Colture a prova di futuro: l'editing genetico può affrontare la sicurezza alimentare?

È necessaria un'agricoltura migliore

Mentre la nostra civiltà si trova ad affrontare la concomitanza di crescita demografica e instabilità climatica, la questione della sicurezza alimentare torna a essere una delle questioni più importanti da affrontare. A questo rischio se ne aggiungono molti altri, rendendo la questione ancora più delicata, come il continuo danno alla biodiversità e l'estinzione delle specie, l'inquinamento, l'erosione dei suoli fertili, l'urbanizzazione dei terreni coltivabili, ecc.

Di conseguenza, si sta verificando una forte pressione sugli agronomi e sugli esperti in scienze vegetali affinché forniscano soluzioni che idealmente consentano contemporaneamente di sequestrare il carbonio, aumentare la produzione alimentare e ridurre l'impatto sui terreni coltivabili.

"Se non riusciamo a fare questa cosa nel modo giusto, in realtà non credo che nient'altro importi davvero, davvero"

Il Segretario di Stato americano Anthony Blinken all'evento Global Solutions for Food Security a New York nel settembre 2023

Uno degli strumenti più promettenti è l'ingegneria genetica, ma ha un obiettivo diverso rispetto al precedente editing genetico delle colture. Mentre in passato l'obiettivo era quello di ottenere rese più elevate a qualsiasi costo e in combinazione con pesanti input chimici, metodi più avanzati potrebbero combinare una maggiore produzione con risultati più sostenibili.

Questa è la tesi sviluppata da Stephen Long, professore di scienze delle colture e biologia vegetale presso l'Università dell'Illinois a Urbana-Champaign, in una pubblicazione¹ dal titolo "Esigenze e opportunità per colture a prova di futuro e utilizzo di sistemi colturali per mitigare i cambiamenti atmosferici".

Un pianeta che cambia

Un quadro desolante?

Prima di discutere di come adattarci, dobbiamo capire cosa sta cambiando, e il quadro è estremamente complesso. Si prevede che il riscaldamento globale non solo modificherà le condizioni medie, rendendo alcune aree più fertili e altre meno, ma anche aumenterà la frequenza e la gravità degli eventi estremi.

Ciò include temperature estreme, siccità, inondazioni e livelli di ozono in superficie, tutti fattori che possono avere un impatto notevole sulla resa dei raccolti, anche maggiore di un cambiamento generale delle condizioni medie, per il quale potrebbe essere sufficiente un cambiamento nei metodi agricoli.

La CO2 atmosferica ha raggiunto le 427 ppm nel 2024 e si prevede che raggiungerà le 600 ppm entro il 2050-2060. In uno scenario del genere, la temperatura media globale potrebbe aumentare di altri 1.2 °C entro il 2050-60, fino a 2.7 °C in più rispetto alle temperature preindustriali.

Per quanto riguarda il cibo, entro il 35 il mondo avrà bisogno di una quantità di cibo compresa tra il 56 e il 2050% in più, a causa dell'aumento dei consumi pro capite, della crescita demografica e dell'aumento degli sprechi alimentari dovuti al continuo spostamento delle persone verso le città.

Se a ciò si aggiungono le perdite di raccolti previste a causa di eventi estremi e cambiamenti climatici, ciò si traduce approssimativamente nella necessità di quasi raddoppiare la produzione alimentare globale entro il 2050.

Non tutte le cattive notizie

Tuttavia, l'aumento di CO2 dovuto al cambiamento climatico ha un effetto positivo: stimola la crescita delle piante. Infatti, concentrazioni più elevate di CO2 vengono regolarmente utilizzate nelle serre per aumentare le rese.

“Le moderne cultivar d’élite di riso e soia mostrano un aumento della resa di circa il 30% con l’aumento di CO2 ai livelli previsti per il 2050-60.

Le colture C4, ovvero mais e sorgo, non mostrano un aumento della resa, poiché sono già sature di CO2 agli attuali livelli già elevati”

Ciò è particolarmente vero per le piante con metabolismo C3, che includono la maggior parte delle colture non tropicali e costituiscono una grande quantità delle colture di base del mondo (le piante C4 hanno un metabolismo diverso, che concentra la CO2 nella foglia prima della fotosintesi, quindi è logico che i livelli di CO02 ambientale siano meno rilevanti per loro).

Fonte: GperG

Un'altra buona notizia è che raddoppiare la resa dei raccolti non solo è possibile, ma è già stato fatto, almeno per alcune colture specifiche.

Ad esempio, gli ingenti investimenti in ricerca e sviluppo da parte delle aziende agricole hanno già raddoppiato la resa del mais, mentre altre colture di base, come riso, grano, patate e sorgo (importanti in Africa e nelle regioni tropicali) sono rimaste indietro.

