Reinventare il riso per un mondo trasformato dal cambiamento climatico

La genetista delle piante della UC Davis Pamela Ronald vuole creare varietà di riso in grado di sopravvivere in condizioni più difficili, comprese le siccità più frequenti. Di

• Giacomo Tempio pagina di archivio

4 maggio 2017

Molly Matalon

Pamela Ronald si trova di fronte a due file di piante di riso, che spuntano da vasi di plastica nera, in una soffocante serra ai margini del campus dell'Università della California, a Davis.

I ricercatori del laboratorio di genetica vegetale di Ronald hanno affamato le erbe d'acqua per più di una settimana. Quelli a destra, il controllo nell'esperimento in corso, stanno ingiallindo e stanno crollando. Le foglie nelle piante adiacenti, dotate di un gene aggiunto, sono spesse, alte e verdi.

La speranza è che queste o simili alterazioni genetiche possano aiutare il riso e altre colture a sopravvivere a devastanti siccità, prevenendo la carenza di cibo in alcune delle parti più povere del mondo. Ronald, uno scienziato elegante con corti capelli castani, sorride mentre guarda i primi risultati.

Ha trascorso gli ultimi tre decenni lavorando per produrre il riso, un alimento base per più della metà della popolazione mondiale, più resistente allo stress ambientale. È stata un attore centrale in una delle più grandi recenti storie di successo nella genetica delle piante, isolando un gene che consente al riso di sopravvivere a lunghi periodi di inondazione. È una grande sfida nelle zone basse dell'Asia, spazzare via circa quattro milioni di tonnellate di riso ogni anno solo in India e Bangladesh. Un decennio dopo la scoperta del suo laboratorio, più di cinque milioni di coltivatori coltivano varietà di riso progettate con il cosiddetto gene Sub1, coprendo oltre due milioni di ettari in tutta l'Asia.

L'ultima ricerca potrebbe essere ancora più significativa, poiché il cambiamento climatico aumenta la frequenza e l'intensità della siccità in vaste aree della Terra, minacciando la sicurezza alimentare e la stabilità di intere nazioni. Il numero di siccità estreme potrebbe Doppio entro la fine del secolo, devastando campi e agricoltori in tutta l'Asia meridionale e Africa sub-sahariana .

Il lavoro di Ronald fornisce una potente dichiarazione sul potenziale dei moderni strumenti genetici per preservare i mezzi di sussistenza e le vite, offrendo una contro-narrativa alle paure e alle distorsioni diffuse che circondano le colture geneticamente modificate (vedi Perché avremo bisogno di alimenti geneticamente modificati). Questa attenzione ai geni nel nostro cibo è una distrazione dalle questioni davvero importanti, dice. Come possiamo ridurre l'uso di input tossici? Come possiamo nutrire i poveri e i malnutriti? Come possiamo essere sicuri che gli agricoltori abbiano accesso alle sementi e che i consumatori possano permettersi il cibo che viene prodotto?

Pamela Ronald si cimenta con una pianta di riso.

Fiori di montagna

Ronald è cresciuto a San Mateo, in California. Sua madre era una bravissima giardiniera e cuoca. Suo padre era un uomo d'affari fuggito dalla Germania nazista da bambino.

Anni dopo essere arrivato in California, costruì una capanna di 500 piedi quadrati a sud di Lake Tahoe, dove la famiglia trascorreva le vacanze estive. In una calda giornata, quando aveva circa 15 anni, Ronald ei suoi fratelli percorsero un ripido sentiero nell'High Sierra. Alla sella, si sono imbattuti in una coppia in bilico su un libro. Erano una coppia di botanici professionisti che catalogavano i fiori. Aveva sviluppato un affetto per le piante dai tempi che trascorreva con sua madre in giardino e in cucina, ma questa era la prima volta che si rendeva conto che si poteva guadagnarsi da vivere lavorando con loro.

Alla fine degli anni '80, durante il suo programma di dottorato alla UC Berkeley, Ronald iniziò a lavorare con peperoni e pomodori. Ma quando ha iniziato il suo lavoro post-dottorato, ha deciso di spostare la sua attenzione sul riso, rendendosi conto che anche piccoli progressi nella tolleranza allo stress per un raccolto così critico potevano aiutare molte persone. Pomodori e peperoni sono importanti per l'insalata, ma volevo lavorare sulla cena, dice. Volevo lavorare su una coltura alimentare di base, volevo passare a qualcosa di più importante.

