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OGM: Organismi geneticamente modificati
Dr. Roberto Pilu
Dipartimento di Produzione
Vegetale
29 Novembre 2001
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Gli OGM (Organismi Geneticamente Modificati) sono organismi
che sono stati modificati geneticamente esclusivamente mediante
tecniche di ingegneria genetica
Non si possono definire Ogm gli organismi che hanno subito
modificazioni genetiche per mezzo di incroci o mutagenesi
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Selezione artificiale
tramite incrocio
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Pollo mutante senza piume
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Effetto della selezione sulla dimensione della parte
commestibile delle piante coltivate
Pomodoro selvatico e pomodoro coltivato
Semi di mais
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Anguria senza semi
triploide
Fragola poliploide
mutazione dw3
sorgo
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B73 B73/Mo17 Mo17 B73 B73/Mo17 Mo17
Vigore dell’ ibrido
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Pigmenti presenti in semi di mais, mela e pomodoro
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Effetti della domesticazione e selezione sul pool genico delle piante
wild
Domesticazione
Selezione naturale
Miglioramento genetico
Miglioramento genetico
Moderno (900’ in avanti)
Pool genico
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mais riso
colza orzo
La monocoltura domina i nostri agrosistemi
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tradizionali moderne
- Colture di cellule e tessuti
- Utilizzo dei marcatori molecolari
- Ingegneria genetica (OGM)
- Miglioramento genetico mediante incroci
- Mutagenesi
Miglioramento genetico
Tutte tecniche che devono essere usate in sinergia e non in alternativa
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Come vedono le biotecnologie moderne i detrattori di questa tecnologia
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Tramite incrocio si cambiando le combinazioni
genotipiche sfruttando la variabilità genetica presente
nella specie
Tramite mutagenesi si può aumentare la variabilità
genetica
Con la tecnologia del DNA Ricombinante è possibile
trasferire caratteri/geni da altre specie
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PERCHE’ SI FANNO GLI OGM
Nell’elenco che segue sono indicati i settori produttivi e di ricerca in cui le biotecnologie trovano,
o potrebbero trovare, varie applicazioni:
- farmacologia e medicina (produzione di biofarmaci, molecole utili a fini terapeutici,
vaccini e antibiotici, terapia genica, ecc…)
-industria alimentare (modificazione del contenuto di zuccheri, amminoacidi, grassi
ecc…)
-chimica e farmaceutica (enzimi, additivi, alcol, acidi, solventi, detergenti, materie
plastiche, reagenti diagnostici, ecc… )
-agricoltura, zootecnia e veterinaria (miglioramento genetico per rendere resistenti alle
malattie, ai pesticidi e agli stress ambientali, incremento della produzione, ecc…)
- protezione ambientale (biorisanamento di ambienti contaminati, depurazione delle
acque e dei reflui, ecc…)
- energia (estrazione del petrolio presente nelle rocce mediante produzione di sostanze
tensioattive che ne favoriscono la separazione, ecc…)
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Ingegneria genetica nelle piante
• Le cellule somatiche delle piante sono totipotenti, possono cioè essere indotte a rigenerare una pianta intera
• Trasformazione di cellule vegetali: per produrre piante transgeniche basta introdurre il gene di interesse in una cellula o pezzo di tessuto somatico che poi verrà stimolato con ormoni vegetali a produrre radici e germogli dando una pianta transgenica
• Agrobacterium tumefaciens: batterio capace di infettare molti tipi di piante e di produrre un tumore vegetale noto come galla del colletto
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Agrobacterium
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Gene
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trasformazione tramite agrobatterio
- resistenza alla streptomicina
- resistenza alla bleomicina
- resistenza alla kanamicina
- resistenza alla aminoetilcisteina
- resistenza al methotrexate
- resistenza al glifosate
- resistenza alla sulfonilurea
- resistenza alla fosfinotricina
Marcatori selettivi più
frequentemente utilizzati
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Tecnica biolistica per trasformare le piante
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Quali caratteri sono utilizzati negli OGM?
Principalmente resistenze a erbicidi e a insetti
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Erbicidi: considerazioni generali
Gli erbicidi chimici di sintesi sono usati per controllare le infestanti che, crescendo con le colture, diminuiscono la resa, competono per i nutrienti, acqua ed irradiazione.
Gli erbicidi sono classificati anche in funzione della pianta che eliminano. Quelli ad ampio spettro eliminano tutte (o quasi) le piante e quindi non potrebbero essere impiegati sulle colture.
