Cloni e mutanti nell’ambiente. Le potenzialità ecologiche della canna comune

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Niente paura, per quanto vadano di moda i vampiri e lupi mannari non parleremo di mostri convertiti nei buoni del film da un regista creativo. L’argomento del nostro articolo sarà, più banalmente, analizzare le potenzialità ecologiche di una pianta molto diffusa nell’ambiente mediterraneo: la canna comune o Arundo donax. Coltivata dagli antichi egizi che utilizzavano le foglie nell’imbalsamazione dei defunti, poi dagrecie romani per la fabbricazione dei calami per scrivere, dai provenzali per la fabbricazione di ance per strumenti musicali, oggi l’Arundo donax desta l’attenzione di ricercatori ed industriali per le sue promettenti proprietà biologiche.

Contrastare il cambiamento climatico con le piantagioni di bambù

Si tratta di una graminacea, quindi parente del mais, del frumento e del bambú. Condivide con questo ultimo la caratteristica di non produrre semi, in quanto si propaga dai rizomi delle radici, oppure per talea. Questa proprietà è precisamente una delle più interessanti: è considerata infestante, ma in realtà il suo contenimento è estremamente facile, perché basta circondare la piantagione con un fossato affinché i rizomi non possano andare oltre.

L’Arundo donax possiede oltre 100 cromosomi, per cui la sua variabilità genetica è enorme. Campioni di canna prelevati in luoghi geografici diversi possono presentare morfologie molti dispari fra di loro: altezze diverse, maggiore o minore tolleranza alla salinità del suolo, al freddo, alla siccità ecc.

LA CATALOGAZIONE DEI FENOTIPI E I CLONI

Con il termine fenotipo (dal greco phainein, che significa “apparire”, e týpos, che significa “impronta”) si intende l’insieme di tutte le caratteristiche osservabili di un organismo vivente, quindi la sua morfologia, il suo sviluppo, le sue proprietà biochimiche e fisiologiche comprensive del comportamento.

Nell’ambito del progetto WatBio, finanziato dall’UE nell’ambito del 7º Programma Quadro, sono state studiate diverse piante capaci di resistere bene alla progressiva desertificazione causata dai cambiamenti climatici, e nel contempo formare biomassa utilizzabila a scopi industriali o energetici.
Il consorzio ha una forte partecipazione italiana, composta da eccellenze in campo scientifico quali il CNR, l’Università di Bologna, IGA Technology (una spin off dell’Istituto di Genomica di Udine), l’Università della Tuscia, e GeneticLab, una società con laboratorio di ricerca al Polo Tecnologico di Pordenone.

Fra le diverse piante studiate, l’Arundo donax è stata ”mappata” raccogliendo decine di campioni in territori diversi dell’area del Mediterraneo e catalogando i fenotipi di ogni “tribù”. È stato poi sviluppato un sistema di micropropagazione, che consiste nel prelevare dalla canna, che si vuole riprodurre, un gruppo di cellule meristematiche, cioè cellule indifferenziate capaci di riprodursi per divisione, e poi, all’occorrenza, specializzarsi per formare tessuti dei diversi organi (sono l’equivalente vegetale delle cellule staminali di animali e persone, delle quali si sente tanto parlare per la cura di alcune malattie genetiche).

Le cellule meristematiche vengono poi coltivate in appositi bioreattori. La crescita delle stesse forma delle sferule di cellule indifferenziate, che vengono poi trapiantate su capsule di Petri e si possono conservare per mesi in questo stato vegetativo. Al momento in cui si decide di coltivarle sul terreno, le sferule vengono “attivate” da particolari soluzioni di nutrienti e “seminate” su vassoi da trapianto, nei quali le cellule si differenziano e crescono delle piantine, che poi verranno trapiantate sul terreno con normali macchinari e procedure da vivaio.
In questo modo è possibile selezionare gli individui più interessanti da ogni “tribù” catalogata e clonarli per ottenere una coltivazione con le qualità (fenotipi) desiderate ma assolutamente uniforme dal punto di vista genetico (genotipi).

