L'approvvigionamento globale di cioccolato è minacciato da una malattia, ma una nuova pianta di cacao offre una soluzione

Ora, dopo decenni di ricerca, gli scienziati della Penn State hanno sviluppato una nuova varietà di cacao resistente alle malattie — e hanno affermato che ha il potenziale per cambiare radicalmente l’industria del cioccolato.

La nuova varietà di cacao è il risultato di decenni di ricerca guidata da Mark Guiltinan, titolare della cattedra J. Franklin Styer di Botanica Orticolturale e professore di biologia molecolare vegetale presso il Dipartimento di Scienze Vegetali del College of Agricultural Sciences della Penn State, e da Siela Maximova, ricercatrice e docente di biotecnologia vegetale nello stesso dipartimento.

«Per i consumatori, il cioccolato è un prodotto che si aspettano di trovare ogni giorno sugli scaffali dei negozi, ma dietro a quel prodotto c’è una coltura e un settore che devono affrontare sfide significative», ha affermato Guiltinan. «Il nostro obiettivo è sviluppare strumenti che aiutino i coltivatori a continuare a produrre cacao in modo sostenibile e redditizio».

Il Programma di Biologia Molecolare del Cacao della Penn State, co-diretto da Guiltinan e Maximova, affonda le sue radici in un fondo di dotazione sostenuto dall’industria istituito negli anni ’80. Da allora, i ricercatori dell’Università hanno sviluppato strumenti fondamentali per la biotecnologia del cacao, mappato importanti percorsi genetici e creato uno dei programmi di ricerca sul cacao più all’avanguardia al mondo.

L’Università ha recentemente stipulato un accordo di licenza con AgroNetica, un’azienda biotecnologica specializzata nel cacao, per lavorare al fine di rendere la pianta disponibile ai coltivatori di tutto il mondo. L’azienda porterà avanti i test sul campo delle piante con l’obiettivo di commercializzarle, a lungo termine, direttamente ai coltivatori, contribuendo ad affrontare alcune delle minacce più significative che gravano sulla produzione globale di cioccolato.

L’accordo con AgroNetica rappresenta un nuovo capitolo nell’impegno dell’Università volto a comprendere e migliorare il cacao, ha affermato Maximova, un impegno incentrato sulla traduzione delle scoperte in tecnologie in grado di aiutare i coltivatori, rafforzare le catene di approvvigionamento e sostenere il futuro della produzione di cioccolato.

«Grazie a questo investimento a lungo termine nella ricerca e al mantenimento di un programma costante, ora abbiamo l’opportunità di iniziare a portare le tecnologie sviluppate qui in laboratorio più vicine agli agricoltori», ha affermato Maximova. «L’obiettivo è sempre stato quello di aiutare i coltivatori di cacao e l’industria. Ora ci troviamo nella posizione di avere un partner la cui competenza sta traducendo queste scoperte in applicazioni concrete».

Secondo Guiltinan, questa nuova opportunità di commercializzazione è particolarmente importante poiché la produzione mondiale di cacao deve affrontare minacce crescenti derivanti da malattie, variabilità climatica e condizioni ambientali mutevoli che mettono a rischio sia i mezzi di sussistenza dei coltivatori sia le catene di approvvigionamento.

Si stima che la sola malattia del baccello nero, una patologia particolarmente distruttiva causata da un agente patogeno simile a una muffa, provochi perdite di resa pari a circa il 30% a livello mondiale, ha affermato, mentre gli stress legati al clima continuano a minacciare la produzione nelle principali regioni di coltivazione del cacao.

Originario della foresta pluviale amazzonica, il cacao si è evoluto come albero del sottobosco, crescendo sotto la chioma della foresta tropicale. Oggi viene coltivato nelle regioni tropicali dell’Africa, dell’Asia e dell’America Latina, spesso in condizioni ambientali molto diverse da quelle in cui la specie si è evoluta.

«Il cacao si è evoluto in un ambiente di foresta pluviale molto stabile», ha affermato Guiltinan. «È una pianta delicata sotto molti aspetti. I cambiamenti nelle precipitazioni, nella temperatura e nell’umidità possono tutti influire sulla produzione, e alcuni di questi cambiamenti possono anche aumentare la pressione delle malattie».

Il miglioramento genetico tradizionale del cacao è notoriamente lento. Maximova ha spiegato che lo sviluppo e la valutazione di nuove varietà possono richiedere decenni, poiché gli alberi di cacao impiegano circa tre anni per maturare e produrre semi. Questo lento ritmo di crescita significa che il cambiamento climatico rappresenta una minaccia particolarmente pericolosa per la sua sopravvivenza, ha aggiunto. Non solo le condizioni ambientali stanno cambiando più rapidamente di quanto le piante possano evolversi, ma l’aumento dell’umidità e la variabilità meteorologica possono creare condizioni favorevoli per agenti patogeni e insetti nocivi.

