ATTILIO SCIENZA Docente di viticoltura Università degli Studi di Milano

LA SFIDA DELLA RICERCA GENETICA PER CONTRASTARE

GLI EFFETTI DEL CAMBIAMENTO CLIMATICO

E DEI PARASSITI DELLA VITE

IL PARADOSSO DELLA NAVE DI TESEO E LA METAFORA DELLA TRADIZIONE ED INNOVAZIONE IN VITICOLTURA

Vite parallele di Plutarco ( 50 d.C.-120 d.C.)

AL RITORNO DAL LABIRINTO DEL MINOTAURO GLI ATENIESI CONSERVANO LA MITICA NAVE DI TESEO FINO AL TEMPO DI

DEMETRIO,UOMO POLITICO CHE GOVERNA LA CITTA’.NEL CORSO DEGLI ANNI LE PARTI VECCHIE DEL LEGNAME

VENGONO SOSTITUITE FINO AL PUNTO CHE DELLA NAVE ORIGINALE NON RIMANE PIU’ NIENTE.

L’IDENTITA RIMANE LA STESSA ? IN CHE MODO IL VECCHIO ED IL NUOVO SI INTEGRANO ?

L’IDENTITA’ NON E’ QUALCOSA DI STATICO E DI INCONTAMINATO MA UN COMPLESSO DI MUTAZIONI E

PERMANANZE,DI OSMOSI TRA IDENTICO E DIVERSO

L’INNOVAZIONE GENETICA DELLA VITE : UN

PROBLEMA IRRISOLTO

• PER LA VITE L’OPPOSIZIONE AL MIGLIORAMENTO GENETICO COSTITUISCE DA SEMPRE , UN PROBLEMA ,PER I SIGNIFICATI SIMBOLICI E LA FORZA DELLA TRADIZIONE CHE ESPRIME IL VINO.

• PER ALTRE SPECIE FRUTTICOLE ED ORTICOLE IL PROBLEMA NON ESISTE : ATTUALMENTE LA PRESENZA DEGLI INCROCI SUL MERCATO SUPERA L’80 % DEL TOTALE.

PURTROPPO NON TENGONO CONTO DELLA MIOPIA CULTURALE DI COLORO CHE HANNO LO SGUARDO RIVOLTO SEMPRE ALL’INDIETRO,DI COLORO CHE RIFIUTANO IL METODO SCIENTIFICO PER IL PROGRESSO DELLA SOCIETA’

IL PROBLEMA PRINCIPALE E’ COME VINCERE LA PAURA

DEL CONSUMATORE NEI CONFRONTI DELL’INNOVAZIONE

GENETICA

I GENETISTI NON VALUTANO I MUTAMENTI

SOCIALI,PER QUESTO SBAGLIANO LE PREVISIONI.

LE ETÀ DELL’ANGOSCIA

LA VITICOLTURA DEL FUTURO DEVE

• rispetto dell’ambiente • riduzione dell’uso di

fitofarmaci • contenimento dei costi di

produzione • salvaguardia della salute

degli operatori, dei consumatori e più in generale dei cittadini

.... rispondere a nuove esigenze:

• Cambiamento climatico • Delocalizzazione della Viticoltura • Invecchiamento genetico di varietà

e portainnesti • Crollo del consumo di vino nei

Paesi del Vecchio Mondo

.... convivere con nuove emergenze:

Viticoltura e ambiente

0

10000

20000

30000

40000

1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999

Fungicidi (Francia)

cereali vite altre colture

• La viticoltura è attività impattante sull’ambiente a livello mondiale • In Europa il 65% di tutti i fitofarmaci usati in agricoltura è impiegato in viticoltura (il 3% della superficie agraria) • Le varietà europee e loro cloni e/o incroci non hanno resistenze adeguate mentre i patogeni sono sempre più

aggressivi • I fenomeni climatici sono sempre più estremi e diffusi rendono la difesa del vigneto sempre più complessa

Ton

s d

i s.a

.

Condizioni per il successo di un vitigno resistente

• Deve possedere un profilo aromatico e polifenolico (per i rossi) di qualità comparabile o superiore a quello del genitore di vinifera o della varietà di riferimento e comunque in linea con le esigenze del mercato

• Deve coniugare tradizione ed innovazione (tradizione data dal parentale di vinifera, l’innovazione dalla introgressione dei geni di resistenza)

• Deve esprimere buone attitudini agronomiche (produttività, vigore, rusticità ecc.)

