Coltivare resilienza con le popolazioni evolutive

Oggi vi sono molti motivi per coltivare Popolazioni Evolutive: per adattare le colture ai cambiamenti climatici, per preservare l’agro-biodiversità e svilupparne di nuova, per incrementare le rese in sistemi colturali marginali, svantaggiati o condotti con tecniche a bassi input, per riportare la semente nelle mani degli agricoltori e per mangiare cibi più vari e sani.

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Indice

Le conseguenze dei rapidi e imprevedibili cambiamenti climatici in atto a livello globale stanno mettendo a nudo la vulnerabilità dei sistemi agro-alimentari, portando con sé sfide e urgenti necessità di cambiamento.

Il prossimo futuro dei nostri ecosistemi deve essere razionalmente concepito in modo da rispondere alle sfide dettate dal cambiamento climatico, dalla perdita di biodiversità, dalla necessità di limitare l’impatto complessivo delle attività umane sull’ambiente pur garantendo la sicurezza alimentare di una popolazione in costante aumento.

Nello stesso tempo, siamo chiamati all’identificazione di modelli di coltivazione sostenibile che contrastino i fenomeni erosivi del terreno, aumentino la fertilità dei suoli, limitino le emissioni e l’accumulo di gas serra nell’atmosfera, ricorrano ad un utilizzo razionale degli input agricoli e all’adozione di tecnologie avanzate per garantire ottime prestazioni quali-quantitative in termine di resa e predisposizione alla trasformazione e che, non da ultimo, siano economicamente redditizie.

Alla luce di uno scenario climatico complesso che evolve in modo tanto rapido quanto imprevedibile, risulta complicato implementare un programma di miglioramento genetico – sia convenzionale che molecolare – per un obiettivo non ben definito e mutevole nel tempo.

Coltivare Popolazioni Evolutive rappresenta una strategia per consentire alle colture di evolversi e di adattarsi progressivamente al cambiamento climatico, di qualunque entità esso sia.

Fig. 1 - Popolazione Evolutiva di frumento coltivata presso Angus Az. Agricola (Bedonia, PR)

Le popolazioni evolutive e la selezione genetica evolutiva partecipata: di che si tratta?

Con il variare delle condizioni, di anno in anno la popolazione si muoverà, per così dire, a zig-zag [3]. Tuttavia, se la tendenza a lungo termine fosse per temperature più alte e per un clima più siccitoso, la popolazione gradualmente si adatterebbe di conseguenza [4]. Mentre la popolazione evolve, essa continua a mantenere diversità genetica sufficiente per l’evoluzione futura, acquisendo le connotazioni di una banca del germoplasma vivente e in evoluzione nelle mani degli agricoltori [5].

 

Le EPs si prestano anche ad essere manipolate con flessibilità in funzione delle necessità: in una concezione di Selezione Genetica Evolutiva Partecipata, l’agricoltore può modificare o indirizzare a suo piacimento l’evoluzione delle popolazioni per fare ulteriore selezione, scegliendo le piante migliori o quelle più richieste dal mercato. Poiché agricoltori in ambienti diversi selezioneranno varietà diverse, questo porterà all’aumento della biodiversità coltivata e della diversità del cibo, con effetti positivi sulla salute dei consumatori, all’aumento di produzioni sostenibili e resilienti ai cambiamenti climatici.

Grazie alla loro eterogeneità, la composizione genetica della popolazione fluttuerà evolvendo progressivamente verso genotipi più adatti alle condizioni pedo-climatiche dell’ambiente di coltivazione [2].

Con il variare delle condizioni, di anno in anno la popolazione si muoverà, per così dire, a zig-zag [3]. Tuttavia, se la tendenza a lungo termine fosse per temperature più alte e per un clima più siccitoso, la popolazione gradualmente si adatterebbe di conseguenza [4]. Mentre la popolazione evolve, essa continua a mantenere diversità genetica sufficiente per l’evoluzione futura, acquisendo le connotazioni di una banca del germoplasma vivente e in evoluzione nelle mani degli agricoltori [5].

