Cultivation of citrus without viruses

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Cultivation of citrus without viruses

The CREA study for the fight against the CTV virus

After the cases of kiwi and olive, current events are demonstrating the importance of plants resistant to viruses and other pathologies for our agriculture. Sicilian citrus culture has also been fighting, in the last years, the Citrus Tristeza virus (CTV), widespread with outbreaks, affecting over 32,000 hectares of citrus fruit, especially in the provinces of Catania and Siracusa.

According to the ten-year study of the CREA (Agriculture Research Council and Agrarian Economy Analysis), the only way to cope with the emergency is a massive reconversion action, based on CTV tolerance grafts combinations. CREA and its Research Center for Citrus culture and Mediterranean Cultures of Acireale are committed to the National Program of Voluntary Citrus Certification, with the mandatory supply of the "first" propagation material to the nursery structures, consisting of Certified "Base" plants free from quarantine pathogens.

"Also through this intervention in favor of the nursery sector, the rationalization plan initiated by the Mipaaf (Italian MIinistry for Agriculture and Forestry) -as the undersecretary Giuseppe Castiglione underscores - highlights the need, no longer delayed, to revitalize Italian agricultural research, understood as a strategic asset of agriculture at the service of Italian agriculturers. A competitive Italian agriculture must necessarily face the new global challenges, give value to the European tools available for research and recognise the needs of companies, linking them with existing scientific excellence such as Acireale, or with other institutions that need to be strengthened for the benefit of the citrus nurseries present on the territory."

The spread of the CTV virus

The Citrus Tristeza Virus originates in Southeast Asia but it has rapidly spread all over the world, causing acute epidemics in Florida, Argentina, Brazil and Venezuela. In total, Tristeza virus has caused around 70 million citrus plants to be cut in the world, of which 40 million are only in Cyprus, Israel and Spain, which are the three countries in the Mediterranean basin most affected by this disease.

In Italy, Tristeza was first observed in 1956, but for a few decades, it has caused only a few and isolated outbreaks of unimportant dimensions. It is only in recent years that the virus has been widely spread in the Italian peninsula, especially in Sicily.

Tristeza virus proves to be very aggressive to the bitter orange plants (Citrus Aurantium), while trifoliate orange fruit, Rough Lemon, Cleopatra mandarin, pummelo (Citrus maxima) and citrange are much less affected. Since Europe's predominant citrus plants are the ones grafted on bitter orange, there was a strong concern about this pathology, especially as a result of the new sightings of Triste that occurred in Spain in 2010 and in Sicily.

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The symptoms of the virus

Responsabile della malattia è un virus appartenente alla famiglia Closteroviridae genere Closterovirus, con ogni probabilità asiatica; sta lentamente colonizzando agrumeti e giardini annientando le coltivazioni che utilizzano l'arancio amaro come portinnesto. Un'invasione silenziosa, ottimo esempio di quel fenomeno chiamato 'bioinvasione', che preoccupa sempre più biologi e virologi.

L’espressione e l’intensità dei sintomi è influenzata da diversi fattori quali la specie, la combinazione d’innesto, le condizioni climatiche, i diversi ceppi dello stesso virus che provocano la malattia. Talvolta l’infezione può essere latente, ossia la pianta è malata senza tuttavia manifestare sintomi esterni. I sintomi in apparenza sono simili alle comuni manifestazioni di deperimento lento o veloce dovute alle cause più svariate. I ceppi di CTV vengono classificati in agenti:

  • Lento declino tristeza ovvero mild o slow decline (Ctv-M), responsabili di infezioni asintomatiche o deperimenti lenti in piante di arancio dolce innestato su arancio amaro;
  • la butteratura del legno ovvero stem pitting (Ctv-SP), responsabili di butteratura del legno in piante di arancio dolce e/o pompelmo;
  • il giallume dei semenzali ovvero seedling yellows (Ctv-SY), responsabili di giallumi di piante di arancio amaro e nanismo di piante di mutazione delle specie e con la loro azione aiutano i cicli di evoluzione genetica.

