applicazioni dell’ingegneria genetica · applicazioni dell’ingegneria genetica . sviluppo della...
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Applicazioni dell’ingegneria
genetica
Sviluppo della produttività in
agricoltura
•Miglioramento produttività
•Miglioramento di varietà ibride attraverso la
maschio-sterilità
•Resistenza all’ambiente
•Espansione della disponibilità degli alimenti
•Abbassamento taglia
•Portainnesti nanificanti (melo, pero)
•Creazione di varietà adatte alla meccanizzazione
(fagiolino, pisello)
•Sapore diverso (uva, fruttiferi)
•Diversa composizione olio (girasole)
•Maggiore resistenza a freddo e salinità
Le biotecnologie hanno permesso
di: Migliorare i processi produttivi
Ridurre i costi
Aumentare la qualità delle produzioni
Diminuire i danni all’ambiente
Difesa dalle piante infestanti
Gli stress biotici e abiotici causano una
perdita del 50-82% del raccolto
Le piante GM sono più resistenti ai
diserbanti quindi :
possono essere usati diserbanti efficaci
in post emergenza
con meno costi
meno inquinamento
Che cos’hanno di diverso le PGM?
Assorbono poco erbicida
Aumentano la produzione del metabolita
bersaglio
Modificano le struttura del metabolita
bersaglio
Degradano velocemente la molecola
dell’erbicida
Difesa dagli insetti
Tossina Bt da Bacillus thuringensis
Causa pori nel tessuto intestinale
dell’insetto
oppure
Agisce sull’espressione degli inibitori che
interferiscono con la digestione
dell’insetto
Difesa dai virus
Si clonano sequenze di virus che codificano
per il capside virale che verranno inserite
in DNA della pianta con conseguente:
minore suscettibilità
sintomi attenuati
Si avvale di
• Inibitori di proteasi
• Proteine di trasporto virali
• Replicasi
• Sequenze virali non codificanti
Danni da funghi e batteri
• Non c’è un prodotto valido in commercio
• Si cerca di far sviluppare alla pianta necrosi
attorno al punto di attacco
• La resistenza che si ottiene generalmente è
limitata ad un patogeno
• Alcune piante PRR (pattern recognition
receptor) hanno capacità di rispondere alle
patologie e iniziare una riposta di difesa
• Si cerca quindi di usare tali geni in altre
piante
Tolleranza a stress abiotici
Le piante resistenti a stress ambientali
producono composti osmoprotettivi.
Osmoliti: zuccheri, alcol, AA, … che
aumentano il potere osmotico di
conseguenza l’ingresso di acqua.
Ciò conferisce maggiore resistenza a secco,
freddo, salinità elevata
Si introducono tali geni in piante coltivate
es. mais.
Eccesso di Na nel terreno
Danni da freddo
Miglioramento qualitativo e
nutrizionale I
• Aumento del contenuto dei nutrienti: nei
cereali si è aumentata la produzione di AA
100 volte. Gene dell’Amaranto nel mais: 8-
40% di produzione in più.
• Maggior produzione di grassi e con più alto
punto di fumo (> dell’olio d’oliva)
• Provit. A o Retinolo nel riso: Goldenrice con
introduzione di 2 geni del nerciso e di uno
batterico (fenotipo giallo)
• Biofortificazione: piante con più nutrienti
biodisponibili nelle parti commestibili (Zn,
Miglioramento qualitativo e
nutrizionale II
• Biofortificazione: piante con più nutrienti
biodisponibili nelle parti commestibili (Zn, Fe)
soprattutto cereali
• Eliminazione allergeni: negli arachidi è stata
silenziata la proteina ARAH2 che è
allergizzante
• Colori diversi nei fiori es. Petunia arancione
• Ritardo nella sovra maturazione con ridotta
produzione di etilene con maggiore sapore
(pomodoro flavor savor)
Miglioramento qualitativo e
nutrizionale II
• Manipolazione su ovario e pistillo per
ottenere frutti partenocarpici (melanzana e
pomodoro)
• Produzione di ibridi che sono più vigorosi:
20% di produzione in più, controllando la
fertilità maschile (bloccandola e
ripristinandola)
Miglioramento qualitativo e
nutrizionale
Produzione di metaboliti secondari
nelle piante 1 • Si usano 50.000 molecole prodotte dalle
piante utili per la salute e per usi industriali,
si prevede di far aumentare la produzione
degli stessi nelle piante: Molecular farming.
Biofarmaci:
Uso di piante come BIOREATTORI per
ottenere vaccini, antibiotici, insulina,
collagene.
Sono più sicure ed economiche dei
bioreattori.
Alimenti nutraceutici:
nutrizionale + farmaceutico (es. pomodoro
nero che ha licopene e antociani, tipici
antiossidanti dei frutti rossi)
Chimica verde: • progettazione di prodotti o processi
chimici che riducono le sostanze nocive.
• uso di biomasse come materie prime e
processi biotecnologici di sintesi come in
natura
• eliminazione di sost. nocive prodotte
Gli studi si concentrano sulla produzione di
molecole nuove: enzimi industriali, acidi
organici, materie plastiche biodegradabili e
biocarburanti
Biocarburanti • Di 1 generazione: già scoperti e in uso, si
cerca di perfezionarli
Biodisel, oli vegetali, bioetanolo da
zuccheri…
• Di II generazione: la cui produzione è su
scala sperimentale
Bioetanolo da cellulosa, bioidrogeno, bio-
olio, biobutanolo, biodimetiletere…
Dibattito:
Contro (paure) • Acquisizione di geni della resistenza agli
antibiotici da parte di patogeni
• Assimilazione di tossine/allergeni con
alimenti
• Danni all’ambiente per possibile diffusione
di superinfestanti
• Perdita di biodiversità
• Multinazionali
Dibattito:
Pro: già visti in precedenza
Tutti gli alimenti sono sottoposti a
controlli severissimi