Dossier

Il miglioramento genetico nelle piante coltivate

Attualità legate alle biotecnologie

Il miglioramento genetico in campo vegetale usufruisce da circa vent’anni delle applicazioni pratiche delle biotecnologie, che coinvolgono più discipline scientifiche, prime tra tutte la genetica, affiancata ed integrata con la microbiologia, la biologia molecolare e la fisiologia vegetale. Le biotecnologie vegetali hanno come base l’associazione delle metodiche di coltura in vitro di cellule e/o tessuti vegetali con la tecnologia del DNA ricombinante e con lo sviluppo di sistemi per inserire singoli geni direttamente nel nucleo cellulare (sistemi di trasformazione genetica). Colture in vitro

La biotecnologia vegetale ha come presupposto la cosiddetta totipotenza della cellula vegetale, cioè la capacità di una singola cellula vegetale di riprodurre un organismo intero. Ogni cellula già differenziata, che possiede cioè caratteristiche morfologiche e funzionali specifiche, (ad esempio quella della lamina fogliare che anche visivamente è molto diversa da una cellula del fusto) è in grado di generare cellule ad uno stadio non differenziato (il cui insieme viene detto callo vegetale). A partire poi dalle cellule indifferenziate, previo trattamento con ormoni, è possibile ottenere nuove differenziazioni, con la produzione di tutti i tipi cellulari e quindi nuovi organismi.

Dagli inizi del XX secolo, quando venne ottenuta per la prima volta la rigenerazione di una pianta intera a partire una coltura di cellule in vitro, le tecniche per la micropropagazione di germogli e per l’induzione di embriogenesi somatica hanno avuto importanti sviluppi, soprattutto nel settore vivaistico. Anche se non tutte le specie vegetali sono in grado di essere facilmente rigenerabili con le metodiche sinora acquisite, perché ciò dipende dal singolo genotipo, è comunque possibile affermare che oggi praticamente tutte le specie vegetali che hanno interesse agricolo o forestale, possono essere sottoposte a tecniche di rigenerazione. Associando la possibilità di rigenerare piante intere da poche cellule con la possibilità offerta dalla biologia molecolare di intervenire nella struttura del DNA delle singole cellule, si è giunti alla produzione delle piante cosiddette “geneticamente modificate”.

Per risolvere il problema di come introdurre le molecole di DNA nella cellula vegetale prescelta e farle integrare con quello proprio della cellula stessa, si sono adottate varie tecniche. Una di queste fonda le sue basi sulla scoperta che un batterio - Agrobacterium tumefaciens -, deve la sua patogenicità alla presenza del plasmide Ti, che si trova nel genoma delle piante infette e che quindi funziona da vettore genetico. Da questa constatazione si è sviluppata la tecnica che prevede di trasferire l’informazione genetica ricorrendo all’infezione delle piante con un A. tumefaciens geneticamente modificato, nel cui plasmide Ti i geni normalmente patogeni per la pianta sono sostituiti da geni di interesse con funzioni specifiche. Con la tecnica dell’infezione con Agrobacterium fu prodotta nel 1983 la prima pianta di tabacco resistente ad un antibiotico. Il metodo detto biolistico rappresenta un’altra tecnica utilizzata per introdurre l’informazione genetica nelle cellule vegetali. E’stata studiata per quelle specie, come i cereali, che si pensava non potessero essere infettate dal batterio. Consiste nel bombardamento a pressione dei calli o dei meristemi con micro pallottole metalliche avvolte con il DNA da inserire. Oltre vent’anni fa, la scoperta che il Bacillus thuringiensis , un batterio del terreno, produce una proteina tossica per molti insetti fitofagi ma innocua per l’uomo, ha portato, alla messa a punto di una ulteriore tecnica, che consiste nel trasferire una copia del gene del batterio (Bt) nelle piante coltivate per ottenere esemplari dotati di resistenza agli insetti.

Per approfondimenti I A P T C & B (INTERNATIONAL ASSOCIATION

FOR PLANT TISSUE CULTURE AND BIOTECHNOLOGY) Italian Section

Istituto di genetica vegetale- Sezione di Perugia – CNR http://www.irmgpf.pg.cnr.it/

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