Fonte: Pubblicazione della Royal Society

Affrontare i problemi agricoli

Ozono a bassa quota

L'ozono troposferico (O3) è un inquinante secondario formato dall'azione della luce solare sui composti organici volatili e sugli ossidi di azoto presenti nelle masse d'aria inquinate.

Oggigiorno, livelli superiori a 100 ppb si riscontrano frequentemente nelle aree rurali della cintura del mais degli Stati Uniti, con livelli significativamente più elevati nelle principali aree di produzione agricola di Cina e India.

“L'ozono genera già perdite del 5% per la soia e circa il 10% per il mais negli Stati Uniti, con un costo annuo di circa 9 miliardi di dollari. In totale, ciò potrebbe comportare una perdita fino al 10% dei raccolti globali.”

La modifica genetica dell'anatomia delle piante, in particolare degli stomi (le zone che permettono all'aria di entrare nelle foglie), potrebbe ridurre la penetrazione dell'ozono e i danni da esso provocati. Con l'aumento della concentrazione di CO2, una minore apertura degli stomi non dovrebbe influire drasticamente sull'efficienza della fotosintesi.

Fonte: ScienceFacts

Aumentare la produzione di antiossidanti nella pianta potrebbe anche aiutare a ridurre l'ossidazione delle molecole di ozono e a migliorare la resistenza generale della pianta allo stress.

Siccità e consumo di acqua

Si prevede che temperature più elevate e condizioni meteorologiche più estreme saranno associate a una maggiore scarsità d'acqua.

Entro il 2050, si prevede che le perdite di resa globali dovute alla siccità nel mais aumenteranno al 21.3% rispetto alla media precedente del 12.0% nel periodo 1961-2006, e per il grano dal 9.6% al 15.5%.

La percentuale di regioni colpite dalla siccità aumenterà maggiormente in Africa e Oceania, passando rispettivamente dall'attuale 22% e 15% al ​​59% e 58% entro la fine del secolo.

Anche in questo caso, una minore apertura degli stomi potrebbe aiutare a ridurre il fabbisogno idrico delle piante e a ridurre lo stress durante i periodi di siccità.

Il risultato è stato un miglioramento del 15% nell'efficienza di utilizzo dell'acqua a livello fogliare nel tabacco coltivato in pieno campo e una riduzione del 30% del consumo idrico dell'intera pianta. Data l'elevata velocità con cui può essere geneticamente modificato, il tabacco viene spesso utilizzato come banco di prova per studiare alterazioni che possono essere utilizzate in una varietà di altre piante.

L'ingegneria genetica come l'introduzione di Bacillus subtilis L'aggiunta di proteina B da shock termico (cspB) nella pianta può migliorare la resistenza alla siccità, ma non è ancora stata trasposta in applicazioni commerciali.

Aumentare il sequestro del carbonio

In definitiva, le piante sono macchine che trasformano acqua, CO2 e luce solare in materia organica. Solo il 50% della biomassa delle colture viene raccolto, mentre il resto rimane sotto forma di steli o radici.

Se questa materia organica potesse restare nel terreno, invece di decomporsi nel giro di pochi anni, aumenterebbe il deposito netto di carbonio terrestre del 50%.

La soluzione potrebbe essere l'unione di radici più profonde e metodi di coltivazione senza aratura, con diversi meccanismi che si attivano contemporaneamente quando si creano sistemi di radici più forti, sia attraverso la manipolazione genetica che attraverso programmi di allevamento dedicati:

• Migliorare la qualità del suolo e la sua capacità di trattenere l'acqua.
• Migliorare la resistenza della pianta alla siccità, mantenendo sempre elevato l'assorbimento di carbonio.

Modificando la composizione della parete cellulare, con più lignina e più lunghe molecole di carbonio, si potrebbe anche rendere la materia organica morta risultante molto più resistente alla decomposizione, intrappolando il carbonio sottoterra per decenni o addirittura secoli e più.

Infine, si potrebbe adottare un approccio ancora più proattivo, con l'obiettivo di "coltivare" direttamente e intrappolare il carbonio su scala industriale. Gli scienziati hanno identificato erbe perenni C4 ad alta produttività come Miscanthus × giganteus o panico verga (Panicum virgatum) e spargolo di prateria (Spartina pectinata), che può intrappolare fino a 130 tonnellate di CO2 per ettaro in un anno, o forse anche di più per alcune varietà.

Utilizzando la tecnologia BECCS (bioenergia con cattura e stoccaggio del carbonio), questa biomassa potrebbe essere bruciata per generare elettricità e la CO2 risultante verrebbe catturata e trasferita in un deposito sotterraneo profondo.