«Il clima sta cambiando più rapidamente di quanto questi alberi possano adattarsi naturalmente», ha affermato. «Uno dei nostri obiettivi è sviluppare strumenti che aiutino i selezionatori a rispondere più rapidamente a tali sfide».

In uno studio pubblicato sul *Plant Biotechnology Journal*, i ricercatori hanno combinato strumenti genetici avanzati, quali il sequenziamento e l’editing del genoma, con le tecniche tradizionali di selezione vegetale per creare una pianta di cacao con una resistenza significativamente migliorata alla malattia del baccello nero.

Utilizzando la tecnologia di editing genetico (CRISPR), gli scienziati hanno modificato un gene del cacao noto come TcNPR3, che agisce come un freno naturale sul sistema immunitario della pianta. La mutazione attiva parzialmente la risposta di difesa della pianta, aumentando le sue difese contro successive infezioni da agenti patogeni. Dopo aver introdotto la modifica desiderata, i ricercatori hanno sottoposto le piante a selezione per rimuovere tutto il materiale transgenico, ovvero il DNA estraneo associato al meccanismo di editing genetico, lasciando solo la modifica genetica benefica.

Il risultato è stata una pianta di cacao portatrice di una precisa modifica genetica per la tolleranza alla malattia, ma non più considerata un organismo geneticamente modificato (OGM), in linea con i quadri normativi degli Stati Uniti e dell’Unione Europea che trattano determinati tratti modificati geneticamente in modo simile a quelli sviluppati attraverso l’ibridazione convenzionale.

«In un caso, abbiamo modificato solo due basi nell’intero genoma della pianta», ha affermato Guiltinan. «Su circa 450 milioni di basi, quella singola modifica ha determinato una riduzione delle malattie di circa il 42% in condizioni di laboratorio».

Sebbene le piante modificate abbiano mostrato risultati promettenti nei test di laboratorio, i ricercatori hanno sottolineato che sono necessari ulteriori studi prima che i coltivatori possano piantarle a fini commerciali. Sono in corso valutazioni sul campo grazie a collaborazioni con il Dipartimento dell’Agricoltura degli Stati Uniti alle Hawaii e a Porto Rico, dove i ricercatori valuteranno le prestazioni in condizioni di coltivazione reali.

«Queste piante sono progettate specificamente per migliorare la resistenza alle malattie», ha affermato Maximova. «Il prossimo passo è dimostrare le prestazioni nelle prove sul campo. L’ampliamento della produzione e la commercializzazione saranno le prossime sfide qualora i test sul campo si rivelassero incoraggianti. È qui che i partner commerciali possono svolgere un ruolo importante nell’aiutare a far progredire la tecnologia».

Ha sottolineato che la commercializzazione di varietà migliorate di cacao richiede investimenti sostanziali, ben oltre quanto le università siano in grado di fornire.

È qui che entra in gioco AgroNetica. L’azienda ha recentemente acquisito in licenza i diritti commerciali sulle piante portatrici della mutazione che conferisce tolleranza alle malattie. AgroNetica ha in programma di testare, aumentare la produzione su larga scala e commercializzare nuove varietà di cacao con caratteristiche migliorate per una produzione più sostenibile nei paesi produttori di cacao. L’azienda prevede inoltre di introdurre ulteriori caratteristiche provenienti dalla propria pipeline di sviluppo, volte a migliorare la resistenza al calore e alla siccità, a ridurre l’accumulo di cadmio, a consentire una struttura della pianta più compatta e una maggiore meccanizzazione, ad accelerare i tempi fino al primo raccolto e a sviluppare varietà di cacao prive di caffeina.

«Ci vogliono milioni di dollari e molti anni per portare una nuova varietà colturale agli agricoltori», ha affermato Maximova. «Ecco perché le partnership con aziende disposte a investire nello sviluppo, nella sperimentazione e nella diffusione sono così importanti».

Sebbene la tecnologia concessa in licenza si concentri sulla resistenza alle malattie, Maximova e Guiltinan stanno studiando anche caratteristiche legate alla resilienza climatica e alla produttività delle colture. Il miglioramento genetico accelerato e l’editing genomico diventeranno strumenti sempre più importanti man mano che le pressioni ambientali sulla produzione di cacao continueranno ad aumentare, hanno spiegato.

«Le malattie stanno cambiando. Il clima sta cambiando. Le sfide che i coltivatori devono affrontare continuano a evolversi», ha affermato Maximova. «Non si tratta di qualcosa che si risolve una volta per tutte. È uno sforzo continuo per sviluppare piante migliori e fornire ai coltivatori nuove opzioni».

Per Guiltinan, l’accordo di licenza rappresenta più di una semplice pietra miliare commerciale. È la prova che la ricerca universitaria a lungo termine può portare a benefici tangibili per l’agricoltura.

«Stiamo cercando di risolvere problemi concreti per gli agricoltori», ha affermato. «Se riusciamo ad aiutare i coltivatori a ridurre le perdite, a migliorare la produttività e ad adattarsi più rapidamente alle condizioni mutevoli, allora quella è la misura definitiva del successo».