Rendere le Colture a Prova di Futuro: L’Editing Genetico Può Affrontare la Sicurezza Alimentare?

È Necessaria un’Agricoltura Migliore

Mentre la nostra civiltà affronta la combinazione di crescita demografica e instabilità climatica, la questione della sicurezza alimentare torna in primo piano tra i problemi importanti da affrontare. A questo rischio si aggiungono molti altri fattori, rendendo la questione ancora più delicata, come i danni continui alla biodiversità e le estinzioni di specie, l’inquinamento, l’erosione del suolo fertile, l’urbanizzazione delle terre coltivabili, ecc.

Di conseguenza, una pressione enorme si sta esercitando su agronomi e scienziati vegetali affinché forniscano soluzioni che, idealmente, possano gestire tutto contemporaneamente, garantendo sequestro del carbonio, aumento della produzione alimentare e riduzione dell’impatto sulle terre coltivabili.

“Se non facciamo le cose per bene, in realtà non credo che qualcos’altro conti davvero, davvero”

U.S. Secretary of State Anthony Blinken at the Global Solutions for Food Security Event in New York in settembre 2023

Uno degli strumenti più promettenti è l’ingegneria genetica, ma ha un focus diverso rispetto al precedente editing genetico delle colture. Mentre in passato l’attenzione era rivolta a ottenere rese più alte a tutti i costi e in concomitanza con l’uso intensivo di prodotti chimici, metodi più avanzati potrebbero combinare una maggiore produzione con risultati più sostenibili.
Questo è l’argomento sviluppato da Stephen Long, professore di scienze delle colture e biologia vegetale presso l’Università dell’Illinois Urbana-Champaign, in una pubblicazione¹ intitolata “Bisogni e opportunità per rendere le colture a prova di futuro e l’uso dei sistemi colturali per mitigare il cambiamento atmosferico”.

Un Pianeta in Cambiamento

Un Quadro Cupo?

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

Ciò include temperature estreme, siccità, inondazioni e livelli di ozono superficiale, tutti in grado di influenzare drasticamente la resa delle colture, anche più di un semplice cambiamento delle condizioni medie, per il quale una modifica dei metodi agricoli potrebbe bastare.

Il CO₂ atmosferico ha raggiunto 427 ppm nel 2024 e si prevede che arrivi a circa 600 ppm entro il 2050‑2060. In tale scenario, la temperatura media globale potrebbe aumentare di altri 1,2 °C entro il 2050‑60, fino a 2,7 °C rispetto ai livelli pre‑industriali.

Per quanto riguarda il cibo, il mondo avrà bisogno tra il 35 % e il 56 % di cibo in più entro il 2050, a causa dell’aumento del consumo pro capite, della crescita della popolazione e dell’incremento degli sprechi nella produzione alimentare man mano che più persone si trasferiscono nelle città.

Quando combinato con le perdite di colture previste a causa di eventi estremi e dei cambiamenti climatici, ciò si traduce approssimativamente nella necessità di quasi raddoppiare la produzione alimentare globale entro il 2050.

Non Tutte le Notizie Sono Negative

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

“Le cultivar elite moderne di riso e soia mostrano aumenti di resa di circa il 30 % con l’elevazione del CO₂ ai livelli previsti per il 2050‑60.

Le colture C4 — mais e sorgo — non mostrano un aumento di resa, poiché sono già sature di CO₂ ai livelli attualmente elevati.”

Ciò è particolarmente vero per le piante con metabolismo C3, che includono la maggior parte delle colture non tropicali e costituiscono una grande parte delle colture alimentari mondiali (le piante C4 hanno un metabolismo diverso, che concentra il CO₂ nella foglia prima della fotosintesi, quindi è comprensibile che i livelli ambientali di CO₂ siano meno rilevanti per esse).

Un’altra buona notizia è che raddoppiare le rese delle colture non è solo possibile, è già stato realizzato, almeno per alcune colture specifiche.

Ad esempio, enormi investimenti in R&S da parte delle aziende agricole hanno già raddoppiato la resa del mais, mentre altre colture alimentari, come riso, frumento, patate e sorgo (importanti in Africa e nelle regioni tropicali), sono rimaste indietro.

Affrontare i Problemi Agricoli

Ozono a Bassa Quota

L’ozono troposferico (O3) è un inquinante secondario formato dall’azione della luce solare su composti organici volatili e ossidi di azoto in masse d’aria inquinate.
Oggi, livelli superiori a 100 ppb si trovano frequentemente nelle zone rurali della cintura del mais negli Stati Uniti, con livelli significativamente più alti 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 USA, costando circa 9 miliardi di dollari all’anno. In totale, ciò potrebbe tradursi in una perdita fino al 10 % delle colture globali.”

La modificazione genetica dell’anatomia della pianta, in particolare degli stomi (aperture che permettono all’aria di entrare nelle foglie), potrebbe ridurre la penetrazione e i danni da ozono. Con l’aumento della concentrazione di CO₂, stomi meno aperti non dovrebbero influire drasticamente sull’efficienza della fotosintesi.

