Ellen Hütter et al., FAL: Verwendung transgener schädlingsresistenter Nutzpflanzen in der Schweiz

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1 Riassunto Situazione iniziale e obiettivo Nel 1999, piante utili transgeniche resistenti agli organismi nocivi sono state coltivate a scopi commerciali su una superficie di circa 9 milioni di ettari a livello mondiale. Lo sviluppo, con l'ausilio dell'ingegneria genetica, di piante utili resistenti agli insetti nocivi ha lo scopo di ridurre le perdite di guadagno, di diminuire l'uso dei mezzi chimici di lotta antiparassitaria e, quindi, di preservare maggiormente l'ambiente rispetto a quanto non si faccia attualmente. In Svizzera, la coltura di piante utili transgeniche resistenti agli organismi nocivi non è sinora stata approvata né per le emissioni sperimentali, né a fini commerciali. Prima di procedere a un'emissione di piante transgeniche occorre chiarire i possibili rischi per l'ambiente e agricoltura. L'Ufficio federale dell'ambiente, delle foreste e del paesaggio (UFAFP), insieme ad altri Uffici federali, ha l'incarico di esaminare le domande d'autorizzazione per emissioni sperimentali di piante transgeniche. Il presente studio, tenendo conto dello stato attuale delle conoscenze, mira a creare in Svizzera delle basi decisionali per la valutazione delle conseguenze ecologiche prevedibili della coltivazione di piante utili transgeniche resistenti agli organismi nocivi. Procedura In una parte generale sono trattati i principi per la selezione delle colture resistenti agli insetti nocivi che potrebbero rivelarsi interessanti per il nostro Paese. In tali capitoli di base vengono inoltre illustrati i criteri scelti per l'esame dei vantaggi e dei possibili rischi, per l'ambiente e l agricultura, rappresentati da tali piante transgeniche. In una parte più specifica sono discussi tre esempi concreti (mais, patate e colza) di colture transgeniche resistenti agli insetti nocivi che vengono confrontate con le attuali misure di lotta antiparassitaria. Con l'ausilio di alcune pubblicazioni significative sul tema e la partecipazione di esperti del ramo vengono affrontati i seguenti argomenti: sviluppo della resistenza negli organismi nocivi bersaglio; effeti sugli organismi non bersaglio; transfer genico verticale; influsso sui metodi di coltivazione attuali. 1

2 Quale sintesi delle parti generale e specifica, viene illustrata schematicamente la procedura per l analisi della sicurezza ambientale nell'emissione deliberata di piante utili transgeniche resistenti agli organismi nocivi. Principali risultati Capitolo introduttivo Le colture più imortanti in Svizzera dal profilo delle superfici coltivate sono, oltre a diversi cereali, soprattutto il mais, le barbabietole da zucchero, la colza e le patate, nonché le colture speciali costituite dall'ortofrutticoltura e dalla viticoltura. I tre tipi di campicoltura mais, patate e colza sono stati scelti quali esempi concreti sulla base dell'uso d'insetticidi per ogni coltura, dell esistenza di varietà transgeniche resistenti agli organismi nocivi e delle informazioni disponibili. Numerose specie di artropodi hanno già sviluppato una resistenza a diversi insetticidi e si prevede che gli insetti possano sviluppare una resistenza anche verso le piante transgeniche resistenti agli organismi nocivi. Tutte le piante transgeniche resistenti agli insetti nocivi (mais, patate, cotone, pomodori), coltivate a scopi commerciali nel 1998 all'estero, esprimono un gene che codifica per le tossine del batterio Bacillus thuringiensis. Si ipotizza che gli organismi nocivi sviluppino più rapidamente una resistenza alle piante che esprimono il gene Bt (piante Bt) che non agli antiparassitari Bt. Attualmente mancano conoscenze su una resistenza incrociata tra piante Bt e antiparassitari Bt e viceversa. La strategia più efficace di gestione del fenomeno della resistenza è attualmente costituita dalla cosiddetta "strategia high-dose/refuge", nonostante sia basata su modelli matematici e manchino le esperienze sul lungo periodo. Coltivando piante transgeniche resistenti agli insetti nocivi, così come ricorrendo all'uso di pesticidi, non soltanto si possono colpire gli organismi nocivi