Produzioni vegetali 2

Produzioni vegetali: seconda parte

Organismi geneticamente modificati

Selezione naturale: processo mediante il quale l'uomo ha sempre agito. Varietà coltivata all'interno di una popolazione di piante o animali per ottenere una (piante che manifestano caratteri positivi).

In natura viene definito il pool genico: è un insieme di caratteri genetici che si presentano in una popolazione, per alcuni caratteri è positivo, mentre per altri caratteri è negativo. Consente all'organismo di reagire all'ambiente esterno in qualsiasi situazione. All'interno della popolazione, in determinate situazioni ambientali, possiamo avere una selezione che è la selezione naturale: il più forte vince e quello più debole muore. Questa selezione naturale avviene lentamente nei secoli e segue il tempo che dà la natura. La selezione naturale è una selezione ecologica perché segue la coevoluzione: un organismo in un determinato ambiente si adatta e quindi viene selezionato non da solo ma con altri organismi in maniera tale che tutti questi organismi vadano a formare quello che si definisce ecosistema.

All'interno di una popolazione selvaggia troviamo la più elevata biodiversità possibile e l'uomo per poter selezionare determinate colture ha sempre prelevato il pool genetico dalla popolazione selvatica. Il passaggio immediatamente successivo alla selezione è stata la domesticazione, cioè ha selezionato alcuni individui che si adattavano ad essere coltivati con tecniche più o meno complesse, ma pur sempre coltivati. Affinando le proprie conoscenze e le proprie tecniche, l'uomo è arrivato al miglioramento genetico: nell'ambito degli individui domesticati, l'uomo sceglie quegli individui che hanno una performance migliore, in base a caratteristiche che l'uomo si impone di seguire in quel determinato momento, es. maggiore produttività, resistenza ai patogeni. In tutti questi cambiamenti il pool genico iniziale cambia, viene ristretto perché vengono eliminati determinati geni per far sì che vengano seguite le caratteristiche che si è predisposto.

Nel moderno miglioramento genetico: noi abbiamo sempre tecniche migliori ed innovative per poter velocizzare questo processo: miglioriamo una pianta agendo sul DNA. In campo agrario una specie può essere modificata anche in 10/15 anni, con il miglioramento genetico si possono ottenere dei risultati in pochissimo tempo. Gli OGM nascono proprio per questo: velocizzare il processo di miglioramento genetico. Non tutti gli organismi sono stati migliorati nello stesso modo.

Pressione selettiva in modalità diverse

Cani e gatti:

• Gatti: piccole dimensioni che possono cambiare alcuni tratti morfologici.
• Cani: dimensioni e struttura totalmente diversa. Cane utilizzato per diversi scopi: compagno, animale da protezione e animale da lavoro. Per compiere questi due lavori sono stati selezionati cani con una struttura totalmente diversa, basti pensare al pastore tedesco (cane da guardia) e al chihuahua (compagnia) che hanno una struttura completamente diversa. Questo fa capire che hanno subito una pressione selettiva molto forte, a differenza dei gatti, che invece non sono mai serviti all'uomo per svolgere dei lavori, anzi, è sempre stato un animale da compagnia. L'unica selezione che ha avuto è stata soprattutto quella estetica.

La stessa cosa è accaduta nel mondo dei vegetali. OGM: tutte le mutazioni e tutte le migliorie che si vogliono fissare non vengono prese da metodi 'naturali' es. incrocio, ma vengono fatte direttamente in laboratorio. Vengono utilizzati strumenti adatti che consentono di manipolare l'organismo per aggiungere o togliere una parte del corredo genetico. In generale si modificano singoli geni o parte di geni. Nel caso degli OGM, i geni possono essere della stessa specie o di specie diversa. Non si possono definire OGM gli organismi che hanno subito modificazioni genetiche per mezzo di incroci o mutagenesi. Noi possiamo indurre una mutazione in laboratorio, ma questa mutazione può avvenire anche in natura richiedendo più tempo. È importante evidenziare il fatto che queste mutazioni non possono identificare un vero e proprio OGM, quindi per legge non sono identificati OGM quelli che vengono ottenuti per mutagenesi es. Le mutazioni che hanno portato dal teosinte al mais non sono identificate come OGM. L'anguria senza semi è un'anguria triploide: ha tre volte il corredo genetico di un'anguria normale, questi organismi 3n non riescono a portare a fine la meiosi, perché non riesce a dividere il patrimonio cromosomico, questo porta alla formazione di individui senza semi. L'aumento della ploidia è ottenuto attraverso mutazioni, lo stesso vale per la banana e la fragola.