• Deve permettere una tangibile riduzione dei trattamenti fitosanitari e dei relativi costi

1998 raccolta di materiali e avvio incroci

2000 avvio degli studi di genetica sulle resistenze (mappe genetiche, selezione assistita …)

2005 avvio dell’attività di selezione agronomica

2006 costituzione dell’IGA - sequenziamento del genoma della vite

2007 inizio delle vinificazioni e valutazione dei vini

2010 valutazione delle selezioni in diversi ambienti

2013 domanda di registrazione delle prime selezioni

2015 registrazione in Italia, in Europa, negli USA ecc.

PROGETTO IGA/UNIUD / VCR I tempi del progetto

I NUOVI VITIGNI RESISTENTI ISCRITTI AL CATALOGO NAZIONALE E AUTORIZZATI ALLA COLTIVAZIONE IN VENETO E FRIULI VENEZIA GIULIA

PER LA PRODUZIONE DI VINI DA TAVOLA E IGT

FLEURTAI CABERNET EIDOS

SORELI CABERNET VOLOS

SAUVIGNON KRETOS MERLOT KHORUS

SAUVIGNON NEPIS MERLOT KANTHUS

SAUVIGNON RYTOS JULIUS

Contenuto in alcoo metilico dei vitigni a bacca bianca

0,04 0,05 0,03 0,04 0,03

0,04 0,03 0,03

0,01

0,04 0,02

0,01

0,06 0,08

0,05 0,06 0,04

0,03 0,05

0,06 0,04 0,04

0,03 0,03

0,000,020,040,060,080,100,120,140,160,180,20

FLEURTAI(34-111)

SORELI(34-113)

SAUVIGNONKRETOS(76-026)

SAUVIGNONNEPIS

(55-098)

SAUVIGNONRYTOS

(55-100)

SAUVIGNON(30-080)

ml/100ml 2012 2013 2014 2015

Contenuto in alcoo metilico dei vitigni a bacca rossa

0,18

0,14

0,19 0,19

0,16

0,19

0,17 0,17 0,16

0,23

0,16 0,16 0,17 0,17

0,16

0,12

0,19

0,13

0,15

0,09

0,14

0,17

0,08

0,20

0,10

0,15

0,10

0,14

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

CABERNET EIDOS(58-083)

CABERNET VOLOS(32-078)

MERLOT KHORUS(31-125)

MERLOT KHANTUS(31-122)

JULIUS(36-030)

MERLOT(31-103)

SANGIOVESE(72-096)

ml/100ml 2012 2013 2014 2015

Aroma Foxy

• metilantranilato e 2-aminoacetofenone responsabili dell'aroma foxy. Si presenta naturalmente nella V. Labrusca, ma sono assenti in diverse specie americane come V. riparia e V. rupestris

• Nessuna delle varietà UNIUD resistenti alle malattie presenta l’aroma foxy!

SENTORE SIMIL-FRAGOLA • è dovuto alla presenza di fureaneolo • Nessuna delle varietà UNIUD presenta contenuto di fureaneolo

superiore al livello di percezione di fragola

Potenziali mercati per i vitigni resistenti

• comprensori viticoli con condizioni climatiche favorevoli agli attacchi dei patogeni (tutti gli areali a clima temperato e piovosità superiore ai 500/600 mm annui)

• areali viticoli contigui ad estesi insediamenti abitativi anche se in climi non particolarmente favorevoli agli attacchi dei patogeni

• Paesi o regioni la cui viticoltura si è sviluppata su basi di elevata competitività di prezzo: (Spagna, Cile, Sud Africa, Sicilia, Sud della Francia) e/o cultura del vino molto lontana dalla nostra (India, Cina, Giappone)

• aziende in viticoltura biologica che della sostenibilità ambientale hanno fatto la loro mission

DIAS CON FOTO VIT.RES E NON

QUALI SONO I RESISTENTI ?

DIAS CON FOTO VIT.RES E NON

TOCAI X BIANCA

80-024

SAUV. X BIANCA

55-100

SAUVIGNON TOCAI

MAS: marker-assisted selection

IL CONTRIBUTO

DELLE SPECIE

AMERICANE E’ IL 3,15 % !!!!