Aumentare la produzione di antiossidanti nella pianta potrebbe anche contribuire a ridurre l’ossidazione da parte delle molecole di ozono e migliorare la resistenza complessiva della pianta allo stress.

Siccità e Uso dell’Acqua

Si prevede che temperature più elevate e condizioni meteorologiche più estreme siano associate a maggiori carenze d’acqua.

Entro il 2050, le perdite globali di resa per siccità nel mais dovrebbero aumentare al 21,3 % rispetto alla media precedente del 12,0 % per il periodo 1961‑2006, e per il frumento dal 9,6 % al 15,5 %.

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

Anche qui, una minore apertura degli stomi potrebbe aiutare a ridurre le esigenze idriche delle piante e a diminuire lo stress durante le siccità.

“Il risultato è stato un miglioramento del 15 % dell’efficienza di utilizzo dell’acqua a livello fogliare nel tabacco coltivato in campo e una riduzione del 30 % del consumo idrico dell’intera pianta. Grazie all’alta velocità con cui può essere modificato geneticamente, il tabacco è spesso usato come banco di prova per studiare alterazioni che possono essere impiegate in una varietà di altre piante.”

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

Potenziare 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 rimanere nel suolo, invece di decomporsi in pochi anni, aumenterebbe il serbatoio netto di carbonio terrestre del 50 %.

Radici più profonde combinate con pratiche di agricoltura senza aratura potrebbero essere la risposta, con diversi meccanismi attivati simultaneamente quando si progettano sistemi radicali più robusti, sia tramite manipolazione genetica sia tramite programmi di selezione dedicati:

• Migliorare la qualità del suolo e la sua capacità di trattenere l’acqua.
• Migliorare la resistenza della pianta alla siccità, mantenendo l’assorbimento di carbonio più elevato in ogni momento.

Modificare la composizione della parete cellulare, con più lignina e più lunghe molecole di carbonio, 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” e intrappolare carbonio su scala industriale. Gli scienziati hanno identificato erbe perenni C4 ad alta produttività come Miscanthus × giganteus o lo switchgrass (Panicum virgatum) e il prairie cordgrass (Spartina pectinata), che possono intrappolare fino a 130 tonnellate di CO₂ per ettaro in un anno, o forse anche di più per alcune varietà.
Utilizzando BECCS (bioenergia con cattura e stoccaggio del carbonio), questa biomassa potrebbe essere bruciata per generare elettricità, e il CO₂ risultante verrebbe catturato e trasferito in un deposito sotterraneo profondo.

Stabilire Regolamentazioni Appropriate

Navigare le Contraddizioni

Una questione legata al dispiegamento su larga scala di tali colture modificate, capaci di aumentare la resa di fronte al cambiamento climatico o addirittura di contribuire a mitigarlo, è che richiederà sicuramente l’uso di colture OGM.

In questo contesto, la riluttanza delle principali regioni a utilizzare tali colture può rappresentare un grande ostacolo a qualsiasi soluzione biotecnologica per il cambiamento climatico e la scarsità alimentare.

Ciò è particolarmente vero per l’UE, che spesso vieta categoricamente le colture OGM. Ma anche altre regioni tendono a escludere completamente gli OGM dalle etichette biologiche, nonostante abbiano obiettivi rigorosi per aumentare la quota della loro agricoltura che rientra nell’etichetta biologica.

Quindi, nel contesto legislativo attuale, proteggere l’ambiente con più agricoltura biologica potrebbe significare danneggiare l’ambiente perdendo rese migliorate e aumentando la cattura di carbonio.

Questo è stato oggetto di una pubblicazione nella prestigiosa rivista scientifica Cell² intitolata “Nuove tecniche genomiche nella produzione biologica: considerazioni per una regolamentazione UE basata sulla scienza, efficace e accettabile”.

CRISPR e Altre Nuove Tecniche Genomiche (NGT)

Un’importante questione è distinguere nuove tecniche genomiche (NGT) dai metodi più vecchi e più grezzi precedentemente usati per creare OGM.

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

Contrariamente all’inserimento di un gene estraneo in una pianta, le NGT possono creare una mutazione mirata che potrebbe essersi verificata naturalmente o inserire materiale da una pianta che potrebbe essersi incrociata naturalmente con la coltura target.

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

Un maggiore focus su efficienza e resilienza può essere raggiunto introducendo una maggiore diversità di colture, il cui sviluppo può essere facilitato e accelerato dalle NGT.”

Quindi, sebbene non siano completamente “naturali”, le NGT non creano qualcosa di nuovo che non potrebbe mai verificarsi spontaneamente, ma semplicemente “guidano la mano della natura”.

I sostenitori di questa posizione ritengono che sia necessario comprendere la natura delle NGT e fare distinzioni sfumate tra le tecnologie in considerazione (OGM rispetto alle NGT).

Le Etichette Biologiche Possono Adattarsi alle NGT?

