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Un lavoro da Biologo: il Plant Breeder

Bentornati a questa nuova tappa della rubrica che intende raccontarvi tutte le alternative di carriera che si aprono per un laureato in Scienze della Vita (in particolar modo Biologi, Biotecnologi e Scienziati Naturalisti). E credetemi, sono proprio tante! Stavolta esploriamo l’ambito agrario scoprendo un Lavoro da Biologo abbastanza sconosciuto ai più, il Selezionatore di Vegetali. Anche detto, nell’onnipresente doppia dicitura in inglese, Plant Breeder. Ci racconta entusiasticamente della sua professione Massimiliano Beretta.

In che ambito è inserita questa figura

Ormai si sa, non esistono più i contadini di una volta. Oggi si chiamano imprenditori agricoli e, al di là del nome, sono radicalmente differenti dai loro padri. La Rivoluzione Verde ha fornito all’agricoltore, tra gli anni 40 e 60 del secolo scorso, un insieme di innovazioni tecnologiche nei campi della meccanizzazione, dell’utilizzo dell’irrigazione, della chimica e del miglioramento genetico delle colture che ha reso il faticoso lavoro del contadino “proletario” una impresa economica altamente produttiva in grado di supportare la richiesta alimentare di una popolazione mondiale perennemente in crescita.

Si è venuto a creare quindi un indotto industriale che assiste l’imprenditore agricolo fornendogli automezzi sempre migliori, concimi e prodotti fitosanitari più adatti e rispettosi dell’ambiente nonché assistenza in una delle attività che un tempo il contadino faceva da sé, spesso  senza una grande efficacia: la selezione di nuove varietà di piante coltivate.

Le aziende sementiere fanno appunto questo: selezionano nelle piante coltivate delle caratteristiche migliori utili all’uomo; si dice che attuano un miglioramento genetico delle colture, con lo scopo di ottenere delle nuove varietà coltivate (cultivar).

Ma a cosa serve il miglioramento genetico delle colture, non vanno bene quelle che abbiamo già ora?

Innanzitutto, anche le varietà di piante commestibili coltivate oggi sono frutto di miglioramento genetico. Miglioramento sia remoto che recente, quindi effettuato inconsapevolmente o tramite un atto di selezione cosciente. Basti pensare che siamo riusciti a ricavare da una singola specie di erba selvatica, Brassica oleacea, decine di cultivar che chiamiamo con i familiari nomi di “cavolfiore”, “broccoli”, “cavolini di Bruxelles”, “cavolo cappuccio”, ecc…

La selezione fa miracoli… eccheccavoli!

Però ci sono ancora numerosi traguardi che una accurata selezione può raggiungere.
Uno degli obiettivi del miglioramento genetico delle colture è quello di renderle sempre più resistenti a condizioni ambientali avverse e migliorare la loro efficienza idrica, sia per poter ampliare la loro area di coltivazione che per diminuire la necessità di irrigazione, oppure di far sviluppare loro resistenze alle malattie.

Questo, oltre a migliorare la resa per ettaro, diminuisce il bisogno degli imprenditori agricoli di somministrare fitofarmaci (cioè pesticidi ed erbicidi) che rappresentano una spesa evitabile, sono fonte di rischio per la salute di chi li deve maneggiare in grandi quantità per motivi professionali, sono potenzialmente dannosi per i consumatori e, last but not least, un pericolo per l’ambiente.

Non sono solo gli agricoltori però ad avere interesse a modificare le caratteristiche delle piante coltivate. Ci spiega Massimiliano che nel settore di cui si occupa la sua azienda, le piante orticole, può esserci la richiesta da parte di aziende alimentari di produrre varietà più adatte alle trasformazioni per realizzare prodotti con caratteristiche organolettiche più appetibili e un maggior spettro di utilizzo. Un esempio pratico sono i pomodori da industria. Per questi frutti richiedono una maggiore viscosità, un maggior contenuto in zuccheri (Gradi Brix) e la presenza di composti utili a migliorare il sapore.