UN RESISTENTE DI 4a GENERAZIONE

Posizioni Stati Membri

GERMANIA Visto che il DNA è sostan-

zialmente di Vitis Vinifera

(> 95%) allora è Vitis Vinifera

DOCG e DOC

FRANCIA Contraria all’uso del nome del

genitore «nobile» ed alla

composizione di vini a DO

ITALIA

Necessario identificare bene che si tratta di vitigni con limitazioni

alla vinificazione, a tutela del consumatore finale. NO DOC e

DOCG, accettabile IGT

Le varietà resistenti nel RNVV

416 BRONNER B.

428 REGENT N.

465 CABERNET CARBON N.

466 CABERNET CORTIS N.

468 HELIOS B.

469 JOHANNITER B.

470 PRIOR N.

471 SOLARIS B.

2009 Il primo ingresso

2013 secondo ingresso

Provincia

autonoma

Bolzano

Fondazione

E. Mach

e

Provincia

autonoma

Trento

Le varietà resistenti nel RNVV

494 MUSCARIS B.

495 SOUVIGNIER GRIS B.

497 FLEURTAI B.

498 JULIUS B.

500 SORELI B.

2014 terzo ingresso

le prima italiane

Maggio 2015

PIWI International e

Provincia autonoma

Bolzano

Università di

Udine

e

Regione Friuli

Venezia

Giulia

Agosto 2015

le altre italiane

840 CABERNET EIDOS N.

841 CABERNET VOLOS N.

842 MERLOT KANTHUS N.

843 MERLOT KHORUS N.

844 SAUVIGNON KRETOS B.

845 SAUVIGNON NEPIS B.

846 SAUVIGNON RYTOS B.

0,00

0,10

0,20

0,30

0,40

0,50

0,60

0,70

-1,5 -1 -0,5 0 0,5 1 1,5

gradevolezza

grado di attacco

botrite

P09 P37

P66 P14

P39

P16

P115

P62

P130

P43

P121

P131

MIGLIORAMENTO GENETICO PER LA TOLLERANZA ALLA BOTRITE

IASMA ECO 1 N. (Teroldego X Lagrein)

IASMA ECO 2 N. (Teroldego X Lagrein)

La vite sostenibile è a portata di mano?

Osvaldo Failla Chair Cost action FA1003 “East - West Collaboration for Grapevine Diversity Exploration and

Mobilization of Adaptive Traits for Breeding”

Università degli Studi di Milano

Resistenza in Vitis vinifera : nuove prospettive di ricerca

La Vitis vinifera ha circa 500 geni di resistenza, ma non è resistente ai patogeni importati dal Nuovo Mondo (peronospora, oidio …) in quanto non sono avvenuti processi di coevoluzione tra ospite e parassita. Nel germoplasma orientale la moltiplicazione per seme ha favorito la segregazione di alcuni caratteri di resistenza in alcuni vitigni.

Azerbaijan 50 Armenia 40 Georgia 200

Moldova 21 Russia 50 Ukraine 45

Sensibile Resistente

Peronospora: valutate 1011 accessioni

986 sensibili e 25 resistenti (resistenza da media ad alta)

23 dal Caucaso (Georgia) - 1 dai Balcani - 1 dell’Europa occidentale

18 vitigni domestici – 7 viti selvatiche

Silvia L. Toffolatti, Giuliana Maddalena, Daiana Salomoni, David Maghradze, Piero A. Bianco, Osvaldo Failla 2016 Evidence of resistance to the

downy mildew agent Plasmopara viticola in the Georgian Vitis vinifera germplasm. VITIS - Journal of Grapevine Research (in press).

Oidio: valutate 771 accessioni

Infezioni spontanee in serra: 225 senza sintomi o con sintomi modesti su

771 accessioni valutate (29%)

Provenienza Georgia e Azerbaigian

Inoculazione controllata in laboratorio: 15 resistenti su 260 accessioni

valutate (6%)

14 Georgia - 1 Asia centrale

Resistenza a 'Candidatus Phytoplasma solani', agente

eziologico di Legno Nero

Sintomi osservati in vigneti georgiani affetti da Legno Nero. Sintomi gravi (alterazioni fogliari e

disseccamenti dei grappoli; forte perdita di produzione) osservati su cultivar Chardonnay (a); sintomi lievi

(leggere alterazioni fogliari; nessuna perdita di produzione) osservati su cultivar Rkatsiteli (b) e Tsitska (c). Le

analisi molecolari hanno rivelato la presenza dello stesso tipo di fitoplasma nelle viti in figura.

