con le piante autoctone, cercando di far ereditare la resistenza e al contempo mantenendo il genoma del castagno americano onde preservare la specie.
Le ultime generazioni sono al 94% castagno americano con un certo grado di resistenza che si avvicina a quella degli alberi cinesi.

Una seconda sfrutta alcuni virus, detti Hypovirus, che bersagliano questo fungo riducendone la patogenicità, una strategia simile a quella di cui vi abbiamo parlato con i batteriofagi per contrastare il batterio Xylella fastidiosa. Questo metodo è stato utilizzato per controllare il cancro corticale del castagno per la prima volta in Europa con successo, ma in USA il controllo è più modesto e non risolutivo.

Infine ci sono le biotecnologie.
A condurre il progetto è l’American Chestnut Research and Restoration Project, tramite i ricercatori dell’Università dello Stato di New York a Syracuse nel dipartimento di scienze ambientali e forestali (SUNY ESF). Il gruppo di ricerca, guidato da William Powell e Charles Maynard, ha ottenuto con grande successo un castagno resistente al cancro corticale tramite l’ingegneria genetica. Il ceppo è stato chiamato “Darling4”.

L’albero così geneticamente modificato contiene un gene proveniente dal frumento, chiamato OxO, che produce un enzima di nome “ossalato ossidasi”. Questo enzima è diffuso fra molte piante proprio come difesa anti-micotica, poiché demolisce una molecola prodotta dal fungo nel legno, l’acido ossalico, che abbassa il pH uccidendo i tessuti. Così gli alberi possono essere ancora infettati dal fungo, ma il cancro corticale non si sviluppa o comunque non si propaga e le eventuali ferite si rigenerano. Il fungo porta a compimento il proprio ciclo vitale senza uccidere la pianta.

Castagno americano geneticamente modificato per resistere al fungo. I sacchetti servono a impedire impollinazioni incrociati per controllare l'ereditarietà del carattere e verificare la resistenza (Image: William A. Powell/American Chestnut Research and Restoration Project)
Castagno americano geneticamente modificato per resistere al fungo. I sacchetti servono a impedire impollinazioni incrociate per controllare l’ereditarietà del carattere e verificare la resistenza (Image: William A. Powell/American Chestnut Research and Restoration Project)

 

Il professor Maynard spiega che la modifica genetica ha un grosso vantaggio chiave rispetto all’ibridizzazione, oltre al fatto che è molto più rapida, economica e facile da implementare: il gene OxO conferisce resistenza da solo, mentre quella dei castagni cinesi dipende da almeno tre geni ed è più difficile da trasferire.
Tutte le trasformazioni si sono dimostrate altamente efficaci, in alcuni casi le piante ottenute sono risultate più resistenti dello stesso castagno asiatico, mettendo a tacere il micete maligno e garantendo di poter trasmettere il carattere alle generazioni successive.
In uno studio del 2013 tre ceppi hanno superato la resistenza dei castagni cinesi, tramite test in cui il fungo era stato inoculato sulle foglie e sul fusto. In un altro esperimento, le foglie del castagno americano modificato hanno sostenuto danni in media su 119 millimetri quadrati rispetto ai 38 delle foglie di castagno cinese, ma nei successivi i risultati migliori hanno visto solo 5 millimetri quadrati di foglia.

Quest’anno, nel 2015, i ricercatori hanno fatto domanda per ottenere i permessi federali per rendere disponibili al pubblico questi alberi nei prossimi cinque anni. Saranno i primi alberi geneticamente modificati ad essere rilasciati allo stato selvatico negli Stati Uniti.

Grazie alle biotecnologie questa specie ha ora la speranza di tornare a occupare il suo areale originario e di sfuggire all’estinzione.
La definizione che ci viene in mente è la stessa che Dario Bressanini su Le Scienze usò riferendosi ad altre colture, come la papaya Sunset delle Hawaii minacciata dal PRS Virus, o il cotone Bt intaccato dagli insetti: “un OGM buono, pulito e giusto“.

Membri dell'ACRRP mentre piantano un castagno. Quello con la pala è il dr. William Powell, mentre subito a destra dell'alberello c'è il dr. Charles Maynad. Credits: MCCAMEY LYNN FOR NEW YORK DAILY http://www.nydailynews.com/new-york/bronx/twenty-year-effort-bring-back-mighty-chestnut-tree-wiped-blight-blooms-botanical-garden-article-1.1064307
Membri dell’ACRRP mentre piantano un castagno. Quello con la pala è il dr. William Powell, mentre subito a destra dell’alberello c’è il dr. Charles Maynad.
Credits: MCCAMEY LYNN FOR NEW YORK DAILY

E noi in Italia, dobbiamo temere per i nostri castagni?

Come già detto, il fungo ha attaccato anche il castagno europeo (Castanea sativa), provocando gravi danni in Europa. Fortunatamente, il castagno europeo è più resistente di quello americano (ma meno di quelli asiatico); sfruttando inoltre l’ipovirulenza e l’incrocio con le varietà cinesi, si è riusciti a controllare la situazione evitando il catastrofico declino americano. Ciò non vuol dire che si è in una botte di ferro e si possa abbassare la guardia. La natura è come una continua corsa alle armi fra le specie e il nostro rapporto con l’ambiente non è da meno. I ricercatori devono essere continuamente all’opera, anche e soprattutto in campo botanico.

La ricerca agrobiotecnologica in Italia raggiunse l’avanguardia a livello sperimentale su numerose specie. Il punto di riferimento più importante era l’Università della Tuscia, dove sotto l’egida del professor Eddo Rugini si faceva ricerca su ciliegi, kiwi e ulivi transgenici per lo studio della resistenza a numerose specie patogene, da batteri a funghi; un campo vitale per la tutela del nostro patrimonio vegetale e il sostentamento agrario.
Sfortunatamente, il 12 giugno 2012 venne tutto sradicato per ordinanza del Ministero dell’Ambiente su sollecito della Fondazione Diritti Genetici di Mario Capanna, mandando all’aria 30 anni di ricerca importante e di alto profilo.
Di quel prezioso lavoro, come monito, rimane solo il blog Appello per la ricerca.

Fonti e riferimenti:

 

Ulteriori approfondimenti:

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