2. Cosa sono le piante transgeniche
Le piante transgeniche sono
prodotte da cellule in cui è
stato inserito un gene
proveniente da un’altra specie
allo scopo di far loro acquisire
determinate caratteristiche
4. Inserire geni esogeni
Per inserire i geni esogeni nella pianta si
usa un plasmide, detto Plasmide T,
derivato dal batterio patogeno vegetale
Agrobacterium tumefaciens. Il batterio
trasferisce all’interno della cellula
vegetale una porzione di DNA del
plasmide detto T-DNA, la quale genera
tumori nella pianta.
Effetti Agrobacterium tumefaciens su una
pianta
5. Vettori con il Plasmide T
Il T-DNA viene sostituito dal DNA esogeno
Il Plasmide T viene inserito nella cellula di Agrobacterium
L’Agrobacterium modificato infetta una cellula, integrando il
gene esogeno nel cromosoma vegetale
Dalla cellula trasformata, si ottengono i cloni contenenti il
gene esogeno
6. La Gene Gun
Un altro modo per inserire un gene esogeno nella
pianta è tramite l’utilizzo della pistola per il
bombardamento Biolistico: vengono sparate
delle nanoparticelle di metalli pesanti a cui sono
legate delle molecole di Dna , tendenzialmente
oro o tungsteno, direttamente contro le cellule
della pianta. Alcune cellule si romperanno e
assorbiranno il Dna esogeno, trasmettendo i geni
ereditati alle cellule figlie, dalle quali si farà
nascere poi una nuova pianta. Gene Gun in azione
su una pianta
7. Piante con Omega-3
L’Omega-3 è un acido grasso polinsaturo che presenta
l’insaturazione fra il terzultimo e il quartultimo
carbonio; tale biomolecola viene prodotta da dei
microrganismi che sono alla base della catena
alimentare marina, ciò fa si che i pesci accumulino tale
acido grasso e che gli umani lo assumano da essi.
Ricavando quindi i geni che permettono la sintesi di
Omega-3 da delle alghe azzurre, è poi possibile
inserirli in delle piante transgeniche, in modo da
creare alimenti utili per contrastare eccessi di
colesterolo.
8. Golden Rice
In estremo oriente circa 250 milioni di persone a causa della
dieta a base di riso soffrono di carenza da vitamina A, che
causa cecità e morte prematura.
Nel 2000 alcuni scienziati svizzeri hanno utilizzato A.
tumefaciens come vettore per creare un riso transgenico
contenenti geni, provenienti dal mais e dal batterio Erwinia
uredovora, per la sintesi della vitamina A; il risultato è stato un
riso dai chicchi di colore dorato a causa della presenza della
vitamina A , da qui il nome Golden Rice. I movimenti contrari
all’utilizzo di piante transgeniche e i problemi legati allo
sfruttamento dei diritti brevettuali ne hanno però impeditola
commercializzazione.
Riso normale e Golden Rice a
confronto
9. Piante resistenti ai parassiti
Il batterio Bacillus thuringiensis possiede un
gene plasmidico detto cry che codifica una
proteina tossica per molti insetti parassiti detta
Crystal. La proteina si lega alle cellule
dell’intestino ed impedisce all’insetto di nutrirsi,
facendolo morire; è inoltre innocua per i
vertebrati e per gli insetti benefici, come le api.
Tramite l’Agrobacterium viene inserito il gene cry
in piante come mais, riso e cotone, che quando
esprimono il gene vengono dette piante Bt e
hanno il vantaggio di necessitare meno pesticidi.
Funzionamento Crystal
10. Piante resistenti alla siccità
Genetisti di tre importanti centri ricerca in Giappone e Colombia
hanno creato in laboratorio piante di riso geneticamente
modificate in grado di resistere meglio alla siccità. Il risultato è
stato raggiunto impiantando in specie di riso brasiliane e
africane un gene della arabetta comune (Arabidopsis thaliana). Il
gene utilizzato, chiamato AtGolS2, viene espresso dall'arabetta
per rispondere alla carenza di acqua e alle condizioni di elevata
salinità. Dopo l'intervento di ingegneria genetica è stata
monitorata la crescita delle piante su terreni aridi e in serre per
replicare le condizioni desiderate; dopo tre anni di test i risultati
sono stati estremamente promettenti. Esse erano infatti più alte e
producevano più chicchi di riso rispetto alle piante di controllo
non OGM.
Arabidopsis thaliana
11. Modifiche nell’amido
La biosintesi dell'amido richiede tre enzimi, presenti esclusivamente nei plastidi: AGPasi,
amidosintetasi ed enzima di ramificazione. A partire da ADP-glucosio, sintetizzato dal
glucosio-I-fosfato grazie all'enzima AGPasi, l'enzima amidosintetasi catalizza la formazione
di un legame α(1-4) fra il residuo di glucosio e una catena di glucano preesistente, forse legata
a una proteina; la natura di questa proteina e la via bio sintetica che porta al suo legame con i
residui di glucosio sono, tuttavia, sconosciute nei vegetali. Usando la catena di glucano α(I-4)
come substrato, l'enzima di ramificazione catalizza la formazione di ramificazioni α(1-6) nei
polimeri di amido (Martin e Smith, 1995).
L'importanza dell'enzima AGPasi nella sintesi dell'amido è stata dimostrata tramite l'uso di
costrutti antisenso. Una riduzione dell'attività di questo enzima al 5% del normale causa la
formazione di tuberi quasi totalmente mancanti di amido. Il crollo nell'accumulo di amido è
accompagnato da un aumento di zuccheri solubili (soprattutto saccarosio e glucosio).
I tentativi di modificare la qualità dell' amido si sono focalizzati soprattutto sul rapporto fra
amilosio e amilopectina. Sono state seguite due strategie: la repressione-antisenso di geni
endogeni per la sintesi di amido e la sovraespressione di geni batterici coinvolti nella sintesi
di glicogeno, un polimero simile all'amilopectina.
Confronto amilosio e amilopectina
12. Alcuni video per fissare i concetti
Un video dell’Expo di un docente di coltivazione
arboree che parla degli OGM in generale
• https://www.youtube.com/watch?v
=oCt0kAv_BwM
Un video dell’Università di Buffalo che spiega
come si modificano le piante
• https://www.youtube.com/watch?v
=JtkhHIG3nx4
