Concetti Chiave
- Il trasferimento genico per le piante è stato sviluppato nel 1983 grazie all'Agrobacterium tumefaciens, che utilizza il plasmide Ti per indurre tumori nelle piante.
- Il plasmide Ti permette l'integrazione di geni nel DNA della pianta, e i ricercatori hanno creato vettori ricombinanti per inserire geni estranei al suo interno.
- Le Dicotiledoni possono essere infettate efficacemente con il plasmide Ti, mentre le Monocotiledoni presentano maggiori difficoltà.
- Il bombardamento delle cellule vegetali con sferette di metallo rivestite di DNA è una tecnica alternativa utile per il trasferimento genico, in particolare per le Monocotiledoni.
- I vantaggi del plasmide Ti includono la diffusione del gene in tutta la pianta, ma le dimensioni limitate dei frammenti da trasferire rappresentano uno svantaggio significativo.
Qual è la storia del trasferimento genico?
Il primo sistema di trasferimento genico per le piante è stato creato nel 1983, grazie allo studio dell’Agrobacterium tumefaciens, un batterio GRAM- che causa i tumori del colletto e delle radici. L’agente induttore del tumore è il Plasmide Ti (tumor-inducing), cioè geni che si replicano in modo indipendente, di grandi dimensioni e contenenti molti geni implicati nel processo infettivo.
Caratteristiche del plasmide Ti
La caratteristica principale del plasmide Ti è che, dopo l’infezione, parte della molecola viene integrata nel DNA cromosomico della pianta, che porta i geni responsabili della anomala crescita tumorale.
I ricercatori hanno costituito dei vettori, derivati dal plasmide Ti, in cui i geni responsabili della comparsa del tumore sono stati eliminati, e al loro posto viene inserito il gene estraneo che si vuole immettere nella pianta. Il plasmide ricombinante viene poi inserito nell’Agrobacterium il quale verrà usato per infettare cellule vegetali in coltura liquida: il T-DNA viene qui integrato con il DNA cromosomico.
I batteri possono poi essere utilizzati anche per infettare dei dischi fogliari, i cui margini in condizioni adeguate vengono facilmente infettati.
Limitazioni e vantaggi del plasmide Ti
Un limite notevole all’utilizzo del plasmide Ti è che solo le Dicotiledoni possono essere infettate in questo modo, le Monocotiledoni presenta difficoltà maggiori.
A oggi anche il batterio Agrobacterium rhizogenes, il cui plasmide induce la formazione di radici (Ri, root-inducing), anziché di tumori.
I vantaggi sono:
-Possibilità di diffusione all’interno dell’intera pianta;
-L’inoculazione anche di poche particelle virali fornisce buoni risultati;
Svantaggi:
-Forti limitazioni legate alle dimensioni dei frammenti da inserire e trasportare, il genoma virale infatti è molto piccolo.
Fino ad oggi l’utilizzo di vettori virali nelle piante non ha prodotto risultati di particolare rilievo.
Tecniche alternative di trasferimento
È una tecnica che consiste nel “bombardamento” delle cellule con minuscole sferette di metallo rivestite di DNA. Le palline di tungsteno o di oro, del diametro di 1-2 micrometri, vengono sottoposte ad una accelerazione che permette loro l’attraversamento della parete e della membrana. Una volta nel citoplasma il DNA si integra con i cromosomi della cellula ospite.
Questo metodo è molto utile per le Monocotiledoni.
I protoplasti e il DNA esogeno vengono uniti in un’unica soluzione, il miscuglio è poi sottoposto a uno shock elettrico, che produce l’apertura temporanea dei pori della membrana cellulare, attraverso cui le molecole di DNA possono penetrare all’interno della cellula.
Domande da interrogazione
- Qual è l'importanza storica del trasferimento genico nelle piante?
- Quali sono le caratteristiche principali del plasmide Ti?
- Quali sono i vantaggi e le limitazioni del plasmide Ti nel trasferimento genico?
- Quali tecniche alternative esistono per il trasferimento genico nelle piante?
Il primo sistema di trasferimento genico per le piante è stato sviluppato nel 1983 grazie all'Agrobacterium tumefaciens, un batterio che causa tumori nelle piante, utilizzando il plasmide Ti come vettore per l'inserimento di geni estranei.
Il plasmide Ti si integra nel DNA cromosomico della pianta, portando geni responsabili di crescita tumorale. I ricercatori hanno creato vettori ricombinanti eliminando i geni tumorali e inserendo geni di interesse, che vengono poi trasferiti nelle cellule vegetali.
I vantaggi includono la diffusione del gene in tutta la pianta e buoni risultati anche con poche particelle virali. Tuttavia, una limitazione significativa è che solo le Dicotiledoni possono essere infettate efficacemente, mentre le Monocotiledoni presentano maggiori difficoltà.
Una tecnica alternativa è il bombardamento delle cellule con sferette di metallo rivestite di DNA, utile per le Monocotiledoni. Un'altra tecnica prevede l'unione di protoplasti e DNA esogeno seguita da uno shock elettrico per facilitare l'ingresso del DNA nella cellula.
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