Una grande ragione per cui i regolatori e il pubblico sono stati riluttanti ad accettare anche le NGT “naturali” nell’etichetta biologica è che ciò potrebbe danneggiare principalmente la percezione di tale etichetta.

Invece, gli autori del documento propongono di creare schemi etichettati “biologico + NGT” che chiariscano che non si tratta solo del regime agricolo “biologico classico”, ma neanche dei tradizionali OGM.

Se l’agricoltura biologica è un tipo di produzione agricola promosso nell’UE, tutte le forme di produzione biologica (incluso NGT+) dovrebbero essere accettate nella valutazione del raggiungimento degli obiettivi biologici nell’UE.

Ciò potrebbe aprire la strada a una diffusione più ampia dei metodi di coltivazione biologica, senza sacrificare le rese. Soprattutto perché le etichette biologiche vanno ben oltre la semplice varietà di pianta, includendo anche i metodi di coltivazione come l’uso di pesticidi e erbicidi, le pratiche di aratura e semina, ecc.

Considerazioni Finali sull’Editing Genetico e la Resilienza Agricola

Le condizioni climatiche in evoluzione e la crescente domanda di cibo rappresentano sia un grande rischio sia una grande opportunità.

Da un lato, potrebbe causare enormi sofferenze umane e danni ecologici. Dall’altro, potrebbe essere lo stimolo che ci incoraggia a creare forme di agricoltura migliori e più sostenibili.

Probabilmente ciò avverrà attraverso qualche modifica della genetica delle nostre colture, come è avvenuto fin dall’inizio dell’agricoltura.

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

Nel frattempo, anche le nostre normative e la percezione dell’ingegneria genetica devono evolversi. L’obiettivo finale di proteggere l’ambiente dovrà superare i preconcetti sugli OGM nati quando l’ingegneria genetica era ancora relativamente primitiva.

Ciò non significa che la modifica incontrollata della nostra biosfera debba andare fuori controllo, ma che un approccio più aperto e attento, sfruttando tutti gli strumenti nuovi disponibili, potrebbe fornire i migliori risultati possibili mitigando la maggior parte dei rischi.

Innovatore dell’Ingegneria Genetica delle Piante

Corteva

Corteva è un leader globale nella tecnologia agricola, in particolare nei prodotti chimici e nei semi. È anche molto attiva nelle nuove tecnologie agricole 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 riflettendo una tendenza più profonda di riduzione dei consumi e aumento della concorrenza, le vendite di prodotti chimici (pesticidi, erbicidi, ecc.) sono diminuite nel 2024, mentre le vendite di semi sono cresciute.

In un’analisi più approfondita, il core business di Corteva nei semi riguarda mais e soia, che costituiscono la maggior parte dei ricavi aziendali in questo segmento. In particolare, la soia “Enlist E3” di Corteva, resistente a 3 erbicidi (2,4-D colina, glifosato e glufosinate), è passata da meno del 5 % nel 2019 a rappresentare >65 % del mercato statunitense.

Nel settore della protezione delle colture/chimica, più della metà delle vendite riguardava gli erbicidi, mentre il resto era principalmente composto da insetticidi e fungicidi.

Corteva ha costruito il suo attuale business attorno all’agricoltura industriale tradizionale, che rimane un’attività molto redditizia e sostiene il budget attuale di R&S.

Tuttavia, come discusso qui e in un precedente “Il futuro dell’agricoltura” articolo, nuove possibilità si stanno aprendo, con Corteva che guida il cambiamento:

• Editing genetico delle colture esistenti, incluso utilizzando la tecnologia CRISPR.
• Un hub di innovazione per startup ag-tech, Corteva Catalyst. “Una piattaforma di machine learning sta assistendo negli sforzi di mappare il settore e identificare tecnologie rilevanti per le priorità di ricerca di Corteva.”
• Biostimolanti, biocontrollo e altri prodotti di origine naturale come i feromoni degli insetti con prestazioni provate e prevedibili.
• Batteri fissatori di azoto (BlueN™ o Utrisha™ N) per creare fertilizzanti extra senza prodotti chimici.
• Cereali bio-fortificati con vitamina A per migliorare la nutrizione nei paesi poveri.
• Robot camminanti per colture in filare.
• Esperimenti con l’implementazione dell’IA nelle fattorie, dalla raccolta di frutta all’identificazione delle migliori piante per la selezione di tratti per la produzione di semi.
• Suite completa di soluzioni software, dai dati di immagini del territorio al software di gestione agricola e al monitoraggio e vendita di crediti di carbonio.

Corteva sta inoltre esplorando attivamente la futura crescente domanda di biocarburanti verdi e proteine speciali, ciascuna con un mercato indirizzabile da 10 miliardi a 30 miliardi di dollari entro il 2035.

In sintesi, mentre Corteva è un gigante dei metodi agricoli “vecchi” industriali, 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 sul Titolo Corteva (CTVA)

Studi Citati

<sup>1. Long Stephen P. (2025) Bisogni e opportunità per rendere le colture a prova di futuro e l’uso dei sistemi colturali per mitigare il cambiamento atmosferico. 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>