Resistenza a Erbicidi
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soia Roundup Ready
Monsanto 1996
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Resistenza agli insetti
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•Il Bacillus thuringiensis è un gram positivo•Forma delle spore e sopravvive nel suolo e sulla superficie delle piante, etc.•Produce, durante la sporulazione, dei cristalli parasporali•Questi consistono di una o più delta-endotossine, o cristalli proteici (Cry)•Una volta ingerite dall’insetto, a causa dell’ambiente alcalinodel primo tratto dell’apparato digerente, il cristallo libera le protossine•Queste sono attaccate dalle proteasi dell’intestino dell’insetto a formare la tossina attiva
Controllo biologico vs. controllo biotecnologico
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Stime FAO: ¼ della granella del mondo è contaminataPerdite economiche in US: 1MLD$/anno
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Un problema recente: la diabrotica
Si usano contro questo insettol’80% degli insetticidi del maisUSA!
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Ibridi di mais transgenico Bt attualmente disponibili sul mercato
Aventis
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Evento Società Caratteristiche
Mon 863 Monsanto-2003 contro la diabroticacry3Bb1
Yield Gard Plus Monsanto-2004 cry1Ab, cry3Bb1
cry34Ab1, cry35Ab1
Dow/Pioneer/Mycogen-2005
diabrotica
cry1Ab Syngenta-2005 sequenza modificata
cry1Ab+vip3 Syngenta-2006 Stacking, resiste a insetti e stress abiotici
E ancora…
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Bt11
Mon 810
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Performance degli ibridi Bt
http://www.extension.umn.edu/distribution/cropsystems/
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bolla del cotone(Helicoverpa zea)
bolla del tabacco bolla rosa(Pectninophora gossypiella)
Bollgard II (commercializzato nel 2003)
beet armyworm(Spodoptera frugiperda)
cotone
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Atri esempi degli utilizzi delle piante GM
- Controllo della maturazione dei frutti
- Modificazione del contenuto degli acidi grassi
- Produzione polimeri
- Migliorare il valore nutrizionale degli alimenti
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Controllo della maturazione dei frutti
controllo ogm
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Le differenti specie vegetali, immagazzinano le
riserve energetiche necessarie alla crescita dai
semi, sotto forma di numerosi polimeri,
generalmente oli, proteine o amido.
Nei semi oleosi, più del 50% del peso secco è
costituito da olio.
Gli oli vegetali sono trigliceridi e sono costituiti
da tre acidi grassi legati al glicerolo.
Gli oli vegetali sono elementi importanti dal
punto di vista alimentare ed industriale e le
infrastrutture commerciali sono ben sviluppate.
Per esempio, gli oli derivati da piante tropicali
come il cocco e la palma sono ricchi di acido
Laurico, un acido grasso saturo a 12 atomi di
carbonio utilizzato per la produzione di oli e
detergenti.
La soia è la più importante risorsa di oli vegetali
del mondo; nei soli USA costituisce più del 70%
di tutto l’olio consumato.
Questo olio è ricco di acidi polinsaturi (circa il
50% di acido linoleico, o 18:2, e il 10% di
acido linolenico o 18:3) che rendono l’olio
instabile e di facile ossidazione
(è per questo che viene idrogenato
chimicamente)
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Produzione di plastica
dalle piante
PHB
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Golden Rice
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E gli animali?
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È possibile
clonare e
trasformare
animali
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trasformato
controllo
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Qualche numero riguardante gli ogm
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Introdotte a partire dal 1996
I prodotti che attualmente finiscono sul mercato sono una ventina:
Barbabietole, cappellini comuni (un’erba da prato), cicoria, colza, cotone
garofano, girasole, grano, lino, lenticchia, mais, melone, papaia, patata, riso, soia,
zucca, tabacco, pomodoro).
Coltivati su una superficie di più di 140 milioni di ettari.
Prima azienda al mondo nell’Agrobiotec: Monsanto, la seconda DuPont
Nel 2010 giro di affari, per le sementi OGM, di circa 10 miliardi di dollari
Quasi un decimo di tutti i terreni coltivati in tutto il mondo sono seminati con OGM.
Il 64 % della soia
Il 43% del cotone
Il 24% del mais
Il 20% della colza
Sono oggi OGM
La modificazione genetica più presente (63% sul totale) è la resistenza agli erbicidi
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UE
Principale differenza tra USA e UE riguardo l’adozione degli ogm
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Un altro grande problema è la coesistenza tra
OGM e non OGM
per il mais questa distanza è di 200-300 metri
Il polline si disperde lontano dal luogo di origine
A che distanza i campi di ogm e non ogm devono trovarsi?
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uso dei sistemi di co-trascrizione nei plastidi
Si possono trasformare i cloroplasti
evitando così la presenza del transgene
nel polline
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L’impiego di organismi geneticamente
modificati rappresenta un grande
avanzamento tecnologico, che si
scontra però con problemi etici e
sociali, dovuti in gran parte alla
resistenza psicologica da parte
dell’opinione pubblica
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Dr. Roberto Pilu
Dipartimento di Produzione
Vegetale
29 Novembre 2001
Grazie per l’attenzione