 

Le EPs si prestano anche ad essere manipolate con flessibilità in funzione delle necessità: in una concezione di Selezione Genetica Evolutiva Partecipata, l’agricoltore può modificare o indirizzare a suo piacimento l’evoluzione delle popolazioni per fare ulteriore selezione, scegliendo le piante migliori o quelle più richieste dal mercato. Poiché agricoltori in ambienti diversi selezioneranno varietà diverse, questo porterà all’aumento della biodiversità coltivata e della diversità del cibo, con effetti positivi sulla salute dei consumatori, all’aumento di produzioni sostenibili e resilienti ai cambiamenti climatici.

Fig. 2 - Popolazioni Evolutive: CCPs e miscugli di linee pure

Coltivare popolazioni evolutive: vantaggi e svantaggi

Gli agricoltori che hanno cominciato a coltivare EPs hanno osservato colture tanto produttive quanto le migliori varietà [6], minore presenza di malattie e minor danno da insetti [7, 8], il che si traduce in una minor necessità di prodotti chimici con riduzione dei costi di produzione, dimostrando una buona predisposizione alla coltivazione in regime biologico.

Lo studio “Cultivar mixtures: a meta-analysis of the effect of intraspecific diversity on crop yield” [9] considera circa 91 lavori scientifici su miscugli varietali con >3600 osservazioni. A parità di condizioni, le EPs registrano una resa relativa maggiore del 2,2% rispetto a quella attesa (Relative Yield, RY) sulla base dei dati ottenuti dalle singole mono-varietà. Tale incremento percentuale aumenta in presenza di stress biotici e abiotici. Inoltre, le EPs mostrano rese più stabili nel tempo in confronto alle mono-varietà, specialmente in risposta ad oscillazioni climatiche.

Buone notizie anche sul fronte legislativo: la commercializzazione delle sementi di “materiale eterogeneo” di alcuni cereali (Avena spp., Hordeum spp., Triticum spp. e Zea mays L.) è ora permessa in via sperimentale grazie alla Decisione 2014/150/EU della Commissione Europea, che ne definisce in modo preciso i requisiti (articolo 2). L’utilizzo di semente caratterizzata da un alto livello di diversità genetica è inoltre previsto dal nuovo Regolamento del biologico, con effetti a partire dal 2021.

Dall’altro lato però, gestire materiale eterogeneo spesso implica uno sforzo per gli attori della filiera alimentare, abituati a maneggiare varietà uniformi e rispondenti a definiti standard.

La mancanza di uniformità delle EPs, inoltre, è spesso correlata ad una povera qualità tecnologica che non soddisfa i requisiti di un mercato agroalimentare di tipo industriale come quello italiano.

Risultano essenziali dunque valutazioni delle potenzialità competitive di queste colture e indagini su modalità di accesso al mercato – che difficilmente sarà lo stesso di una coltura uniforme – ma che consentano la piena valorizzazione di questo corso produttivo.

Fig. 3 - Figura 3. Esempi di Popolazioni Evolutive coltivate in Italia

Dalla ricerca al campo: i principali progetti attivi nell’ ambito delle EPs

Sono diverse le iniziative di sperimentazione condotte a livello internazionale, come ad esempio i progetti europei SOLIBAM (www.solibam.eu), LIVESEED (https://www.liveseed.eu) e DIVERSIFOOD (www.diversifood.eu). EPs di cereali sono coltivate ormai in moltissime regioni italiane; da poco Istituti di ricerca ed agricoltori hanno iniziato sperimentazioni che riguardano anche EPs di zucchine, fagioli, pomodori, ceci e lattuga (Fig. 3).

Le EPs sono un’opportunità di rilancio anche per l’agricoltura delle nostre montagne.