QUAGLINO F., MAGHRADZE D., CASATI P., CHKHAIDZE N., LOBJANIDZE M., RAVASIO A., PASSERA A., VENTURINI G., FAILLA O., BIANCO P.A. 2016

Identification and characterization of new 'Candidatus Phytoplasma solani' strains associated with bois noir disease in Vitis vinifera L. cultivars showing a range of

symptoms severity in Georgia, the Caucasus region. Plant disease, 100, 904-915, http://dx.doi.org/10.1094/PDIS-09-15-0978-RE

Paneshi N. Ala Shany R.

Mgaloblishvili N. Mujuretuli N.

Viti selvatiche georgiane

Alcune fonti di resistenza

PREVISIONI DEL CAMBIAMENTO CLIMATICO (IPOTESI IPCC) + 2,4 ° C nel 2100

riduzioni delle precipitazioni estive + 30 % di perdita di acqua per evaporazione

CONSEGUENZE FISIOLOGICHE PREVEDIBILI raccorciamento del ciclo vegeto-produttivo

incremento della anidride carbonica alterazione del metabolismo secondario

EFFETTO DEL CAMBIAMENTO CLIMATICO SUI VIGNETI G

rad

o a

lco

lico

pro

bab

ile a

lla

ven

de

mm

ia (

% v

ol)

1860 1870 1880 1890 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010

101-14

41B

333EM

16-16C

140Ru

Berlandieri Col.

157-11

Paulsen 1103,775, 779, 1447

K5BB

Richter 99 e 110

Schwarzmann

Teleki 5c e 8B

SO4

Rupestris

Riparia

3039C

161-49

420A

34EM

44-53M

Ramsey

Dog Ridge

Golia

Fercal

Harmony

Salt Creek

Gravensac

Borner

Serie M

Le varietà da vino resistenti opportunità da scoprire - I vitigni tolleranti agli stress ambientali

110R 21%

1103P 17%

140Ru 11%

41B 1%

420A 1%

775P 3%

Altri 1%

K5bb 23%

SO4 22%

6 Portainnesti, dei 39 iscritti al Registro nazionale, fanno il 96% dei materiali categoria

base che nei prossimi anni andranno a costituire i campi marze portainnesto

Le varietà da vino resistenti opportunità da scoprire - I vitigni tolleranti agli stress ambientali

Cambiamenti climatici e nuovi percorsi tecnici sostenibili per la viticoltura

Portinnesti M : fasi del progetto

• Anni ‘80: primi cicli di incrocio ricorrente con V.Berlandieri e V.monticola e valutazione precoce fenotipica presso Università di Milano

• 2010- 2013 : la ricerca subisce un’accelerazione grazie al progetto Ager Serres (coinvolgimento Fondazioni Bancarie, Uni MI,PD, TO e PC, CRA Conegliano e FEM) con l’identificazione di alcuni geni responsabili della tolleranza alla siccità da utilizzare nella MAS e la valutazione dei nuovi portinnesti in diversi ambienti italiani

• 2014: iscrizione nel Registro Nazionale Varietà dei primi 4 nuovi portinnesti

I PORTINNESTI DELLA SERIE M

DiSAA – Università di Milano - Winegraft - VCR

Le varietà da vino resistenti opportunità da scoprire - I vitigni tolleranti agli stress ambientali

0

0,5

1

1,5

2

2,5

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

14

0R

u

11

03

P

11

0R

M2

SO4

41

B

M4

42

0A

M1

M3

kg

g VigoreProduzione ceppo

Anno 15%

Vitigno 21%

Portainnesto 20%

AnnoxPI 18%

VitignoxPI 8%

AnnoxVitigno 2%

AnnoxCVxPI 16%

Anno 22%

Vitigno 14%

Portainnesto 15%

AnnoxPI 22%

VitignoxPI 8%

AnnoxVitigno 3%

AnnoxCVxPI 16%

46%

45%

Toscana

Puglia

Influenza del Portainnesto e delle sue interazioni con

Vitigno e Anno nel determinare le prestazioni

produttive

18/12/2013 Edizioni L'Informatore Agrario S.r.l.

