L’attività di Ricerca e di Innovazione Tecnologica si sviluppa su due livelli paralleli:

- il miglioramento genetico, finalizzato alla costituzione di varietà di eccellenza che rappresentano l’elemento attraverso cui si realizza il trasferimento dell’innovazione alla filiera produttiva; 

- la ricerca di base, organizzata in un network internazionale, orientata alla messa a punto di metodi e strumenti innovativi per la selezione genetica ed alla loro validazione in specifici progetti di ricerca. 

L’attività di selezione si svolge in stretto contatto con il mondo della produzione industriale e dunque indirizza la ricerca di base per rispondere alle diverse e mutevoli esigenze del mercato. Per contro la ricerca alimenta l’attività di miglioramento genetico sia sotto il profilo dei materiali che degli strumenti di selezione.
L’obiettivo ultimo è quello di costituire varietà in grado di rispondere alle richieste del mondo agricolo, dell’industria di trasformazione fino al consumatore finale.

Il miglioramento genetico

Il miglioramento genetico riunisce il complesso di quelle attività che, a partire dall’incrocio e dalla ricombinazione dei genomi, porta alla costituzione di linee fissate con caratteristiche superiori. Il primo passo di questo processo, molto articolato, consiste nella definizione degli obiettivi, che deve contemperare tutti gli aspetti che riguardano l’utilizzo della varietà nella filiera produttiva, dal coltivatore fino al consumatore finale. Presso il Centro Ricerche PSB ogni anno vengono eseguiti numerosi incroci che portano alla messa a punto di materiali segreganti per la selezione. Già dalle prime generazioni, nei laboratori vengono eseguite le analisi qualitative, che permettono di orientare i materiali per le caratteristiche richieste dal mercato, selezionando per i caratteri più stabilmente ereditabili. Nelle fasi successive le linee fissate vengono valutate per caratteristiche agronomiche e per resistenza alle principali patologie nei diversi areali di coltivazione in Italia e all’estero a garantire stabilità produttiva nei diversi ambienti.

Sviluppo di strumenti innovativi per la selezione genetica

La ricerca di base consiste principalmente nello sviluppo di strumenti e metodi innovativi per la selezione genetica. Svolta in collaborazione con Istituti di Ricerca nazionali ed internazionali, gran parte dell’attività riguarda la genomica del frumento duro ed è principalmente indirizzata alla messa a punto di marcatori molecolari (sequenze note di DNA associate a determinati geni) ed alla loro applicazione nella selezione per caratteri agronomici e qualitativi.

L’obiettivo è quello di individuare tratti di DNA strettamente correlati a determinate caratteristiche ritenute utili, in modo da permettere la selezione genetica mediante analisi diretta del genoma, con una efficienza molto elevata rispetto agli approcci tradizionali.

Queste ricerche vengono realizzate mediante l’analisi integrata del genotipo (analisi sul DNA) e del fenotipo (valutazioni di campo, in laboratorio e in serra), utilizzando materiali genetici espressamente sviluppati per queste finalità, quali popolazioni di mappa e di collezioni di linee e varietà diverse (accessioni).
Le principali caratteristiche studiate riguardano: l’efficienza nell’utilizzo dell’acqua e dell’azoto, la resistenza ai patogeni, le caratteristiche qualitative delle principali componenti del seme (amido e proteine) e le caratteristiche fisiologiche della pianta.

La selezione assistita (MAS – Marker Assisted Selection)

La MAS (Marker Assisted Selection, selezione assistita da marcatori) consiste nella selezione di genotipi sulla base dell’analisi di marcatori molecolari associati ai caratteri di interesse ed è un esempio di trasferimento all’area applicativa degli strumenti innovativi messi a punto dalla ricerca di base.

Il primo caso di utilizzo di questa metodica presso la Divisione Ricerca PSB, è stata la selezione di varietà di frumento tenero e duro resistenti alla fusariosi della spiga. Con questo approccio è stato possibile realizzare la selezione direttamente a livello genotipico in modo indipendente dalla manifestazione del carattere. Altri progetti analoghi sono stati avviati affiancando alle tecniche tradizionali la selezione realizzata direttamente a livello del genoma (selezione genotipica), in particolare per la piramidizzazione di resistenze a patogeni, per l’introgressione in varietà PSB di QTLs (Quantitative Traits Loci, segmento cromosomico (Locus) ove risiedono i geni che controllano l’espressione di un carattere quantitativo) per resistenza a patogeni e caratteristiche qualitative. L’introduzione della MAS nei programmi di miglioramento genetico consente di selezionare i materiali segreganti con notevole incremento di efficienza di tutte le fasi.