Ronald è arrivato alla UC Davis come assistente professore nel 1992. Il suo piccolo ufficio quadrato porta i segni del lavoro che ha svolto da allora, inclusi arazzi asiatici, illustrazioni e copertine di articoli di giornale e copie disposte di ' La tavola di domani: agricoltura biologica, genetica e futuro del cibo, ' il libro del 2008 che ha scritto insieme a suo marito, Raoul Adamchak, che insegna agricoltura biologica all'Università di Davis .

Il lavoro di Ronald sul riso resistente alle inondazioni è iniziato a metà degli anni '90, come collaborazione finanziata dal Dipartimento dell'Agricoltura degli Stati Uniti con i colleghi della UC Davis. Nel corso di un decennio, il team ha individuato e isolato il gene Sub1 in un'antica ma impopolare varietà di riso indiano, nota come landrace, che gli consente di sopravvivere anche quando è stato immerso sott'acqua per più di due settimane. Da allora, l'International Rice Research Institute con sede nelle Filippine, sostenuto da oltre 70 milioni di dollari di finanziamenti dalla Bill and Melinda Gates Foundation, ha incrociato quel gene in 10 varietà di riso asiatiche popolari. A sua volta, l'organizzazione no profit ha messo i semi nelle mani di agricoltori in India, Bangladesh, Indonesia, Nepal e altre nazioni.

Il riso è una coltura difficile da coltivare, che richiede molto lavoro e molta acqua. Troppo tutto in una volta lo uccide, ma anche troppo poco. Basta una settimana senza pioggia per ridurre significativamente i raccolti nelle zone collinari di coltivazione del riso.

Le sfide della produzione di riso sono destinate a peggiorare in molte aree, poiché il cambiamento climatico aumenta le temperature, riduce le precipitazioni in alcuni luoghi e aumenta le inondazioni o l'innalzamento del livello del mare in altri.

In uno scenario di emissioni di gas serra elevate, la resa del riso sarebbe inferiore di quasi il 15% rispetto a quanto altrimenti previsto a metà secolo e i prezzi sarebbero superiori del 30%, secondo un Rapporto 2015 in lettere di ricerca ambientale.

Il cambiamento delle pratiche agricole e l'effetto fertilizzante dell'aumento dell'anidride carbonica potrebbero compensare alcuni di questi impatti climatici. Ma diventerà molto più difficile e costoso mantenere i raccolti in molte aree e le nazioni ricche avranno capacità molto maggiori di quelle povere di apportare i cambiamenti necessari, afferma Keith Wiebe, ricercatore senior presso l'International Food Policy Research Institute.

Le colture modificate per sopravvivere a condizioni ambientali più difficili saranno uno strumento cruciale per aiutare i piccoli agricoltori che producono negli ambienti più tropicali, che saranno i più esposti agli shock climatici, afferma Alain de Janvry, economista della UC Berkeley.

Il lavoro nel laboratorio di Ronald sulle varietà di riso resistenti alla siccità è in una fase iniziale. Si rifiuta di discutere i dettagli, incluso l'approccio di base, fino a quando non avranno condotto ulteriori esperimenti per verificare i risultati iniziali e pubblicato i loro risultati.

Altri scienziati Intorno al mondo stanno anche gareggiando per sviluppare colture resistenti alla siccità e hanno già ottenuto alcuni progressi, tra cui spray , ibridi , e alterazioni genetiche che aiutano le colture a passare alle modalità di conservazione dell'acqua ai primi segni di problemi, o altrimenti consentono alle piante di cavarsela con meno umidità.

Ma saranno necessari maggiori progressi per affrontare le crescenti sfide future e la tolleranza alla siccità è un problema complicato. Il tratto coinvolge generalmente vari geni e vie di comunicazione cellulare. È fondamentale che qualsiasi miglioramento non vada a scapito della resa, del gusto e di altre qualità importanti per agricoltori e consumatori. E sembrerebbero esserci limiti rigidi su quanto si può mai ottenere, poiché tutte le piante hanno bisogno di acqua.