C'è però un forte allarme tra i virologi agrumicoli per questi numerosi e repentini cambiamenti della composizione dei nostri agro-ecosistemi, ha spiegato Antonino Catara del Parco scientifico e tecnologico della Sicilia, durante l’ultimo convegno internazionale che raggruppa ricercatori che si dedicano allo studio del comportamento del virus e delle sue basi biologiche. Basti pensare che Ctv, segnalata ufficialmente per la prima volta in Sud Africa nel 1890, causa ogni anno danni stimati per milioni di euro. "È probabile che siano già avvenute molte infezioni, ma che non siano state individuate a causa del normale periodo di latenza" ha aggiunto Catara.

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The fight against tristeza

La lotta si effettua mediante l'estirpazione e la distruzione delle piante infette e l'uso per i nuovi impianti di materiale di propagazione sano e certificato. Secondo Coldiretti, l’organizzazione di categoria italiana, il virus sarebbe responsabile della riduzione del 17% degli agrumeti in Italia negli ultimi cinque anni.

Al momento non esistono insetticidi validi nella lotta contro gli afidi vettori della tristeza. In Unione europea, le barriere fitosanitarie contro il virus della tristeza sono regolate dalla direttiva comunitaria 2024/29. In Italia, oltre al decreto legge 214/2005 che ha recepito tale direttiva, esiste un'ulteriore regolamentazione aggiornata dal DM nel 2014, che obbliga ad abbattere un intero agrumeto nel caso la presenza di tristeza sia visibile in più del 30% delle piante.

Tuttavia, è attualmente in fase di sperimentazione a livello internazionale un sistema di caratterizzazione parziale del Citrus Tristeza Virus, sviluppato e curato dall'Organizzazione internazionale dei virologi.

In Italia, il progetto viene gestito dal Parco Scientifico e Tecnologico della Sicilia che utilizza le tecnologie di analisi genetiche e sequenziamento di ultima generazione, al fine di esaminare rapidamente i profili di alcuni genomi del virus e classificarli come pericolosi o innocui. La fase di esaminazione è attualmente in corso in Sicilia, grazie ai finanziamenti dell'Unione europea. Una volta terminata la prima fase del sequenziamento, si è passati all’elaborazione dei dati tramite strumenti di bioinformatica, sperando così di riuscire a individuare dei corretti meccanismi di lotta contro la tristeza.

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Genetic improvement and innovations for the enhancement of citrus fruit products

Al pari di altre colture da alto reddito, il comparto agrumicolo necessita di un costante flusso di innovazione che possa mantenere livelli di competitività adeguati a sostenere le sfide determinate dalle mutate condizioni climatiche, fitopatologiche e di mercato. In quest' ottica, il  Parco Scientifico e Tecnologico della Sicilia S.c.p.A, in collaborazione con il Parco Tecnologico Padano, IGA Technology Services,  Advanced Agroindustry Technology S.P.A,  XENIA Progetti e International Plant Analisys and Diagnostics, nell’ambito PON R & C 2007-2013, ha continuato la ricerca attraverso il progetto IT-CITRUS GENOMICS che mira a valorizzare i prodotti della filiera agrumicola investendo nel miglioramento genetico e nelle innovazioni.

Infatti, anche grazie all'impiego di nuove tecnologie, quali la genomica funzionale, la biologia molecolare, la bioinformatica, è possibile evidenziare i componenti salutistici e le proprietà medicamentose presenti nell'alimento ed è inoltre possibile diagnosticare e prevedere gli agenti patogeni emergenti, e superare i fattori limitanti come la tristeza e il malsecco che colpiscono le colture agrumicole. Il progetto si propone, tramite applicazioni di genomica funzionale orientata al miglioramento genetico di acquisire conoscenze utili alla comprensione del comportamento di varietà e specie di agrumi in riferimento alle diverse condizioni pedoclimatiche, alla resistenza agli stress ed alla destinazione d’uso.