L’attore finale è infatti senza dubbio il consumatore, che attualmente sta diventando soggetto di richieste sempre più importanti a carico della filiera agroalimentare grazie alla maggior consapevolezza dell’importanza dell’alimentazione e anche alla diffusione di mode alimentari più o meno motivate.

Alla frutta e alla verdura chiediamo sempre più di essere anche viatico di buona salute. Questo approccio genera il neologismo di “cibi nutraceutici, che al contempo ci dovrebbero nutrire e avere effetti benefici sulla salute. Da queste esigenze nascono per esempio varietà di pomodori più ricchi in licopene e beta-carotene, sostanze note per la loro attività anti-ossidante.

Paradossalmente, anche chi per motivi ideologici è contrario all’intervento di selezione mirato alla creazione di nuove varietà vegetali può essere soddisfatto dal medesimo. Alcuni programmi di miglioramento genetico, infatti, prevedono di incrociare le varietà moderne (“elite”) con i loro progenitori allo scopo di aumentare la biodiversità, selezionare caratteristiche utili sempre nuove e sviluppare nuove cultivar, anche utilizzando le cosiddette “varietà antiche”. Così si valorizzano cultivar che appartengono alla storia dell’agricoltura e conservano “i sapori di una volta”, ma che non saprebbero adattarsi ai repentini cambiamenti climatici, estinguendosi.

Nonostante le virgolette, si tratta di operazioni di oggettivo valore. Recuperano dalle varietà selvatiche molta parte della biodiversità che nei secoli si è persa a causa del lavoro di selezione svolto da contadini digiuni delle moderne conoscenze della genetica. Il fine ultimo, e qui sta il merito, è reintrodurre la biodiversità nelle piante che attualmente vengono coltivate e commercializzate.

I programmi di miglioramento genetico delle piante orticole generalmente durano, nei migliori dei casi, tra i 10 e i 15 anni. Altri attori possono fare la medesima opera di selezione su piante arboree – in questo caso l’operazione richiede molto più tempo – come anche sui cereali. Altri attori si interessano di miglioramento genetico, oltre alle medie aziende sementiere. Lo fanno molti centri di ricerca pubblici e, con diversi interessi, le grandi multinazionali che forniscono vari tipi di servizi all’agricoltura, come l’agricoltura di precisione.

La figura che opera in questo settore pianificando ed eseguendo nella pratica un programma di miglioramento genetico è appunto il Plant Breeder.

Il Plant Breeder

Il suo lavoro non prevede una giornata tipo, essendo segnato dalla stagionalità proprio come quello degli imprenditori agricoli.

In inverno, i breeder si concentrano sulla pianificazione delle semine e delle attività di fenotipizzazione da eseguire durante l’estate successiva, cioè la misurazione delle caratteristiche che si intende selezionare grazie ai programmi di miglioramento genetico. In primavera hanno luogo le semine nei vivai, seguite poi dal trasferimento delle pianticelle nei campi sperimentali.

Quando poi i tempi sono maturi, può incominciare una febbrile attività di fenotipizzazione.
I breeder visitano tutti i campi sperimentali, sparsi in giro per il mondo per testare ogni cultivar in differenti condizioni di suolo, clima e piovosità. Una volta giunti in loco, armati di tablet, stivali, coltello e tutto il necessario per proteggersi dal sole o dalla pioggia, osservano attentamente come si stanno sviluppando le piante, effettuano misurazioni oggettive delle caratteristiche di interesse e talvolta prelevano campioni da mandare nel laboratorio analisi dell’azienda, dove verranno trattati dai laboratori di biologia molecolare per l’analisi del DNA o da un’altra figura di cui parleremo, l’Assistant Breeder.

