3 Agricoltura e alimentazione

3.1 Coltivazione di piante

«Ma cosa fai esattamente in laboratorio?», chiede Carla al suo vicino di tavolo. «Vogliamo scoprire come la pianta di patata si difende contro un fungo. Le patate selvatiche ci riescono. Stiamo quindi cercando dei geni di resistenza per poterli trasferire sulle varietà di patata da coltivazione più vulnerabili alla malattia», spiega Stefano. «Ha l~aria di essere molto tecnico. Ma non ci sono poi problemi per la natura?», replica Carla. «Un aspetto importante. La patata è poco problematica dal punto di vista ecologico. Si riproduce attraverso i tuberi e non il polline. I geni inseriti non possono quindi incrociarsi con quelli di altre piante. Il nostro obiettivo è di trovare una patata che riesca a difendersi da sola, in modo da dover utilizzare meno sostanze chimiche, meno pesticidi. Stefano sintetizza così la sua posizione: «Mi considero quindi un verde moderno.»

Le piante coltivate rappresentano la principale fonte nutritiva per gli uomini e gli animali. Nonostante l'impiego dei fitofarmaci, il 25-40 % del raccolto mondiale viene distrutto da parassiti, malattie ed erbe infestanti. La selezione di varietà più resistenti e produttive diventa quindi un importante obiettivo agricolo. Da quando 10 000 anni fa l'uomo ha cominciato a coltivare la terra, ha sempre scelto ogni anno le piante migliori per farle riprodurre. Grazie a questo continuo intervento sulla natura, nel corso dei millenni si sono sviluppate una serie di piante coltivate che si distinguono notevolmente dai loro antenati selvatici.

Metodi della biotecnologia
I metodi di coltivazione sono stati continuamente ampliati nel corso dell'ultimo secolo: impollinazione controllata (p.e. frumento), coltivazione di sementi ibride per aumentare la resa mediante moltiplicazione del corredo cromosomico (p.e. mais), selezione mediante mutazione, ossia il trattamento delle piante con sostanze chimiche che modificano il patrimonio genetico, o raggi radioattivi (p.e. pesche noce). L'introduzione di metodi biotecnologici ha consentito di ottenere in laboratorio delle piante provenienti da colture cellulari. Questa tecnica viene impiegata soprattutto per riprodurre piantine di patata esenti da virus. Tutti i processi di selezione si basano su un elemento comune: la trasformazione duratura del genoma della pianta.

Nel 1983 si è riusciti per la prima volta a produrre una pianta transgenica. Un'équipe di ricerca ha trasferito il gene di un batterio in una pianta di tabacco. Questa conquista ha aperto numerose nuove prospettive in materia di selezione. Anche i geni di specie diverse - per esempio provenienti da altre piante, funghi, animali o batteri - possono essere incorporati nel genoma di una pianta.
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Landwirtschaft - Pflanzenzüchtung
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1. Un batterio fa da «taxi» ai geni
Agrobacterium tumefaciens è un batterio del suolo che può trasferire parti del suo patrimonio genetico nel genoma delle piante. I geni trasferiti ordinano alla pianta ospite di fabbricare le proteine di cui il batterio ha bisogno per sopravvivere.
2. Il vettore dei geni è pronto
Gli agrobatteri contengono i cosiddetti plasmidi Ti. I ricercatori utilizzano questi anelli di DNA come strumento per inserire i geni desiderati. Grazie a dei geni marcatori, dopo il trasferimento del gene si possono reperire le cellule vegetali che hanno incorporato nel genoma i geni estranei precedentemente inseriti nel plasmide.
3. Un'erbaccia funge da modello
La pianta più utilizzata in laboratorio è l'arabetta comune (Arabidopsis thaliana), che grazie al suo piccolo genoma e la facilità di coltivazione serve da modello agli scienziati sin dagli anni quaranta.
4. Unione delle cellule batteriche e di quelle vegetali
Gli agrobatteri con i geni supplementari del plasmide vengono coltivati con frammenti di foglie dell'arabetta comune.
5. Introduzione dei geni
Le cellule vegetali ferite sui bordi delle foglie tagliate attirano i batteri e li spingono a iniettare nelle cellule vegetali il loro DNA attraverso un piccolo canale di collegamento. Alcune cellule vegetali incorporano nel genoma i geni desiderati.
6. Piccola differenza, grande effetto
Il gene marker conferisce alla pianta la capacità di utilizzare come alimento il mannosio, un tipo di zucchero semplice. Normalmente la pianta non è in grado di farlo. Se il terreno nutritivo contiene mannosio al posto di zucchero di canna, sopravvivranno solo le cellule che dispongono del gene marker. Da queste cellule è possibile rigenerare delle piantine intere che grazie al nuovo gene estraneo inserito, dispongono di una nuova proprietà.
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