Attraverso l’analisi genomica vengono affrontati i problemi connessi con la base genetica delle caratteristiche morfologiche, produttive e adattative delle specie, al fine di analizzare nel loro insieme i complessi sistemi che le regolano, le interazioni e la loro modulazione. Particolare attenzione è rivolta alle basi della resistenza a fattori di stress biotici ed abiotici con riferimento a malattie distruttive (in particolare “tristeza” degli agrumi e malsecco), alla clorosi ferrica e basse temperature, nonché allo studio di peculiari caratteristiche della biologia fiorale degli agrumi quali l’apomissia e l’auto‐incompatibilità sessuale, dei processi fisiologici di base che sottendono la maturazione dei frutti e le vie biosintetiche delle componenti salutistiche ed edonistiche delle specie in esame. La notevole mole di dati generata viene analizzata attraverso strumenti bioinformatici avanzati dotati di grande capacità di storage, mediante la costruzione di biorepository di sequenze di Citrus accessibili a ricercatori ed aziende. Fra i prodotti di valorizzazione immediata è previsto lo sviluppo di chip diagnostici ed analitici per gli operatori del settore e selezioni di arancio amaro resistenti a CTV.

Hanno collaborato al progetto:

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The citrus genome: Italian researchers help to uncover the citrus secrets

Un consorzio internazionale (“International Citrus Genome Consortium”), comprendente ricercatori di Italia, USA, Francia, Brasile, ha pubblicato sulla rivista Nature Biotechnology dell’8 giugno 2014 la sequenza completa del genoma di clementine (Citrus x clementine) e quella di altri sette agrumi, comprendenti specie e varietà appartenenti a pomelo, arancio e mandarino. Dal sequenziamento del genoma del clementine e di altri  8 agrumi si ricostruisce la storia di come l’uomo ha ottenuto i frutti di cui oggi si nutre. La partecipazione italiana al consorzio è stata resa possibile grazie al progetto CITRUSTART, finanziato in Italia nel 2009 dal Ministero delle Politiche Agricole, Alimentari e Forestali attraverso il Consiglio per la Ricerca e Sperimentazione in Agricoltura (CREA) con il Centro di Ricerca per l'Agrumicoltura e le Colture Mediterranee, che lo ha coordinato, hanno partecipato al progetto l’Istituto di Genomica Applicata (IGA), l’Università di Udine e la Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa.

“L’analisi della diversità genetica presente fra specie e varietà di Citrus facendo uso delle più moderne metodologie di sequenziamento di nuova generazione e di analisi bioinformatiche, ha consentito di ricostruire la storia evolutiva e l’impatto dei processi di addomesticamento e di selezione portati avanti dall'uomo in un complesso di specie quali gli agrumi di grande importanza sia a livello internazionale che per l’agricoltura italiana”, dichiara Michele Morgante, direttore scientifico dell’Istituto di Genomica Applicata e professore di Genetica presso l’Università di Udine. “Questo lavoro – prosegue Morgante – conferma le grandi potenzialità offerte dagli ultimi sviluppi nel sequenziamento e nell'analisi computazionale in cui IGA è uno dei leader europei per comprendere quali siano le basi genetiche della diversità degli organismi viventi e come essi si modificano nel corso del tempo anche in seguito all'intervento umano”.

“Nonostante le dimensioni relativamente compatte, almeno il 45% del genoma di Citrus è costituito da sequenze ripetute. Il nostro contributo, a questa importante ricerca, si è concentrato sull'identificazione e sulla caratterizzazione di queste particolari sequenze.” ha aggiunto Andrea Zuccolo, ricercatore afferente all'Istituto di Scienze della Vita presso la Scuola Sant'Anna.

“Ora con approcci simili potremo anche analizzare il contributo della terza specie ancestrale, il cedro e l’origine delle specie da essa derivate, come limone, bergamotto, lima e limetta, di grande importanza per l’agrumicoltura italiana. Questo lavoro è già in corso come collaborazione fra il Consiglio per la Ricerca e Sperimentazione in Agricoltura (CREA) con il Centro di Ricerca per l'Agrumicoltura e le Colture Mediterranee e l’Istituto di Genomica Applicata”, dichiara Giuseppe Reforgiato Recupero, che sottolinea “ come aver compreso l’origine delle attuali specie coltivate potrà in futuro servire ad indirizzare i programmi di miglioramento genetico per l’ottenimento di nuove varietà migliorate da un punto di vista qualitativo e nei riguardi della resistenza alle malattie”.