Diamo alcuni esempi delle caratteristiche che valutiamo. Se l’obiettivo è ottenere una cultivar di lattuga più produttiva interesserà conoscere il peso dei cespi e la loro resistenza alle malattie; per ottenere piante di pomodoro più produttive, invece, sarà contato il numero di bacche mature per ogni pianta e misurato il peso medio. Nel caso delle cipolle, una qualità decisamente osteggiata dal mercato è la presenza di più “centri” (germogli laterali), pertanto viene monitorata in campo la numerosità di cipolle che ne presentano più d’uno per selezionare solo quelle “monocentro”, più utili dal punto di vista commerciale.

Questa attività si concentra principalmente nei mesi estivi e può portate il Breeder a lavorare parecchio, anche 15 ore al giorno!

Sarà poi l’arrivo dell’autunno a richiamare il Breeder in ufficio. Nei mesi precedenti ha raccolto infatti una mole di dati che devono essere interpretati! Le misurazioni vengono raccolte e valutate con metodi statistici (ANOVA, regressioni lineari…). Lo scopo è ottenere, per ciascuna caratteristica valutata, l’ereditabilità dei caratteri, la media di campo e la bontà commerciale. Questi indici rappresentano il valore di quella particolare caratteristica in una determinata varietà con quella specifica situazione di campo aperto.

Con differenti condizioni di campo è possibile valutare, ad esempio, l’effetto del clima e del suolo. Oppure si può fare un paragone con le generazioni precedenti per stabilire se ci sono effettivamente state variazioni dovute alla selezione. I dati vengono utilizzati anche per comparare le nuove varietà con quelle delle ditte concorrenti per valutare se si è ottenuto un oggettivo vantaggio qualitativo.

Chi lo può fare

Per tradizione, sono sempre stati gli agronomi a fare i breeder ed esistono anche dei percorsi universitari professionalizzanti che formano questo tipo di figura. Però, ci dice Massimiliano, da alcuni anni c’è una penuria di personale che ha aperto la professione anche ai laureati in Scienze della Vita. Le aziende, infatti, assumono sempre più i biotecnologi – anche non agrari – nel ruolo di breeder per via dell’approfondita conoscenza della genetica che li caratterizza. Un Biologo può fare il breeder se il suo percorso formativo riesce a colmare il gap di conoscenza della genetica che mediamente lo separa dai biotecnologi.

Altre conoscenze utili alla professione, che si possono sviluppare sul campo ma rappresentano sicuramente un valore aggiunto al momento della selezione, sono la conoscenza di statistica, agronomia, bioinformatica, genomica, tecniche di breeding, fitopatologia e  cenni di entomologia agraria per poter riconoscere gli insetti vettori delle malattie delle piante. Non meno importante è ovviamente la conoscenza del mercato poiché il breeding deve seguire strettamente le richieste della filiera per ottenere un successo commerciale.

Cosa aspettarsi

Il lavoro del breeder è molto creativo. Al contempo pianifica i progetti di selezione e li esegue, ma alle volte deve anche farsi venire le giuste idee di marketing per ideare prodotti innovativi in grado di catturare l’interesse della filiera.

Pertanto, non si può certo dire che preveda interminabili ripetizioni di giornate tipo. Richiede però una notevole dose di spirito di adattamento perché nei numerosi spostamenti in giro per il mondo può capitare di trovarsi a soggiornare in situazioni o paesi difficili, come i maggiori paesi esportatori di piante orticole che tendenzialmente sono nazioni in via di sviluppo.

Questo richiede  ovviamente un certo grado di distacco verso situazioni particolarmente forti.
Inoltre, sembra una banalità, ma poiché un breeder frequenta i campi deve mettere in conto di sporcarsi… tanto!

Dato che i progetti di miglioramento genetico richiedono così tanto tempo prima di dare frutto, è indispensabile pianificarli minuziosamente con largo anticipo. Occorre anche saperne valutare il rapporto costo/beneficio, cosa che richiede una visione d’insieme. In particolare serve sapersi fare in anticipo un’idea di quali prodotti potrebbero soddisfare le future esigenze delle diverse filiere, cioè di vivaisti, agricoltori, industrie, grande distribuzione (GDO) e, ovviamente, dei consumatori.

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