bersaglio, ma si possono danneggiare anche gli organismi non bersaglio. Sono considerati organismi non bersaglio gli organismi utili, le api e altri impollinatori; gli erbivori non bersaglio e gli organismi del suolo, I risultati di alcuni studi mostrano che gli effetti delle piante transgeniche resistenti agli insetti nocivi sugli organismi non bersaglio sono in parte contraddittori e che sarebbe necessaria una procedura d'esame standardizzata per permettere una valutazione oggettiva delle varie analisi. Il trasferimento di geni, per mezzo del polline, da piante da coltura a specie coltivate e selvatiche imparentate è un fenomeno diffuso in natura. Tale transfer genico verticale avviene da solo, indipendentemente dal fatto che la sequenza genica sia stata inserita nel genoma della pianta con una coltura di tipo tradizionale oppure con metodi d'ingegneria genetica. Delle numerose condizioni che devono essere soddisfatte affinché possa aver luogo un transfer genico verticale, risulta determinante la presenza - entro il raggio di dispersione del polline - di un partner d'incrocio sessualmente compatibile. Il trasferimento di un gene per la resistenza agli insetti è rilevante se il gene si esprime nel partner d'incrocio, nella produzione di sementi, oppure nell'incrocio con piante della medesima specie che vengono coltivate secondo le direttive dell'agricoltura biologica o dell'associazione svizzera dei contadini che praticano la produzione integrata (IP-Suisse). 2

3 Esempi concreti Mais (Zea mays) e piralide del mais (Ostrinia nubilalis) Il mais è stato trasformato mediante geni di diverse tossine Bt (Bacillus thuringiensis), allo scopo di ottenere una resistenza alla piralide del mais, il principale parassita del mais in Svizzera. Misure di lotta antiparassitaria Le misure attuali di lotta antiparassitaria si limitano, nei tre tipi di coltivazione costituiti dalla produzione integrata, dall'agricoltura biologica e dalla coltura tradizionale, all'impiego efficace dell'imenottero Trichogramma brassicae che parassita le uova dell'organismo nocivo. La piralide del mais colpisce ogni anno una superficie di 40'000-50'000 ettari, 7'000 dei quali ca. (ossia appena il 10% della superficie complessiva coltivata a mais) sono tenuti sotto controllo annualmente con il Trichogramma brassicae. In Svizzera non sono ammessi insetticidi a spruzzo contro la piralide del mais e in commercio non esistono più microgranulati efficaci contro detto parassita. La coltura di mais Bt non comporta così un risparmio d'insetticidi chimici. Nel corso di esperimenti condotti in laboratorio, l'o. nubilalis - sottoposto a una forte pressione di selezione - ha già sviluppato una resistenza semidominante, probabilmente ereditata da un singolo gene, a un insetticida Bt a spruzzo che, fra l'altro, contiene anche le tossine Bt Cry1Ab e Cry1Ac espresse nel mais Bt. È possibile quindi che la piralide del mais sviluppi una resistenza anche al mais Bt. Studi di laboratorio dimostrano che determinati organismi utili e organismi del suolo possono essere danneggiati dalla coltivazione di mais Bt. Vi sono altresì indizi secondo i quali le api, al momento dell'espressione del transgene nel polline, possono subire danni a causa della tossina Bt. Sarebbe prematuro esprimere giudizi conclusivi. Gli studi sul campo effettuati sinora non hanno, dal canto loro, rivelato alcuna differenza significativa nella densità della varie popolazioni di organismi utili o nel tasso di parassitismo dell'imenottero Trichogramma brassicae, tra i campi coltivati con mais Bt e le parcelle di riferimento. È probabile che il mais Bt possa arrecare pregiudizio agli erbivori non bersaglio dello stesso ordine che si nutrono di piante di mais (p. es. alla nottua). Mancano ancora indagini in tal senso. Nell'ambito della distanza di dispersione, un transfer genico verticale via polline di mais transgenico è possibile soltanto tra piante di mais, in quanto in Svizzera non crescono altri partner d'incrocio sessualmente compatibili. Ciò può diventare problematico per i proprietari di superfici di mais coltivate secondo le direttive dell'agricoltura biologica o della produzione integrata (IP-Suisse), i quali devono rispettare un valore di tolleranza pari a zero per geni estranei. Metodi di coltivazione Il fatto di non utilizzare più il Trichogramma comporta un risparmio in termini di lavoro e di costi che, tuttavia, viene quanto meno annullato dalla pianificazione, dal coordinamento e dall'attuazione di misure per la gestione della resistenza, quale ad esempio la posa di rifugi. La pianificazione e la posa di rifugi limitano inoltre la libertà di scelta degli agricoltori. 3

