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Come le piante GM hanno conquistato il mondo

Gli organismi geneticamente modificati (OGM) sono ampiamente utilizzati in agricoltura per conferire alle piante tratti benefici come la resistenza agli erbicidi e ai pesticidi, nonché tratti di qualità che ottimizzano la crescita e il contenuto nutrizionale. Sperimentato per la prima volta negli anni '80, l'uso degli OGM è oggi molto diffuso, con oltre 185 milioni di ettari di colture GM piantati nel 2016.

 

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OGM

Questo articolo è stato pubblicato su Spot On #6

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Cosa sono gli OGM?

Gli organismi geneticamente modificati hanno subito alterazioni del loro materiale genetico in un processo noto come ingegneria genetica. Queste alterazioni fanno sì che l'organismo esprima una o più caratteristiche che non sarebbero presenti naturalmente in quell'organismo. Gli OGM esistono attualmente nei batteri, negli animali e nelle piante e sono utilizzati in un'ampia gamma di applicazioni, tra cui la ricerca biologica e medica, la produzione di farmaci e l'agricoltura.

Perché gli OGM?

Uno degli usi più diffusi degli OGM è quello delle colture importanti per l'agricoltura. In queste piante, le alterazioni del materiale genetico sono spesso realizzate inserendo il materiale del DNA di un organismo diverso nell'organismo bersaglio. Questo fa sì che la pianta (e i semi raccolti dalla pianta) esprima nuovi tratti, come la resistenza agli erbicidi o agli insetti, o tratti di qualità come la tolleranza alla siccità. Ad esempio, sono state apportate modifiche genetiche in modo che le piante siano resistenti agli erbicidi come il glifosato o il glufosinato, consentendo di irrorare un campo con l'erbicida per eliminare le erbacce senza danneggiare il raccolto. La modifica genetica può anche comportare il trasferimento di uno o più tratti che consentono alla pianta di produrre endotossine provenienti dal batterio del suolo Bacillus thuringiensis, noto come "Bt". Questo conferisce resistenza agli insetti. Queste proteine endotossine sono state utilizzate come insetticidi spray fin dagli anni Venti. Sono mirate a determinate specie di insetti, mentre non hanno alcun effetto sulle specie non bersaglio, come gli esseri umani, la fauna selvatica e gli insetti utili. Quando vengono ingerite, queste proteine formano dei pori nell'epitelio dell'intestino medio delle larve delle specie di insetti sensibili (che si nutrono delle colture, causando danni). Questo provoca la paralisi dell'intestino, e l'insetto colpito smette di nutrirsi e soccombe per inedia. Le specie non bersaglio non hanno recettori nell'intestino per la proteina, e quindi la proteina non ha alcun effetto su di loro. Inoltre, le piante OGM possono esprimere tratti di qualità che consentono loro di essere tolleranti alle condizioni ambientali, come la siccità, o di migliorare il loro contenuto nutrizionale.

Convenzioni di denominazione degli OGM

Gli OGM possono essere indicati in tre modi. In primo luogo, possono essere identificati con il nome dell'evento, che è il nome dell'esperimento unico di ricombinazione del DNA avvenuto in laboratorio, in cui una cellula vegetale ha incorporato con successo un gene desiderato. Questa cellula viene successivamente utilizzata per rigenerare piante intere e costituisce la "base" di un ceppo OGM. Ad esempio, un nome dell'evento per il mais tollerante agli erbicidi è NK603. In secondo luogo, gli OGM possono anche essere identificati dalla proteina unica che esprimono. Nel caso dell'evento NK603, la proteina espressa è CP4 EPSPS. In terzo luogo, l'OGM può essere identificato dal nome commerciale con cui viene venduto.

Colture GM nel mondo - allora e oggi

L'attuale produzione di OGM comprende principalmente quattro colture: soia, mais, cotone e colza/canola. Il commercio globale di queste colture e dei loro principali derivati è dominato da materiale di origine OGM. Inoltre, la semina globale di queste quattro colture include una percentuale molto alta di sementi biotech (78% di soia, 64% di semi di cotone, 33% di mais e 24% di colza a livello globale; ISAAA 2016). All'interno di queste colture, ci sono diverse proteine OGM attualmente importanti per il commercio di cereali e semi. La coltivazione di piante GM è in aumento a livello globale, così come l'utilizzo di tratti impilati - che includono due o più tratti innovativi nella stessa pianta. Le prime prove sul campo di piante GM sono iniziate negli Stati Uniti e in Francia nel 1986, con il tabacco resistente agli erbicidi. Il primo Paese a consentire la commercializzazione di piante OGM è stata la Cina, che ha introdotto un tabacco resistente ai virus nel 1992. La prima coltura GM approvata per la vendita negli Stati Uniti è stato il pomodoro FlavrSavr nel 1994. Nello stesso anno, anche l'Unione Europea ha approvato la vendita della prima pianta GM, un tabacco tollerante agli erbicidi. La coltivazione commerciale di piante GM come il mais e il cotone è iniziata nel 1996. Nel 2016, 11 diversi tipi di colture GM sono stati coltivati commercialmente su 457 milioni di acri (185 milioni di ettari) in 26 diversi Paesi del mondo.