Il sorgo: mutazione del sorgo, dx: mutazione con metodi non OGM in cui otteniamo un individuo nano per evitare che queste piante vengano allettate. Un altro processo di mutazione si ottiene mescolando le linee pure: individuo (es. mais) b73 e mo 17 sono linee pure, quindi tutti i caratteri sono in condizione di omozigosi. Mescolando queste due piante si genera l'ibrido con una certa vigoria, cioè l'ibrido sarà sempre più vigoroso rispetto alle piante madri, non soltanto per le dimensioni della pianta, ma anche per le dimensioni del frutto. Si possono avere altre mutazioni come quelle che riguardano il colore: il colore, molte volte, è legato alla concentrazione di antiossidanti, e soprattutto negli ultimi periodi è molto importante raggiungere una soglia minima di antiossidanti perché questo fa sì che il prodotto acquisisca caratteristiche positive dal punto di vista nutrizionale.

Gli OGM trasmettono i loro caratteri alla discendenza.

Ingegneria genetica nelle piante

Si basa sulla totipotenza delle cellule: una cellula parenchimatica riesce a dedifferenziarsi per generare nuovi tessuti fino a rigenerare una pianta intera.

Due concetti base

• Trasformazione di cellule vegetali.
• I mezzi per la trasformazione di cellule vegetali per produrre piante transgeniche.

Per produrre piante transgeniche c'è bisogno di poter introdurre un gene in una cellula o in un tessuto in maniera tale che questi siano trasformati e, una volta trasformati, saranno in grado di dare vita ad una nuova pianta che avrà un suo fenotipo a patto che il/i gene/i inserito/i venga/vengano espressi/o.

L'ingegneria genetica nasce tramite un'infezione a carico dell'Agrobacterium tumefaciens che avviene naturalmente nella pianta. Il batterio infetta la pianta entrando nelle cellule della stessa e ne modifica il DNA generando un tumore (un ammasso di cellule con un tratto di DNA modificato) noto come galla del colletto. Questo ammasso si trova generalmente sulla parte basale delle piante. Ne modifica il DNA per la sua sopravvivenza, perché in questo modo induce le cellule dalla pianta a creare dei nutrienti che servono alla sua sopravvivenza.

Clonaggio

Callo: a partire da cellule parenchimatiche, le cellule sono state indotte a moltiplicarsi per formare un ammasso di cellule che non hanno nessuna forma, attraverso l'uso di fitoregolatori, si può ottenere una pianta intera. Quindi, l'ingegneria genetica si basa sulla clonazione. Questa clonazione va a far proliferare e quindi crescere delle cellule che sono state modificate in qualche modo.

Formazione della galla

L'agrobacterium è una cellula procariote formata da un DNA e dal plasmide, è una piccola parte di DNA che l'organismo utilizza per trasmettere l'informazione, solo il T-DNA entra a far parte delle cellule vegetali modificandole. A questo punto la cellula seguirà l'ordine che gli dà il T-DNA, la cellula impazzisce e inizia a riprodursi molto velocemente e così andrà a formare la galla. Ovviamente da questo non si ottiene un OGM, è una modifica naturale che serve esclusivamente al batterio per la sua sopravvivenza.

Plasmide: tutte le parti del DNA, una parte serve al trasferimento del T-DNA e una parte servirà per modificare la funzione della cellula. Nel miglioramento genetico per ottenere gli OGM, la parte del T-DNA (responsabile della formazione del tumore) viene tagliata e all'interno di questo vuoto verrà inserito il gene che servirà per ottenere l'OGM.

Processo 1

Si parte dai calli che si mettono a contatto con l'agrobacterium contenente il plasmide modificato. L'agrobacterium trasmette tutto il plasmide, queste cellule modificate vengono messe in piastre e poi fatte crescere. Come faccio a sapere se le cellule sono state tutte modificate? La percentuale di esiti positivi non è altissima. Per sapere a priori se le cellule sono state modificate, si inserisce all'interno del T-DNA anche un gene che codifica per la resistenza ad un antibiotico (quelli nella tabella) a seconda del gene inserito, nella piastra verrà creato un terreno di coltura ricco di quel determinato antibiotico. Le cellule che resistono sono quelle mutate, a questo punto, le cellule mutate, vengono messe in coltura e poi messe in vaso, successivamente alla crescita avremo piante che hanno tutte le cellule modificate.

