Salute e Benessere

Mais o Granoturco – Zea mays L.
Atlante delle coltivazioni erbacee – Cereali

Classe: Monocotyledones
Ordine: Glumiflorae
Famiglia: Graminaceae (Gramineae o Poaceae)
Sotto famiglia: Andropogonoideae
Tribù: Maydeae
Specie: Zea mays L.
Altri nomi comuni: frumentone, grano d’India, melica, formentazzo

Francese: mais; Inglese: maize, Indian corn; Spagnolo: maiz; Tedesco: mais.

Obiettivi del miglioramento genetico

Produttività.
La produttività di granella è stato ed è l’obiettivo principale di ogni programma di miglioramento genetico. Tale carattere, però, dipende da tanti altri caratteri morfologici, fisiologici e di adattamento.
Per la produzione di granella è importante sia la potenzialità di assimilazione («source») sia quella di immagazzinamento («sink»).
In passato si è potenziata con successo questa seconda funzione, sele­zionando soprattutto per caratteri morfologici come la lunghezza e il numero delle file della spiga e la lunghezza («profondità») delle cariossidi. Ulteriori pro­gressi potrebbero forse essere ottenuti anche con piante potenzialmente «poli­spiga», anziché monospiga come le attuali.
Oggi c’è l’orientamento a rimuovere verso l’alto il limite della pro­duttività cercando di selezionare altri caratteri legati all’attività di assimila­zione.
Il portamento eretto delle lamine fogliari, ad esempio, riduce la compe­tizione per la luce perché le foglie superiori ombreggiano quelle inferiori meno rispetto alle foglie con portamento reclinato. In questo modo si può aumentare utilmente l’estensione dell’apparato fogliare mediante l’aumento della fittezza di allevamento.
Altre caratteristiche di adattamento importantissime ai fini della pro­duttività sono le seguenti.
Giusta precocità. Come si è visto in precedenza, determinante della produtti­vità di un mais è la lunghezza del suo ciclo, e in particolare dei sottoperiodi nei quali il ciclo può essere diviso. Sembra conveniente che il mais sia piut­tosto precoce nella fioritura, abbia lunga la fase di «riempimento» della gra­nella, ma rapida l’essiccazione di questa dopo la maturazione fisiologica. I nuovi ibridi a rapida maturazione («fast dry down») soddisfano quest’ultima condizione.
Resistenza al freddo. Ibridi capaci di germinare o di resistere senza danno a temperature relativamente basse sarebbero utilissimi nelle zone marginali, in quanto consentirebbero di anticipare di qualche giorno la semina e quindi di allungare la stagione di crescita.
Resistenza alle malattie fogliari. La più temibile tra queste è in Italia l’elmin­tosporiosi (Helminthosporium turcicum), per la quale peraltro già si conoscono geni di resistenza.
Resistenza ai marciumi. È importante che il mais possegga spiccati caratteri di resistenza gli agenti dei marciumi e, in genere, alla caduta delle spighe perché se ne possa ritardare la raccolta senza temere perdite di prodotto. Il miglioramento genetico per la resistenza a questi agenti è un mezzo effi­cace e già praticato.
Miglioramento della qualità.
Il miglioramento genetico punta a migliorare la qualità delle proteine endo­spermiche (zeina), modificandone la composizione aminoacidica. Questa pro­teina contiene poca lisina, e ciò ne rende infimo il valore biologico per gli ani­mali monogastrici. Orbene, sono stati scoperti geni capaci di modificare in senso favorevole la sintesi proteica nell’endosperma, inducendo una molto maggior quota di lisina. Il mutante più considerato è stato l’opaque-2 (02). Pur­troppo ci sono ostacoli alla diffusione dei mais opaque: bassa produttività, gra­nella farinosissima comportante cattivi caratteri organolettici, elevata umidità alla raccolta, suscettibilità della spiga alle malattie e delle cariossidi a essere lesionate durante la raccolta.
Dell’uso dei mutanti che modificano l’accumulo di carboidrati nella granella si è già detto parlando delle sottospecie del mais (m. amilosico. m. cereo, m. zuccherino).
La ricchezza della granella di mais in xantofilla è molto apprezzata per l’alimentazione del pollame le cui uova devono avere un colore giallo: i più ricchi in xantofilla sono i mais a granella vitrea e di colore giallo intenso.
Il colore bianco della granella è, invece, apprezzato per motivi di tradi­zione alimentare in certi paesi o regioni, e per certi usi industriali.
Mais transgenici.
Il mais è stato recentemente oggetto di un intenso lavoro di miglioramento con le tecniche dell’ingegneria genetica che si è tradotto nella realizzazione di ibridi di «mais transgenico». Attualmente due sono i caratteri ingegnerizzati: la resistenza alla piralide e la resistenza al Glifosate.
Nel primo caso la resistenza del mais al fitofago è stata realizzata intro­ducendo nel genoma del mais un gene (Bt) del Bacillus thuringensis, parassita delle larve di piralide; con questo inserimento il mais transgenico produce esso stesso nei suoi tessuti la tossina batterica che ucciderà le larve che lo attaccassero.
Nel secondo caso l’ingegneria genetica ha inserito nel patrimonio genetico del mais un gene che detossifica un diserbante totale, il Glifosate. Si è così ottenuto un mais transgenico sul quale questo diserbante è assoluta­mente innocuo, mentre è letale per qualsiasi altra pianta infestante. È evidente la semplificazione che questa innovazione porterebbe al controllo della flora infestante, finora basata su diserbanti selettivi.