Lo dimostra il progetto Bio2 (Aumento della competitività delle aziende agricole di montagna e alta collina attraverso la valorizzazione della Biodiversità cerealicola in regime Biologico: Bio2, http://www.bioalquadrato.it) finanziato dal Programma di Sviluppo Rurale della Regione Emilia-Romagna (Misura 16.1.01) e coordinato da Open Fields, una PMI parmense che si occupa di trasferimento tecnologico nel settore agri-food, l’Università di Parma con il Dipartimento di Scienze degli Alimenti e del Farmaco (UNIPR – SAF), Molino Grassi, leader nella macinazione di frumento biologico, Azienda Agraria Sperimentale Stuard, Agriform e cinque aziende agricole emiliane.

Tra le diverse attività, il Gruppo Operativo si è proposto di coltivare in pieno campo in regime biologico quattro EPs di frumento (Popolazioni di grano tenero SOLIBAM, costituita presso il centro ICARDA, GROSSI costituita dall’agricoltore custode Claudio Grossi e BIO2 costituita dall’Azienda Agraria Sperimentale Stuard e la Popolazione di grano duro BIO2, Azienda Stuard) e di caratterizzarle per quanto riguarda le performance agronomiche, la qualità chimico-nutrizionale, tecnologica e l’attitudine alla panificazione.

Le EPs hanno mostrato un'ottima capacità di adattamento al territorio e il binomio Popolazione Evolutiva-azienda ha costituito un vero e proprio fattore di unicità. Nonostante la qualità tecnologica inferiore a quella delle varietà moderne, è stato possibile produrre ottimi pani a partire da EPs, apprezzati dai panelisti coinvolti nell’analisi sensoriale.

Da poche settimane è stata inoltre approvata la commercializzazione della Popolazione Bio2 Tenero, la cui semente è stata coltivata nel 2018-2019 a Castelnovo Ne’ Monti (RE) presso l’Azienda Agricola biologica Bismantova, partner del progetto.

Conclusioni

Coltivare Popolazioni Evolutive, in conclusione, può rappresentare il modo ideale per coniugare la sicurezza alimentare alla qualità del cibo, riportare la biodiversità nei campi, assicurando un reddito adeguato agli agricoltori [10].

[1] FAO (2009). International treaty on plant genetic resources for food and agriculture.
[2] Ceccarelli, S. (2009). Evolution, plant breeding and biodiversity. Journal of Agriculture and Environment for International Development (JAEID), 103(1/2), 131-145.
[3] Ceccarelli, S. (2016). Increasing Plant Breeding Efficiency through Evolutionary-Participatory Programs. In “MORE
FOOD: ROAD TO SURVIVAL” R. Pilu and G. Gavazzi Editors
[4] Ceccarelli, S. (2014). GMO, Organic Agriculture and Breeding for Sustainability. Sustainability, 6: 4273 – 4286.
[5] [10] Lazzaroni L. (2017). Altri grani, altri pani. Tra antico e moderno: i protagonisti del settore e le ricette per casa. Guido Tommasi Editore
[6] Raggi, L., Ciancaleoni, S., Torricelli, R., Terzi, V., Ceccarelli, S., Negri, V. (2017). Evolutionary breeding for sustainable agriculture: selection and multi-environment evaluation of barley populations and lines. Field Crops Research 204: 76-88.
[7] Rahmanian, M., Salimi, M., Razavi, K., Haghparast, R., Ceccarelli, S., (2014). Living Gene Banks in Farmers Fields.
Farming Matters, March 2014: 12-15.
[8] Faraji, J. (2011). Wheat cultivar blends: A step forward to sustainable agriculture. African Journal of Agricultural Research, 6(33), 6780-6789.
[9] Reiss, E. R., & Drinkwater, L. E. (2018). Cultivar mixtures: a meta‐analysis of the effect of intraspecific diversity on crop yield. Ecological applications, 28(1), 62-77.

Mia Marchini

Mia Marchini

Dottoranda in Scienze degli Alimenti presso l’Università di Parma, conduce una ricerca finalizzata al miglioramento dell’utilizzo di risorse alimentari e diminuzione delle perdite post-raccolta di prodotti locali di paesi africani.
È tecnologa alimentare presso Open Fields Srl, PMI parmense che si occupa di trasferimento tecnologico nel settore agri-food.

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La Decisione 2014/150/EU della Commissione Europea:

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