Tecnica biolistica per trasformare le piante

Si immagini una pistola, caricata a proiettili che contengono DNA mutato, si punta la pistola sulle cellule vegetali e si spara. Quando il DNA mutato verrà a contatto con le cellule vegetali, sarà capace di migrare all'interno della cellula stessa e di fondersi con il DNA nucleare. Il fondersi di questi due DNA porta alla formazione di un DNA modificato e quindi geni modificati. Anche in questo caso si utilizzano dei marcatori di resistenza agli antibiotici.

Gli OGM esistono perché consentono una maggior rapidità nella selezione e vengono quindi utilizzati in tanti campi come quello medico, alimentare e zootecnico. Questo serve per conferire alla produzione determinate caratteristiche. La situazione odierna sugli OGM si divide in due grandi classi:

• Agricoltura: ci sono paesi a favore degli OGM e paesi contrari. Da una stima fatta a livello mondiale si vede che circa il 60% dei prodotti venduti nei supermercati è o contiene tracce di OGM.
• Farmaceutica: sono meno conosciuti gli OGM che servono in questo campo. In questo campo gli OGM hanno consentito di creare dei vaccini sicuri e vengono accettati molto di più rispetto a quelli dedicati all'alimentazione umana.

Guardando le informazioni su riviste non specializzate si può incorrere in pubblicità non veritiere sugli OGM, molti OGM, se utilizzati per bene permettono di resistere a determinati trattamenti e quindi un minor impiego di sostanze chimiche. Il problema è che, in linea di massima, gli agricoltori sono degli imprenditori che devono massimizzare la loro resa con una minor spesa e per non avere perdite tendono ad aumentare la concentrazione di determinati principi attivi in maniera tale che la loro coltura non venga attaccata e si fanno forti sul fatto che la coltura resiste al principio attivo.

Gli OGM sfamano l'umanità?

Gli OGM nascono con principi etici importanti, uno di questi è dare alle popolazioni in difficoltà delle materie prime migliorate, naturalmente, trovandoci in un mondo in cui tutto è basato sui soldi, questo principio etico non viene rispettato, quindi i paesi in via di sviluppo vengono sfruttati per la produzione di OGM sia alimentari che non. Es. Sud America: in alcune zone il mais viene coltivato per la produzione di biodiesel ma non per la produzione di prodotto alimentare.

Sicurezza e utilizzo degli OGM

Sicuri come le colture tradizionali? Le pubblicità dicono che è falso, ma non esistono ancora studi che verifichino questa risposta. Come e dove utilizziamo gli OGM? Come vengono introdotti nella nostra dieta?

• Via diretta: direttamente destinati all'alimentazione umana.
• Via indiretta: mangimi per l'alimentazione degli animali da allevamento.

Vantaggi in termini generali sull'uso degli OGM

• Ridurre uso dei pesticidi, vengono introdotti geni che servono per la resistenza a determinate malattie.
• Variare le caratteristiche nutrizionali ed organolettiche per una migliore dieta.
• Aumentare la produttività delle piante.
• Offrire ai coltivatori un prodotto innovativo: seme migliorato, in questo modo l'agricoltore ha meno rischi di coltivazione e avendo un prodotto migliore.

Benefici

• Resistenza delle colture.
• Controllo delle infestanti.
• Miglioramento delle specie microbiche usate nei processi alimentari es. lieviti.
• Miglioramento delle qualità.
• Produzione di prodotti 'su misura' qualitativamente migliorati per soddisfare i bisogni dei consumatori es. consumatori che hanno problemi alimentari.

Rischi

• Inquinamento genico o bioinquinamento: trasmettendo alla progenie i geni modificati ci può essere il rischio che gli OGM tendano ad inquinare le specie non OGM che esistono nelle zone limitrofe.
• Bioinvasione: semi che cadono al di fuori della nostra coltura e si propagano.
• Inquinamento chimico: dovuto all'eccessivo utilizzo di sostanze chimiche sulla nostra coltura sfruttando il fatto che la nostra coltura ha più resistenza delle altre.
• Sviluppo di specie virali ibride: noi tendiamo a modificare velocemente le nostre specie agrarie, nella controparte, gli organismi che portano dei danni alle colture tendono ad evolvere naturalmente in maniera tale a poter attaccare la coltura.