Nel 2014, Nature Biotechnology, la più prestigiosa rivista scientifica internazionale, ha pubblicato il loro studio sulla rivista. 

Patricija Muzlovic

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  • One of the most important issues related to the introduction of GMOs is their food safety. People fear that genetic modification may lead to the introduction of products, in food chain, with potentially unpredictable side effects, so eating OGM foods may pose greater risks than traditional non-genetically modified foods on human health. Is that so?

    Riguardo alle biotecnologie e, in particolare all'introduzione di  organismi geneticamente modificati (OGM) nel settore agroalimentare, si è acceso negli ultimi anni un forte dibattito a livello nazionale e internazionale relativamente alle tematiche della protezione dell'ambiente e della salute, così come implicazioni economiche e sociali e questo nonostante ci sia ampio consenso in ambito scientifico nel ritenere che i cibi OGM non presentino rischi maggiori di quanti ne presenti il normale cibo. 

    Una delle fonti principali dove poter trovare informazioni sull'argomento è sicuramente EFSA, l’agenzia europea, istituita nel 2002, fonte indipendente di consulenza scientifica e comunicazione sui rischi associati alla catena alimentare. La legislazione alimentare generale ha creato un sistema europeo di sicurezza alimentare in cui la responsabilità di valutare i rischi e quella di gestirli sono tenute separate. L’agenzia che opera in modo indipendente dalla Commissione europea, dal Parlamento europeo e dagli Stati membri, è stata, ha di recente dedicato una sezione del proprio sito informativo proprio al tema OGM, sulle richieste di autorizzazione di OGM e sulla cooperazione con gli Stati membri dell'UE. Un'altra sezione illustra il quadro normativo che disciplina il lavoro dell'EFSA in tema di OGM.Già nel 2011 l'EFSA ha infatti avviato un progetto per valutare otto nuove tecniche di miglioramento di vegetali. Al gruppo di esperti scientifici è stato chiesto di valutare se i correnti documenti orientativi fossero ancora validi per piante sviluppate utilizzando le nuove metodiche che includevano intragenesi, cisgenesi e tecnica della nucleasi a dito di zinco (ZFN). Il gruppo di lavoro ha concluso che l’attuale guida alla valutazione del rischio (tra cui una guida alla valutazione dei rischi ambientali) era applicabile anche alla valutazione di alimenti e mangimi derivati tramite queste nuove tecniche. Nel 2013 la Commissione europea ha richiesto che l'EFSA sospendesse ulteriori valutazioni di nuove tecniche di miglioramento vegetale, per consentire al gruppo OGM di concentrarsi sulla valutazione di richieste di autorizzazione di OGM e sullo sviluppo di linee guida. Per i dettagli è possibile scaricare il pdf sottostante. 

    In Italia la discussione sulle nuove tecniche biotecnologiche, ed in particolare sulla cisgenesi e il genome editing è stata portata in senato il 30 luglio del 2015 come “Affare assegnato sulla materia delle nuove tecnologie in agricoltura, con particolare riferimento all'uso delle biotecnologie sostenibili e di precisione (Atto n. 591)”. Da allora fino a luglio 2016 la 9ª Commissione permanente (Agricoltura e produzione agroalimentare) ha eseguito nove sedute con audizioni di rappresentanti del Consiglio per la ricerca in agricoltura e l’analisi dell’economia agraria (CREA), appresentanti del Consiglio nazionale per le ricerche (CNR) del Presidente della Società italiana di biologia vegetale (SIBV) e del Presidente della Società italiana di genetica agraria (SIGA) di rappresentanti della Fondazione Edmund Mach di rappresentanti di Greenpeace Italia dell'Associazione italiana sementi (Assosementi) e di esperti vari (tra cui anche i ricercatori di IGA).