Fonte: Penn State University

Elaborare regolamenti appropriati

Navigare nelle contraddizioni

Un problema con l'impiego su larga scala di tali colture modificate, in grado di aumentare la resa nonostante il cambiamento climatico o addirittura di contribuire ad attenuarlo, è che richiederà sicuramente l'uso di colture OGM.

In tale contesto, la riluttanza delle principali regioni a utilizzare tali colture può rappresentare un grosso ostacolo a qualsiasi soluzione biotecnologica al cambiamento climatico e alla scarsità di cibo.

Questo è particolarmente vero per l'UE, che spesso vieta completamente le colture OGM. Ma anche altre regioni tendono a vietare completamente gli OGM dalle etichette biologiche, nonostante abbiano obiettivi rigorosi per aumentare la quota di agricoltura biologica della loro regione.

Pertanto, nell'attuale contesto legislativo, proteggere l'ambiente con un'agricoltura più biologica potrebbe significare danneggiare l'ambiente, non ottenendo migliori rese e aumentando la cattura del carbonio.

Questo è stato l'argomento di una pubblicazione sulla prestigiosa rivista scientifica Cell² dal titolo "Nuove tecniche genomiche nella produzione biologica: considerazioni per una regolamentazione UE basata sulla scienza, efficace e accettabile".

CRISPR e altre nuove tecniche genomiche (NGT)

Una questione fondamentale è distinguere nuove tecniche genomiche (NGT) dai metodi più vecchi e rudimentali utilizzati in precedenza per creare OGM.

Questo metodo di ingegneria genetica molto più controllato e preciso comprende CRISPR-Cas9, la tecnologia delle nucleasi sito-dirette (SDN), la mutagenesi diretta da oligonucleotidi (ODM) e la metilazione del DNA RNA-dipendente (RdDm).

Contrariamente all'inserimento di un gene estraneo in una pianta, l'NGT può creare una mutazione mirata che potrebbe essersi verificata naturalmente oppure inserire materiale proveniente da una pianta che avrebbe potuto incrociarsi naturalmente con la coltura target.

“L’agricoltura biologica può svolgere un ruolo importante nella transizione verso sistemi alimentari più sostenibili,

Una maggiore attenzione all'efficienza e alla resilienza può essere ottenuta introducendo una maggiore diversità di colture, il cui sviluppo può essere facilitato e accelerato dai NGT.

Quindi, pur non essendo completamente "naturali", gli NGT non creano nulla di nuovo che non avrebbe mai potuto verificarsi spontaneamente, ma semplicemente "guidano la mano della natura".

I sostenitori di questa posizione sostengono che è necessario comprendere la natura degli NGT e fare distinzioni sottili tra le tecnologie in esame (OGM e NGT).

Le etichette biologiche possono adattarsi ai NGT?

Uno dei motivi principali per cui sia gli enti regolatori che il pubblico sono stati riluttanti ad accettare anche i NGT "naturali" nell'etichetta biologica è che ciò potrebbe danneggiare la percezione stessa dell'etichetta.

Gli autori dell'articolo propongono invece di creare schemi etichettati "biologico + NGT" che chiariscano che non si tratta solo del classico schema di agricoltura biologica, ma nemmeno dei soliti OGM.

Se l'agricoltura biologica è un tipo di produzione agricola promosso nell'UE, tutte le forme di produzione biologica (inclusa la NGT+) dovrebbero essere accettate quando si valuta il raggiungimento degli obiettivi biologici nell'UE.

Questo potrebbe aprire la strada a una più ampia diffusione dei metodi di coltivazione biologica, senza sacrificare le rese. Soprattutto perché le etichette biologiche vanno ben oltre la semplice varietà vegetale, ma includono anche i metodi di coltivazione come l'uso di pesticidi ed erbicidi, i metodi di aratura e semina, ecc.

Considerazioni finali sull'editing genetico e la resilienza agricola

Il cambiamento delle condizioni climatiche e la crescente domanda di cibo rappresentano sia un rischio importante che una grande opportunità.

Da un lato, potrebbe causare enormi sofferenze umane e danni ecologici. Dall'altro, potrebbe essere l'impulso che ci spinge a creare forme di agricoltura migliori e più sostenibili.

Probabilmente tutto questo passerà attraverso qualche modifica alla genetica delle nostre colture, come è avvenuto fin dagli albori dell'agricoltura.

Le nuove tecniche genomiche possono ora utilizzare la ricchezza di dati genomici accumulati negli ultimi decenni per creare piante più resistenti e produttive.