Altri rischi

• Comparsa di insetti resistenti e nuovi virus.
• Produzione di sostanze tossiche per gli insetti.
• Produzione di allergeni.
• Diffusione della resistenza agli antibiotici a causa dei marcatori contenuti in essi.
• Estendersi e l'ulteriore intensificarsi della monocoltura con riduzione della biodiversità.
• Distruzione delle economie tradizionali: se all'interno di una popolazione un OGM ha una buona resa, tutti inizieranno a coltivare quell'OGM e questo significa la morte delle produzioni locali e di nicchia a favore di una produzione più redditizia.

Situazione mondiale sugli OGM

Dal 1996 al 2014 è aumentato l'utilizzo degli OGM, e sono sempre di più gli OGM accettati dai vari stati es. patata, zucchero di canna e melanzane. Il pomodoro è stata la prima pianta OGM messa sul mercato, ha delle dimensioni maggiori rispetto ai suoi predecessori e ha una maggior conservabilità. Nel pomodoro FWS è contenuto un gene che codifica il soppressore dell'etilene interrompendo la maturazione stessa.

Controllo: negli esperimenti scientifici è un prodotto che non subisce nessun trattamento.

Riso OGM

Modificato per poter aumentare il contenuto di vitamina A in quanto molte popolazioni si cibano prevalentemente di questo prodotto si ottiene il Golden Rice, è giallo perché nella cariosside c'è una maggior presenza di B-caroteni.

Soia e mais

Fortemente modificati (soprattutto in America): la soia viene modificata nella composizione in grassi, normalmente viene arricchita in grassi insaturi e possiamo avere la soia RR che resiste agli erbicidi. Il problema è che l'erbicida uccide le infestanti ma spesso rimane sulla soia arrivando nel piatto del consumatore.

Il mais è stato modificato per la resistenza ad un lepidottero che è una larva capace di entrare all'interno del tutolo determinando un decremento produttivo. Allo stesso tempo sono stati aggiunti dei principi nutritivi. Mais PT resistenza al lepidottero, quando il lepidottero distrugge la cariosside quest'ultima diventa più debole ed è più facilmente attaccabile da malattie funginee.

Gli animali OGM

Uno dei più importanti traguardi dell'ingegneria genetica è la pecora Dolly, ci si è spostati poi verso i salmoni dove è stato inserito un gene per far sì che ci fosse una crescita molto più grande.

Frutto e seme

Frutto: Rappresenta il prodotto della crescita e trasformazione della parte dell'ovario dopo la fecondazione. Tutto ciò che è all'interno dell'ovario accompagna o racchiude i semi fino alla maturità. Non è sempre detto che il frutto derivi dall'ovario, bensì, può generarsi da parti molto vicine al gineceo stesso, in questo caso si parla di falsi frutti.

Componenti del frutto

• Esocarpo: buccia dei frutti.
• Mesocarpo: polpa.
• Endocarpo: a diretto contatto con i semi.

Queste tre parti, insieme, vanno a costituire il pericarpo.

Partenocarpia

Sviluppo di frutti senza semi.

Tipo di frutti

• Frutti semplici: tutti quei frutti che derivano da 1 o più carpelli e possono essere sia secchi che carnosi.
• Frutti aggregati: frutti che derivano da una serie di carpelli separati tra di loro e che derivano dallo stesso gineceo.
• Frutti multipli: derivano da ginecei di più fiori, che vanno a fondersi tra di loro.
• Falso frutto: pomo, ha una polpa che è l'ingrossamento del ricettacolo e non dell'ovario. L'ingrossamento dell'ovario è il torsolo, che noi gettiamo.

A seconda della succulenza del frutto si distinguono:

• Frutti secchi: legume.
• Frutti carnosi: ciliegia.

A seconda della deiscenza (capacità di un frutto di liberare o meno i semi arrivato a maturazione):

• Deiscenti: legumi.
• Indeiscenti: ciliegia.

Deiscenti

• Follicolo: frutto secco, deiscente, plurisperma (tanti semi), ha un unico carpello e questo si apre lungo la linea di sutura dopo la maturazione.
• Legume/Baccello: bicarpellare, secco e plurisperma.
• Siliqua: bicarpellare, secco plurisperma, presenza di recolo dove rimangono attaccati i semi a seconda della sua dimensione.