Fig. 1 : Le sferule di cellule meristematiche disposte su uno strato di nutrienti in una capsula di Petri. Foto riprodotta per cortesia del dott. Daniele Trebbi, Genetic Lab

Le plantule in vassoio da trapianto standard, pronte per essere inviate al vivaio. Foto riprodotta per cortesia del dott. Daniele Trebbi, Genetic LabLe plantule in vassoio da trapianto standard, pronte per essere inviate al vivaio. Foto riprodotta per cortesia del dott. Daniele Trebbi, Genetic Lab

I FENOTIPI UTILI ALL’AMBIENTE E ALLA SOCIETÀ

Nell’ambito del progetto menzionato sono stati individuati fenotipi di Arundo donax utilizzabili per diversi scopi relazionati con la gestione sostenibile dell’ambiente. Vediamone alcuni:

Arundo donax con basso contenuto di lignina

Questa linea genetica riveste particolare interesse per sostituire il mais negli impianti di biogas, risolvendo l’ormai classico dilemma food vs. energy attualmente oggetto di accessi dibattiti. È stato riscontrato che le canne coltivate in un ambiente secco, come ad esempio la Sicilia, rendono 80 ton/ha anno di biomassa (quasi il doppio del mais a parità di condizioni pedoclimatiche) ed il loro potenziale metanigeno è uguale a quello del mais coltivato nelle stesse condizioni di stress idrico.

Comparazione fra la curva di degradazione del mais coltivato in Sicilia in condizioni di stress idrico e dell’Arundo donax coltivato nelle stesse condizioni. Prove realizzate dall’Autore al Polo Tecnologico di Pordenone.Comparazione fra la curva di degradazione del mais coltivato in Sicilia in condizioni di stress idrico e dell’Arundo donax coltivato nelle stesse condizioni. Prove realizzate dall’Autore al Polo Tecnologico di Pordenone.

Arundo donax da fibra

Questa linea di cloni, al contrario della precedente, sarebbe più utile per la produzione di biomassa da ardere o pellet.
L’ambiente ideale per la sua coltivazione spazia dai terreni aridi e inadatti a coltivazioni tradizionali, ai terreni contaminati da attività industriali (si pensi alla bonifica dell’ILVA di Taranto) o nelle discariche chiuse, nelle quali oltre a consolidare i terreni con la rete di rizomi, l’elevato tasso fotosintetico contribuirebbe certamente ad abbattere gli odori, ossidando i gas sprigionati. Inoltre, l’elevata capacità di assorbimento dei rizomi li rende particolarmente adatti per la gestione dei percolati da discariche di R.S.U., con ulteriori risparmio dei costi di gestione e smaltimento.

I MUTANTI

La seconda fase del progetto WatBio prevede la generazione di mutanti, cioè campioni di cellule sottoposti a particolari tecniche biotecnologiche che consentono di “accendere” o “spegnere” i geni, in modo da ottenere individui con fenotipi ingegnerizzati specificamente per particolari scopi.

Grazie alla genetica, in un futuro ormai prossimo, sarà dunque possibile ottenere canne resistenti al freddo, oppure capaci di assorbire i cloruri dai suoli salinizzati da recuperare per l’agricoltura tradizionale, o ancora canne capaci di assorbire maggiori quantità di metalli pesanti rispetto ai ceppi “selvatici”, capaci di decontaminare in breve tempo le aree industriali, o ancora canne di piccola altezza e molto resistenti allo stress idrico atte alla produzione di tetti verdi.

Mario Rosato

Mario Rosato Ingegnere

La sua passione sono le soluzioni soft tech per lo sviluppo sostenibile, possibilmente costruite con materiale da riciclaggio. Un progetto per quando andrà in pensione: costruire un'imbarcazione a propulsione eolica capace di andare più veloce del vento in ogni direzione.

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