Biotecnologie vegetali

17. Strategie per incrementare la produzione di metaboliti

secondari in vitro

Per aumentare la resa di metaboliti secondari in colture di cellule o tessuti vegetali, si

possono adottare le seguenti strategie:

Selezione di linee cellulari ad alta produzione: Identificare e clonare le linee

cellulari che mostrano naturalmente una maggiore biosintesi del metabolita

desiderato.

Utilizzo di precursori e precursori nutritivi: Aggiungere al terreno di coltura i

precursori biosintetici dei metaboliti per "spingere" la via metabolica verso il

prodotto finale.

Elicitazione: Introdurre nel sistema degli "elicitatori" (biotici come estratti

fungini, o abiotici come metalli pesanti o stress fisici) che attivano le risposte

di difesa della pianta, portando a un aumento della produzione di metaboliti

secondari.

Ottimizzazione delle condizioni di coltura: Modificare parametri come il pH,

la temperatura, la luce, o il rapporto tra fitormoni (auxine/citochinine) per

favorire la sintesi del prodotto.

Coltura a due fasi: Separare la fase di crescita cellulare (biomassa) dalla fase

di produzione (accumulo del metabolita), trasferendo le cellule in un terreno di

produzione specifico

20. Espressione della proteina Bt sotto il promotore CaMV35S

In una pianta di mais trasformata con il gene Bt sotto il controllo del promotore

CaMV35S (promotore del virus del mosaico del cavolfiore):

Dove verrà espressa: La proteina Bt verrà espressa in tutti i tessuti e gli

organi della pianta (espressione costitutiva).

Per quale motivo: Il promotore CaMV35S è un promotore costitutivo

forte. Ciò significa che è attivo in quasi tutti i tipi cellulari e durante

quasi tutti gli stadi di sviluppo della pianta, garantendo una produzione

costante del transgene in tutto l'organismo.

LA FARMACOGNOSIA

La farmacognosia è una disciplina scientifica fondamentale, branca della

farmacologia, che si occupa dello studio dei farmaci e delle sostanze biologicamente

attive di origine naturale

LA VARIAZIONE SOMACLONALE

La variazione somaclonale è un fenomeno genetico che si verifica durante la

propagazione di cellule o tessuti vegetali in vitro (colture di tessuti). In sostanza, si

tratta della comparsa di differenze genetiche o epigenetiche tra piante che dovrebbero

essere, in teoria, cloni identici della pianta madre.

Ecco i punti chiave per comprendere questo fenomeno:

1. Come avviene?

Quando si coltivano cellule vegetali in terreni di coltura (spesso addizionati con

ormoni come auxine e citochinine per indurre la crescita), le cellule subiscono uno

stress significativo. Questo stress può causare errori durante la divisione cellulare o

alterazioni nella regolazione dei geni.

Le piante che si rigenerano da queste colture possono quindi presentare caratteristiche

diverse dalla pianta di partenza. Queste variazioni sono chiamate somacloni.

2. Le cause principali

Instabilità genomica: La coltura in vitro può indurre mutazioni

puntiformi, delezioni o riarrangiamenti cromosomici.

Variazioni epigenetiche: Cambiamenti nella metilazione del DNA che

alterano l'espressione genica senza modificare la sequenza del DNA

stesso.

Stress da coltura: L'uso prolungato di regolatori di crescita e le

condizioni ambientali artificiali (luce, temperatura, sterilità) forzano le

cellule a adattarsi, scatenando spesso le variazioni.

Alimenti OGM e legislazioni

Gli alimenti OGM (Organismi Geneticamente Modificati) sono prodotti derivati da

piante, animali o microrganismi il cui patrimonio genetico è stato alterato attraverso

tecniche di ingegneria genetica. A differenza degli incroci naturali o delle selezioni

tradizionali, queste tecniche permettono di inserire nel DNA dell'organismo geni

provenienti da specie diverse o di modificare tratti specifici in modo mirato.

Il Quadro Legislativo nell'Unione Europea

L'Unione Europea applica una delle legislazioni più rigorose al mondo in materia di

OGM, basandosi sul principio di precauzione. La normativa mira a garantire un

elevato livello di protezione per la salute umana, animale e per l'ambiente.

Le due pietre miliari della normativa UE sono:

Regolamento (CE) n. 1829/2003: Disciplina l'immissione in commercio

di alimenti e mangimi geneticamente modificati. Prevede una procedura

di autorizzazione centralizzata basata su una valutazione scientifica del

rischio condotta dall'EFSA (Autorità europea per la sicurezza

alimentare).

Regolamento (CE) n. 1830/2003: Regola la tracciabilità e l'etichettatura.

Ogni passaggio della filiera (produzione, trasformazione, distribuzione)

deve essere documentato, e la presenza di OGM deve essere chiaramente

indicata in etichetta per informare il consumatore.

Colture di radici in vitro.

Nelle colture in vitro si possono rigenerare e coltivare interi organi. Il processo di

formazione degli organi è detto organogenesi, nel caso delle radici parliamo di rizogenesi

in quello delle gemme vegetative e dei fusti di caulogenesi. Distiguiamo due tipi di radici:

radici primarie e secondarie e radici avventizie. La formazione di radici è promossa da

elevati livelli di auxina e bassi livelli di luce, mentre l'esposizione alla luce di alti livelli di

citochinine indirizzano verso la caulogenesi. La composizione del mezzo di coltura per

dare caulogenesi o rizogenesi è specie-speci ca e in molti casi non sono stati individuati i

composti da aggiungere al terreno per indurre l'organogenesi. Si parla di specie

recalcitranti all'organogenesi. Abbiamo tre classi di piante in base alla loro capacità

rizogenica avventizia. La prima classe sono piante capaci di radicare facilmente. La pianta

ha un contenuto endogeno di sostanze suf ciente all'induzione e allo sviluppo dei primordi

radicali. La rizogenesi è diretta. La seconda classe: piante che posseggono tutte le

sostanze necessarie per la radicazione, ma bassi livelli di ormoni. È necessaria la

somministrazione esogena di auxina per la radicazione. Ed in ne piante recalcitranti alla

radicazione: impedimenti meccanici e carenze nutritive rendono la radicazione avventizia

dif cile.