Nuvoloso

In un nuvoloso sabato di fine aprile, Ronald è salito sul palco in una piazza di mattoni ai margini della baia di San Francisco, rivolgendosi alla folla con le insegne riunite per la Marcia per la Scienza. La scienza si basa sui dati, non su fatti alternativi, ha detto, facendo una pausa per gli applausi alla fine della maggior parte delle frasi. La scienza non è un buffet in cui le persone possono scegliere le parti che preferiscono e buttare via il resto.

Ma le persone lo fanno, ovviamente. La più debole linea di applausi del suo discorso davanti alla folla, raccolta in gran parte per protestare contro la negazione della scienza climatica da parte dell'amministrazione Trump, è stata quando ha affermato che la scienza ha migliorato la frutta, la verdura e le noci della California. In altre parole, quando ha preso un momento per riconoscere un campo che potrebbe aiutare ad affrontare alcuni dei problemi derivanti da un clima che cambia. Era tipico di Ronald, determinato ad affermare dove crede che la scienza porti, chiunque sia il pubblico. Le colture geneticamente modificate sono diventate incredibilmente controverse, ampiamente descritte come tentativi sconsiderati di armeggiare con Madre Natura a solo vantaggio dei conglomerati di semi. Ma Ronald sostiene che il corpo della scienza mostra che sono stati sia sicuri che benefici. Lei pubblicamente sparred con l'Unione degli scienziati interessati su questi problemi, ha suggerito che lo fosse Greenpeace interpretazione errata dei dati , e in queste pagine ha criticato le leggi sull'etichettatura degli OGM del Vermont (vedi How Scare Tactics on GMO Foods Hurt Everybody ). Assumere il ruolo di volto pubblico sul campo le ha ovviamente guadagnato le critiche. GMOWatch l'ha definita una propagandista degli OGM e si è divertita a sottolineare che il suo laboratorio ha ritirato un paio di documenti nel 2013, a causa di ceppi batterici etichettati erroneamente e un test difettoso. (Altri lodato il laboratorio per scoprire il proprio errore, e addolorarsi per correggere il record.)

Le preoccupazioni più gravi sugli OGM sono incentrate sulle piante transgeniche, come la soia o il mais ingegnerizzati con un gene batterico estraneo che ha consentito l'uso di Arrotondare erbicida.

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Ma la ricerca di Ronald mette in evidenza la definizione più ampia e la promessa di alterazioni genetiche. Il riso Sub1 ha evitato qualsiasi contraccolpo anti-OGM perché, sebbene richiedesse gli strumenti della genetica moderna per isolare ed esprimere il gene, non porta con sé alcun DNA non di riso. Il tratto di una varietà di riso è stato aggiunto ad altri attraverso moderni metodi di allevamento, accelerati dall'analisi del DNA della prole per evitare falsi percorsi.

Ronald osserva che ogni grande raccolto alimentare è stato alterato dalle mani dell'uomo in un modo o nell'altro. E alcuni dei più importanti progressi in futuro, per migliorare i raccolti, la nutrizione, la tolleranza ambientale o i biocarburanti, potrebbero essere possibili solo con tecnologie di editing genetico sempre più potenti come TALEN e CRISPR.

Ciò che dovrebbe interessare ai legislatori, alle autorità di regolamentazione o ai critici non è quale strumento sia stato estratto dalla cassetta degli attrezzi genetica in continua evoluzione, ma se abbia prodotto un impatto positivo o negativo sulla salute umana o sull'ambiente. A questo punto, abbiamo un track record di quattro decenni di ingegneria genetica in piante, medicine e formaggio, senza prove di danni, dice Ronald.

Il pericolo è che paure infondate possano arrivare a scapito di alleviare la vera sofferenza umana, se regolamenti sbagliati rallentano la scienza, o proteste prevenire semi e raccolti dal raggiungere gli agricoltori e i consumatori che ne hanno più bisogno. Per Ronald, il vero obiettivo dovrebbe essere la sostenibilità nel senso più ampio, applicando qualsiasi combinazione di allevamento, agricoltura biologica o tecnologia genetica ci aiuti a nutrire una popolazione in crescita senza esigere un costo ambientale più elevato.

Dobbiamo fare una politica basata sull'evidenza e sulla base di una più ampia comprensione dell'agricoltura, dice Ronald. Ci sono sfide reali per gli agricoltori e dobbiamo essere uniti nell'uso di tutte le tecnologie appropriate per affrontare queste sfide.

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