PIRAMIDIZZARE :

FAR CONVERGERE IN UN INDIVIDUOFAR CONVERGERE IN UN INDIVIDUO UNA RESISTENZA PROVENIENTERESISTENZA PROVENIENTE

DA PIU’ FONTI (PERONOSPORA)

FAR CONVERGERE IN UN INDIVIDUOFAR CONVERGERE IN UN INDIVIDUO PIU’ RESISTENZE PROVENIENTIRESISTENZE PROVENIENTI

DA PIU’ FONTI (PORTINNESTI)

Winegraft: il diagramma di flusso

Aziende vitivinicole mondiali

Royalties

Ipad-Lab certificazione

Università di Milano

ricerca

Vivai Rauscedo

Produzione barbatelle & vendita

Soci

Ferrari, Zonin, Banfi,

Armani Albino, Cantine Due Palme,

Claudio Quarta Vignaiolo, Bertani Domains,

Nettuno Castellare, Cantine Settesoli

Fondazione Venezia Bioverde Trentino

Nicola Biasi 49

bi stimate percv18/19 cv 19/20

M1

93.000 269.670

M2

84.000 233.190

M3

84.000 227.490

M4

68.100 163.608

totale 329.100 893.958

Superficie PMP (2016) : 12.3 Ha Produzione barbatelle innestate 16/17 :

62.000

Produzione stimata barbatelle innestate 19/20 : 895.000

Nicola Biasi

Sperimentazione dal

2017 su 15 aziende

con i vitigni :

Chardonnay

Glera

Trebbiano t.

Sangiovese

Fiano

Maceratino

Aglianico

Negro amaro

Verdicchio

Falanghina

Pinot b.

Cabernet s.

Sauvignon

STAR 50

STAR 75

I PORTINNESTI DELLA SERIE STAR OTTENUTI DA AUTOFECONDAZIONE DI BINOVA

(1990,UNIBO) DAL VIGORE RIDOTTO

LE PROSPETTIVE DEL MIGLIORAMENTO

GENETICO DELLA VITE

• 1. Identificazione dei geni responsabili per i diversi caratteri di interesse agronomico

• 2. Il miglioramento genetico assistito da marcatori (MAS) per nuove varietà da incrocio – Singoli marcatori per singoli geni: marker - assisted selection (MAS)

– Marcatori multipli per un fenotipo complesso: genomic selection

• 3. Modificazioni mirate dei geni per operare su varietà tradizionali – Crea nuova variabilità

– Mutagenesi per produrre le mutazioni desiderate: genome editing

– Approccio cisgenico

GENOME EDITING

Taglio sito-specifico

(geni di suscettibiltà )

Identificazione dei geni target nel germoplasma di vite resistente

Design dei costrutti genici per il genome

editing (CRISPR/ Cas9)

Inserimento dei costrutti in calli

di vite

Selezione delle linee clonali modificate

correttamente

Rigenerazione della pianta,

moltiplicazione e radicazione

Genome Editing Workflow – Vitis

Screening in serra del livello di

resistenza dei cloni ottenuti

Valutazione in campo del potenziale

agronomico dei cloni selezionati

Produzione e messa in

commercio dei cloni selezionati

Genome editing

Screening

VARIANTI CROMATICHE DEL PINOT NERO

COSA E’ LA BIOMIMETICA ?

COME UTILIZZARE 2,8 MILIARDI DI ANNI DI EVOLUZIONE DELLE PIANTE PER MIGLIORARE

L’ADATTAMENTO DELLA VITE AL CAMBIAMENTO CLIMATICO E PER TROVARE I GENI PER

RESISTERE ALLE MALATTIE.

(ES.GLI UNCINI DELLE BARDANA PER IL VELCRO, IL VOLO DEGLI INSETTI PER I DRONI,LE

CARATTERISTICHE DELLE PELLE DELLO SQUALO PER CREARE SUPERFICI ASETTICHE,ETC)

LA METAGENOMICA PER VALUTARE GLI ENDOFITI DELLA VITE,LO STUDIO DELLE SOSTANZE VOLATILI

PER ALLONTANARE GLI INSETTI,LA TRASMISSIONE DI VIBRAZIONI A DIVERSA FREQUENZA PER

DISTURBARE GLI INSETTI,ETC.

In Inghilterra il PINT OF SCIENCE mira a portare la scienza nei pub sorseggiando una birra per far

capire che gli scienziati non vivono in un mondo astratto . Il successo dell’iniziativa , realizzata dal

2013 è stato strepitoso !!!!! Un esempio da imitare,anche da noi,naturalmente con un bicchiere di

buon vino davanti.