L’Europa guarda con sospetto e preoccupazione questi tipi di OGM: possibile tossicità per l’uomo del mais Bt; possibile trasferimento della resi­stenza a specie infestanti che così diventerebbero incontrollabili (peraltro nel caso del mais quest’ultimo problema è trascurabile in quanto non ci sono specie interfertili con il mais).
Gli ibridi di mais.
Il mais è, come si è detto, pianta a fecondazione quasi esclusivamente incro­ciata. Pertanto le popolazioni naturali di mais hanno una struttura genetica completamente eterozigote e quindi loro caratteristica è di essere eterogenee, con individui tutti diversi l’uno dall’altro.
I primi tentativi di selezione sono stati quelli basati sulla selezione massale, da sempre praticata scegliendo le spighe migliori per la semina. L’in­successo di questi tentativi deriva dalla citata natura eterozigote del mais per cui le progenie di buone piante non sono necessariamente buone, dato che il genitore maschile è sconosciuto.
Uno spettacolare salto di qualità nel miglioramento genetico del mais fu realizzato con l’introduzione del concetto di ibrido di la generazione.
L’era dei mais ibridi è cominciata nel 1909 con la contemporanea e indipendente pubblicazione dei lavori di Shull e East, genetisti americani che dettarono i principi generali della costituzione degli ibridi di mais che qui di seguito sono esposti.
1.Le piante di una popolazione naturale di mais sono ibridi complessi di genealogia ignota: nulla è possibile dedurre sul loro genotipo in base al fenotipo.
2. Queste piante sottoposte forzatamente ad autofecondazione ripetuta ten­dono allo stato omozigote, per cui durante questo processo, detto di «inbreeding», caratteri recessivi prima nascosti compaiono e possono essere eliminati con la selezione.
3. Durante il processo di «inbreeding» le discendenze perdono progressiva­mente vigore e produttività, ma tendono ad uniformizzarsi costituendo «linee inbred» (impropriamente dette anche «linee pure»), praticamente omozigoti.
4. L’incrocio di due «inbreds» opportunamente scelte dà luogo a spettacolari manifestazioni del fenomeno dell’eterosi: la generazione ibrida (FI) è costi­tuita da individui eterozigoti, vigorosissimi e tutti uguali.
Un mais ibrido quindi è la prima generazione di un incrocio tra linee «inbred». È evidente che ad ogni generazione la combinazione genetica dell’i­brido va ricostituita e che il seme va rinnovato ogni anno.
Gli ibridi semplici o a due vie la cui produzione abbiamo ora descritta risultano costosi per i seguenti motivi:
a. rapporto (1:1) tra piante impollinanti e piante portaseme che porta a racco­gliere seme ibrido solo sulla metà della superficie coltivata;
b. bassissima produttività delle piante portaseme, che essendo «inbreds» sono
estremamente deboli.
Questo alto costo di produzione degli ibridi semplici ne ha limitato l’impiego, anche se oggi si è riusciti ad abbassarne sensibilmente il prezzo ricorrendo a speciali tecniche (incrocio di linee sorelle o «sister lines»).
Per abbassare il costo della semente, senza per ciò rinunciare ai van­taggi degli ibridi, si è ricorsi agli ibridi doppi o a quattro vie, i quali risultano dalla ibridazione di due diversi incroci semplici.
Si deve cioè disporre di 4 linee «inbred» (es. A, B, C e D) che abbiano tra loro una buona attitudine alla combinazione. Esse vengono combinate a 2 a 2, a costituire due ibridi semplici (AxB) e (CxD), seguendo le modalità indicate in precedenza.
La produzione dell’ibrido doppio si fa in un campo isolato seminando alternativamente l’ibrido impollinante e quello portaseme in un rapporto che in questo caso è di 1:3, dato che le piante impollinanti sono ibride e hanno un’abbondante produttività di polline.
Il costo di produzione degli ibridi doppi è molto inferiore a quello degli ibridi semplici perché il seme ibrido viene raccolto sui 3/4 della superficie col­tivata e per di più su piante portaseme che, essendo ibride, danno un’alta pro­duzione di granella.
Gli ibridi doppi sono un po’ meno uniformi e vigorosi di quelli sem­plici, ma avendo una più larga base genetica dimostrano una maggiore capacità di adattarsi alle mutevoli condizioni di ambiente.
Una via di mezzo tra gli ibridi semplici e quelli doppi è rappresentata dagli ibridi a 3 vie: [(AxB)xC].
Le caratteristiche di elasticità adattativa e il costo degli ibridi a 3 vie sono intermedi tra quelli degli ibridi a 2 e a 4 vie.
Per la potenzialità produttiva si considera pari a 100 quella degli ibridi a due vie, 90 quella degli ibridi a tre vie, 80 quella degli ibridi a 4 vie.
In ambienti molto sfavorevoli dal punto di vista ambientale, dove non esista un’efficiente industria sementiera c/o dove le condizioni socio-economiche non consentono l’acquisto di seme tutti gli anni (come è necessario fare con gli ibridi), una soluzione realistica del problema del miglioramento gene­tico del mais è la costituzione di varietà sintetiche: si tratta di poliibridi risul­tanti dall’incrocio di numerose (8-16) linee inbred. Queste sintetiche hanno una base genetica molto larga e quindi una notevole capacità di adattamento ai variabili andamenti stagionali, inoltre possono essere riseminate per più anni di seguito conservando molti dei loro caratteri positivi.
Viceversa, in condizioni ambientali e agrotecniche molto vicine all’op­timum non v’è dubbio che si ottengano i risultati migliori dagli ibridi semplici.

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