    Il mondo della ricerca sostiene che miglioramento genetico vegetale rappresenta uno dei settori attraverso i quali è possibile aumentare competitività e sostenibilità del sistema agricolo anche rispetto alle sfide della efficienza produttiva, dei cambiamenti climatici, della sostenibilità delle produzioni, con riferimento soprattutto alla riduzione dell’uso dei pesticidi. Tra le nuove tecniche biotecnologiche, quelle più promettenti e per le quali vi è un notevole interesse della comunità scientifica, sono la cisgenesi e il genome editing. Si tratta di tecnologie di recente messa a punto che permettono di modificare in modo mirato il patrimonio genetico di una varietà commerciale, frutto spesso di numerosi anni di breeding, riproducendo quanto avviene attraverso le mutazioni naturali o l’incrocio naturale (processi che sono alla base della struttura genetica delle moderne varietà coltivate di tutte le specie agrarie), ma in maniera rapida e selettiva. 

    ll miglioramento genetico vegetale rappresenta uno dei settori attraverso i quali è possibile aumentare competitività e sostenibilità del sistema agricolo anche rispetto alle sfide della efficienza produttiva, dei cambiamenti climatici, della sostenibilità delle produzioni, con riferimento soprattutto alla riduzione dell’uso dei pesticidi. Tra le nuove tecniche biotecnologiche, quelle più promettenti e per le quali vi è un notevole interesse della comunità scientifica, sono la cisgenesi e il genome editing. Si tratta di tecnologie di recente messa a punto che permettono di modificare in modo mirato il patrimonio genetico di una varietà commerciale, frutto spesso di numerosi anni di breeding, riproducendo quanto avviene attraverso le mutazioni naturali o l’incrocio naturale (processi che sono alla base della struttura genetica delle moderne varietà coltivate di tutte le specie agrarie), ma in maniera rapida e selettiva. 

    Patricija Muzlovic

  • What does precisely "varietal innovation" mean?

    L’innovazione varietale significa selezionare varietà che possono fornire produzioni di alta qualità con ridotto fabbisogno energetico ed a basso impatto ambientale e per rispondere alle esigenze sempre più eco-consapevoli dei consumatori. La Convenzione internazionale UPOV del 1991 definisce come “varietà” insieme di individui coltivati identificabili mediante l’espressione delle caratteristiche risultanti da un dato genotipo o da una combinazione di genotipi, che si distingue nettamente da un qualsiasi altro insieme vegetale per almeno una delle suddette caratteristiche e che dopo cicli di moltiplicazione successive conservi le proprie caratteristiche distintive. 

    L’Unione Internazionale per la Protezione delle Nuove Varietà Vegetali è  nata a seguito di una Convenzione, sottoscritta a Parigi nel 1961 appunto per la protezione delle nuove varietà di piante.  Entrata in vigore nel 1968, è stata poi oggetto di successive revisioni nel 1972, 1978 e 1991 (quest'ultimo in vigore dal 24/4/1998). Scopo dell'UPOV è quello di promuovere un efficiente sistema di protezione sui ritrovati vegetali ed assicurare che i membri dell'Unione riconoscano i risultati raggiunti dai costitutori vegetali, concedendogli un diritto di proprietà intellettuale. Inoltre assiste i paesi membri nel processo di implementazione nella propria legislazione nazionale. Attualmente (luglio 2011) aderiscono all'UPOV 70 paesi, fra cui anche l'Italia.

    Per essere idonee alla protezione, le varietà devono rispondere a requisiti di: novità e distinguibilità dalle varietà già esistenti, uniformità e stabilità. I costitutori vegetali (breeders) che operano in Italia hanno due possibilità alternative per tutelare le proprie novità vegetali:

    • tutela solo per l'Italia, con la protezione nazionale per le nuove varietà vegetali, attraverso il Decreto Legislativo 10 febbraio 2005, n.30;
    • tutela per tutto il territorio della Comunità Europea, con il regime comunitario di privativa per i ritrovati vegetali (Reg. (CE) 2100/94).
    Patricija Muzlovic
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