4 Patate (Solanum tuberosum) e dorifora della patata (Leptinotarsa decemlineata) Le patate sono state trasformate mediante l'inserzione del gene che codifica per la tossina Bt Cry3A attivo contro i coleotteri, allo scopo di sviluppare una resistenza alla dorifora della patata, il principale organismo nocivo nella coltura delle patate in Svizzera. Misure di lotta antiparassitaria La lotta antiparassitaria alla dorifora della patata avviene ogni anno su una superficie di 3'000-5'000 ha (20-30% della superficie complessiva coltivata a patate). Piantando patate Bt si è ridotto l'uso di pesticidi Bt a spruzzo (produzione bio, PI, coltura tradizionale), di regolatori della crescita insetticidi (PI, coltura tradizionale) nonché di piretroidi e di esteri fosforici (PI con autorizzazione speciale e coltura tradizionale). Un risparmio di regolatori della crescita e d'insetticidi chimici è possibile soltanto in aziende che lavorano secondo le direttive della produzione tradizionale o della PI (eccetto IP-Suisse), in cui è permessa la coltura di patate transgeniche (ca. 1'000-3'000 ha). La dorifora della patata ha sviluppato resistenze a numerosi insetticidi e ha già potuto essere selezionata in laboratorio su una resistenza semidominante ereditata alla tossina Bt Cry3A, la quale si esprime anche nelle patate transgeniche. È possibile che la dorifora della patata sviluppi una resistenza alle patate Bt. Risultati di diversi studi relativi agli effetti delle patate Bt su organismi non bersaglio non hanno sinora fornito alcuna prova univoca di danni avvenuti. Nell'ambito della distanza di dispersione, un trasferimento del gene della resistenza è possibile soltanto su altre piante di patata, poiché dagli incroci con altre specie di Solanacee non nascono discendenti in grado di sopravvivere. L'incrocio con varietà di patate tradizionali non rappresenta praticamente alcun problema per i proprietari di superfici coltivate con tale ortaggio che producono secondo le direttive dell'agricoltura biologica o della produzione integrata (IP-Suisse), dato che i semi delle patate transgeniche non vengono riutilizzati. Metodi di coltivazione La soppressione delle misure vigenti sinora nella lotta antiparassitaria conduce a un risparmio in termini di lavoro e di costi che, probabilmente, può perlomeno essere compensato con la pianificazione, il coordinamento e la posa di rifugi. La pianificazione e la posa di rifugi limitano la libertà di scelta di ogni agricoltore. La coltivazione di patate Bt avviene in ogni caso a titolo preventivo e rende così impossibile la lotta mirata alla dorifora della patata sulla base della soglia di danno economico. Colza (Brassica napus var. napus) e meligete della colza (Mellgethes aeneus), ceutorrinco del cavolo (Ceutorhynchus napi) e pulce della colza (Psylliodes chrysocephala) La colza è stata trasformata con diversi geni per la resistenza contro gli organismi nocivi. Importanti per la Svizzera sono attualmente solo le trasformazioni con inibitori della proteasi (PI, Protease Inhibitors), che conferiscono alla colza una resistenza parziale contro i nocivi costituiti dal meligete della colza, dal ceutorrinco del cavolo e dalla pulce della colza. Misure di lotta antiparassitaria La coltivazione di colza che esprime il gene PI condurrebbe a un risparmio d'insetticidi, decisamente efficaci ma non altrettanto innocui per l'ambiente, impiegati nella produzione 4