I principali coltivatori di colture GM

La Tabella 1 mostra la coltivazione globale di OGM nel 2016. I tassi di adozione delle colture GM nei Paesi in cui vengono piantate sono spesso elevati. I dati dell'indagine dell'USDA del 2016 mostrano che la soia tollerante agli erbicidi comprendeva il 94% della superficie piantata negli Stati Uniti, il cotone tollerante agli erbicidi comprendeva il 93% della superficie piantata e il mais tollerante agli erbicidi comprendeva il 92% della superficie piantata. Le piantagioni di mais comprendevano il 3% di varietà resistenti agli insetti, il 13% di varietà tolleranti agli erbicidi e il 76% di varietà impilate resistenti agli insetti/tolleranti agli erbicidi. Le piantagioni di semi di cotone comprendevano il 4% di varietà resistenti agli insetti, il 9% di varietà tolleranti agli erbicidi e l'80% di varietà impilate resistenti agli insetti/tolleranti agli erbicidi. Gli Stati Uniti hanno anche piantato soia biotech (tollerante agli erbicidi), colza, barbabietola da zucchero, erba medica e altre varietà. In Brasile, circa il 96,5% della superficie coltivata a soia era biotech. Il 36,7% della superficie era tollerante agli erbicidi e il 59,8% era impilato resistente agli insetti/tollerante agli erbicidi. Circa l'88,4% del mais in Brasile è biotech, con la maggior parte dei tratti impilati. Circa il 79% del raccolto di semi di cotone è biotecnologico. In Canada, circa il 93% della superficie coltivata a colza/canola è tollerante agli erbicidi. Il 94% della soia, il 92% del mais e quasi il 100% della barbabietola da zucchero sono biotecnologici. In India, circa il 96% del cotone piantato è Bt. In Cina, il cotone biotech comprendeva il 95% delle superfici nel 2016. In Paraguay, il mais biotech resistente è stato commercializzato per la prima volta nel 2013, e il tasso di adozione era già del 44% nel 2016. In Pakistan, il 97% della superficie coltivata a cotone era biotech.

Proteine OGM importanti per l'industria dei cereali e delle sementi

CP4 EPSPS

L'espressione della proteina transgenica CP4 EPSPS nelle piante determina la tolleranza all'erbicida glifosato. Questa proteina è espressa in varietà commerciali di gramigna, barbabietola da zucchero, colza/canola, soia, cotone, erba medica, patata, grano e mais.

Bt-Cry1F

L'espressione della proteina transgenica Bt-Cry1F determina una resistenza agli insetti. Questa proteina è efficace contro le larve di lepidotteri parassiti come il tarlo del tabacco, il tarlo della barbabietola, la cimice della soia, il tarlo del cotone/la cimice del mais, la piralide del mais europeo, la piralide del mais sud-occidentale, il tarlo della caduta e il tarlo nero. Questa proteina è espressa nelle varietà commerciali di mais e cotone.

Bt-Cry34Ab1

L'espressione della proteina transgenica Bt-Cry34Ab1 nelle piante determina una resistenza agli insetti. Questa proteina è efficace contro le larve dei coleotteri, come la diabrotica del mais. Questa proteina è espressa nelle varietà commerciali di mais.

Bt-Cry1Ab, 1Ac e 1A.105

L'espressione delle proteine transgeniche Bt-Cry1Ab, Cry1Ac e/o 1A.105 determina una resistenza agli insetti. Le proteine sono efficaci contro le larve di lepidotteri come la piralide del mais, il tarlo del tabacco, il tarlo del cotone/la spiga del mais, il tarlo rosa, il tarlo della barbabietola e la lima della soia. Queste proteine sono espresse nelle varietà commerciali di mais, cotone e pomodoro.