Nel frattempo, anche le nostre normative e la nostra percezione dell'ingegneria genetica devono evolversi. L'obiettivo finale della protezione dell'ambiente dovrà superare i preconcetti sugli OGM, creati quando l'ingegneria genetica era ancora relativamente primitiva.

Ciò non significa che la modifica incontrollata della nostra biosfera debba dilagare, ma che un approccio più aperto e cauto, che sfrutti tutti i nuovi strumenti disponibili, potrebbe fornire i migliori risultati possibili, mitigando al contempo la maggior parte dei rischi.

Innovatore nell'ingegneria genetica vegetale

Corteva

Corteva è leader mondiale nella tecnologia agricola, in particolare prodotti chimici e sementi. È anche molto attiva nella nuova tecnologia agricola come la robotica.

Con 17.2 miliardi di dollari di vendite nette nel 2023, oltre 22,500 dipendenti e più di 10,000,000 di clienti, l'azienda è tra le più grandi del suo settore, insieme ai concorrenti statunitensi Bayer e Syngenta.

Nel complesso, e forse a causa di una tendenza più profonda alla riduzione dei consumi e all'aumento della concorrenza, le vendite di prodotti chimici (pesticidi, erbicidi, ecc.) sono diminuite nel 2024, mentre sono aumentate le vendite di sementi.

Fonte: Corteva

In uno sguardo più approfondito, il core business di Corteva nel settore delle sementi è nel mais e nella soia, che costituiscono la maggior parte dei ricavi aziendali in questo segmento. In particolare, Soia “Enlist E3” di Corteva, con resistenza a 3 erbicidi (2,4-D colina, glifosato e glufosinato), è cresciuta da meno del 5% nel 2019 fino a rappresentare >65% del mercato statunitense.

Nel settore della protezione delle colture/prodotti chimici, più della metà delle vendite ha riguardato erbicidi, mentre il resto è composto principalmente da insetticidi e fungicidi.

Corteva ha costruito la sua attuale attività attorno all'agricoltura industriale tradizionale, che è ancora un'attività molto redditizia in grado di sostenere l'attuale budget destinato alla ricerca e sviluppo.

Tuttavia, come abbiamo discusso qui e in un precedente “Ffuturo dell'agricoltura" articolo, si aprono nuove possibilità, con Corteva in testa:

• Editing genico delle colture esistenti, comprese utilizzando la tecnologia CRISPR.
• Un polo di innovazione per le startup agro-tech, Catalizzatore Corteva. "Una piattaforma di apprendimento automatico sta supportando gli sforzi per delineare il panorama del settore e identificare le tecnologie rilevanti per le priorità di ricerca di Corteva. "
• Biostimolanti, biocontrollo e altri prodotti di origine naturale come i feromoni degli insetti con prestazioni comprovate e prevedibili.
• Batteri che fissano l'azoto (BlueN™ o Utrisha™ N) per creare un fertilizzante extra privo di sostanze chimiche.
• Cereali biofortificati con vitamina A per migliorare la nutrizione nei paesi poveri.
• Robot ambulanti per colture a filari.
• Esperimenti con l'implementazione dell'intelligenza artificiale nelle aziende agricole, dalla raccolta della frutta all'identificazione delle piante migliori per la selezione delle caratteristiche per la produzione di semi.
• Suite completa di soluzioni software, dai dati delle immagini del territorio ai software di gestione delle aziende agricole, fino al monitoraggio e alla vendita dei crediti di carbonio.

Corteva sta inoltre valutando attivamente la futura crescente domanda di biocarburanti verdi e proteine ​​speciali, ciascuno con un mercato potenziale del valore di 10-30 miliardi di dollari entro il 2035.

Fonte: Corteva

Quindi, nel complesso, sebbene Corteva sia un colosso dei “vecchi” metodi di agricoltura industriale, è anche chiaramente consapevole dei cambiamenti nel settore e si sta posizionando per diventare un’azienda altrettanto grande e di successo, adattata alle pratiche agricole in rapida evoluzione.

Ultime notizie e sviluppi sulle azioni Corteva (CTVA)

Studi referenziati

<sup>1. Long Stephen P. (2025) Esigenze e opportunità per colture a prova di futuro e l'uso di sistemi colturali per mitigare i cambiamenti atmosferici. Phil. Trans. R. Soc., 29 maggio 2025. http://doi.org/10.1098/rstb.2024.0229
2. Molitorisová, Alexandra et al. (2025) Nuove tecniche genomiche nella produzione biologica: considerazioni per una regolamentazione UE basata sulla scienza, efficace e accettabile. Cell Reports Sustainability, 30 maggio 2025. https://www.cell.com/cell-reports-sustainability/fulltext/S2949-7906(25)00101-6</sup>