5 integrata e in quella tradizionale. Gli organismi nocivi della colza sono combattuti ogni anno su una superficie di circa 10'000 ha (circa il 65% della superficie complessiva coltivata a colza). Nell'agricoltura biologica, la colza non viene praticamente coltivata a causa di carenti metodi alternativi di lotta antiparassitana. Soprattutto il meligete della colza ha sviluppato negli scorsi anni resistenze contro diversi insetticidi, e analisi di laboratorio mostrano già una tolleranza della pulce della colza agli inibitori della proteasi. Gli organismi nocivi della colza possiedono un potenziale di sviluppo della resistenza. Attualmente non vi sono studi relativi agli effetti, sugli organismi utili, delle piante transgeniche di colza che esprimono il gene PI. L'ampio spettro d'insetti utili alla colza comprende, tra l'altro, diversi coleotteri predatori che potrebbero eventualmente essere danneggiati dalla coltivazione di colza PI. In diversi studi di laboratorio si sono potuti accertare effetti negativi degli inibitori della proteasi sulle api. L'incrocio della colza quale donatore di polline dà - oltre alla colza ibridi parzialmente fertili soltanto con la Brassica campestris (= B. rapa: ravizzone) e con la B. juncea (senape bruna: in Svizzera una specie rara). Un incrocio con varietà di colza tradizionali rappresenta un problema nelle aziende che praticano la produzione integrata quando la farina d'estrazione dei semi oleosi, oppure il panello di colza, contiene degli inibitori della proteasi e quando essa viene impiegata come mangime da ingrasso, dato che in simili aziende è vietata l'alimentazione degli animali con mangimi geneticamente modificati. Un incrocio con il ravizzone è possibile soltanto se quest'ultimo viene coltivato ai bordi dei campi di colza, a mo' di nutrimento degli organismi nocivi della colza, e se i tempi di fioritura della colza e del ravizzone coincidono. Metodi di coltivazione Il risparmio in termini di applicazioni d'insetticida si traduce in un risparmio di lavoro. Poiché non è stato sviluppato alcun sistema di gestione della resistenza per la colza PI, non è possibile calcolare l'onere di lavoro connesso alla posa di rifugi o di altre misure. Conclusioni La coltivazione di varietà transgeniche resistenti agli organismi nocivi è utile soltanto per le colture su grandi superfici, economicamente importanti e per i quali si impiegano grandi quantitativi di insetticidi. Nel presente studio si è tenuto conto delle colture di mais, patate e colza, poiché per le colture speciali (ortofrutticola e viticola) non sono attualmente disponibili varietà transgeniche resistenti agli organismi nocivi. La coltura, in Svizzera, di varietà transgeniche resistenti agli organismi nocivi porterebbe, nel caso delle patate Bt e della colza PI, a una riduzione degli insetticidi chimici impiegati sinora e, quindi, a una riduzione dell'inquinamento ambientale. Al risparmio di insetticidi sarebbe legato anche un risparmio in termini di lavoro ed eventualmente di costi. Poiché i principali organismi nocivi del mais e delle patate hanno già sviluppato una resistenza alle tossine espresse nelle piante transgeniche, o quanto meno agli stadi 5

6 precedenti la durata dell'efficacia delle piante transgeniche è verosimilmente minacciata a lungo termine. Le strategie di gestione della resistenza attualmente raccomandate si basano su modelli e il loro sucesso a lungo termine non è ancora dimostrato. La pianificazione, la posa, il coordinamento e il controllo dei rifugi sono connessi a un notevole onere lavorativo ed economico. Tali compiti, nonché il finanziamento, dovrebbero essere assunti e regolamentati da un ente ufficiale. I fondamenti giuridici per la posa di rifugi sono attualmente oggetto di discussione. La coltivazione di mais Bt, patate Bt e colza PI può in linea di principio arrecare danno agli organismi non bersaglio. Per fare maggiore chiarezza sugli effetti provocati da tali piante occorrono indagini più approfondite in condizioni di laboratorio, di coltura in campo semiaperto e aperto, realizzate secondo una metodologia corretta. Un transfer genico verticale su piante che vengono coltivate secondo le direttive dell agricoltura biologica o della produzione integrata (IP-Suisse) può portare - nel caso del mais o della colza - alla violazione della tolleranza zero per i geni estranei. Occorre definire obiettivi di protezione che permettano di valutare se i danni possibili causati dalle piante utili transgeniche resistenti agli organismi nocivi siano accettabili o meno. 6