Bt-Cry3Bb1

L'espressione della proteina transgenica Bt-Cry3Bb1 determina una resistenza agli insetti. La proteina è efficace contro le larve dei coleotteri, come la diabrotica del mais. Questa proteina è espressa nelle varietà commerciali di mais.

eCry3.1Ab

L'espressione della proteina transgenica eCry3.1Ab determina una resistenza agli insetti. La proteina è efficace contro gli insetti coleotteri e lepidotteri. Questa proteina è espressa nelle varietà commerciali di mais.

Bt-Cry2Ab

L'espressione della proteina transgenica Bt-Cry2Ab determina una resistenza agli insetti. La proteina è efficace contro le larve di lepidotteri come il tarlo del cotone, il tarlo rosa e il tarlo del tabacco. Questa proteina è espressa nelle varietà commerciali di cotone.

PAT

L'espressione della proteina transgenica PAT nelle piante determina la tolleranza all'erbicida fosfinotricina (PPT), in particolare al glufosinato di ammonio. Inoltre, viene spesso utilizzata come marcatore selezionabile per la trasformazione genetica. Questa proteina è espressa in varietà commerciali di mais, colza/canola, cotone, cicoria, barbabietola da zucchero e riso.

VIP3A

L'espressione della proteina transgenica VIP3A nelle piante determina una resistenza agli insetti. Questa proteina è efficace contro le larve di lepidotteri parassiti come il tarlo del cotone/la spiga del mais, il tarlo del tabacco, il tarlo rosa, il tarlo della caduta, il tarlo della barbabietola, il looper della soia, il looper del cavolo, il perforatore di foglie di cotone, il tarlo nero e il tarlo occidentale del fagiolo. Questa proteina è espressa nelle varietà commerciali di mais e cotone.

PMI

La proteina PMI (fosfomannosio isomerasi) è espressa da un gene derivato da E. coli. Questa proteina consente la crescita sul mannosio e viene spesso utilizzata come marcatore selezionabile nel mais OGM.

NPTII

La proteina NPTII (neomicina fosfotransferasi) è espressa da un gene derivato da E. coli. Questa proteina consente la resistenza agli antibiotici aminoglicosidi come la kanamicina, la neomicina, la paromomicina e la geneticina (G418). È un marcatore selezionabile comunemente usato.

cspB

La proteina cspB (cold shock protein B) è espressa da un gene derivato dal Bacillus subtilis. Questa proteina consente di migliorare le prestazioni in condizioni di stress idrico.

DMO

L'espressione della proteina DMO (dicamba monoossigenasi) determina la tolleranza all'erbicida dicamba. Questa proteina è espressa nelle varietà commerciali di soia e di semi di cotone.

aad-12

L'espressione della proteina aad-12 (arilossiacanoato diossigenasi 12) determina la tolleranza all'erbicida 2,4-D. Questa proteina è espressa nelle varietà commerciali di cotone e soia.

Numerose approvazioni

Molti altri Paesi non coltivano colture GM, ma le hanno approvate per l'importazione come alimenti e mangimi. Nel 2016, ci sono state 115 approvazioni di alimenti, 87 approvazioni di mangimi e 49 approvazioni di coltivazioni, per un totale di 251 approvazioni. Queste approvazioni sono suddivise tra 87 eventi di sette colture. Gli OGM più comunemente approvati sono i tratti di tolleranza agli erbicidi. Dal 2007, il numero di approvazioni di eventi impilati è stato superiore a quello degli eventi singoli e nel 2016, l'82,6% degli eventi approvati erano impilati. La distribuzione dei tratti degli eventi approvati nel 2016 è stata la seguente: 14% resistente agli insetti, 15% qualità del prodotto, 19% tollerante agli erbicidi, 6% tollerante agli erbicidi + controllo dell'impollinazione, 3% tollerante agli erbicidi + qualità del prodotto, 3% resistente alle malattie, 3% resistente agli insetti + resistente alle malattie, 31% tollerante agli erbicidi + resistente agli insetti e 6% altri. L'uso globale delle colture biotecnologiche è in aumento. Queste tecnologie possono aiutare a fornire nuove colture con rese più elevate, maggiore resistenza alle malattie, resistenza a condizioni ambientali avverse e maggiore valore nutrizionale. L'opinione mondiale sul valore degli OGM, tuttavia, è divisa. Tuttavia, è indiscutibile che le colture geneticamente modificate sono diventate una componente della strategia di molti Paesi e aziende che cercano di nutrire popolazioni in rapida crescita.