Piante OGM:Come si “costruiscono”?

L’introduzione di geni nelle piante che dessero specifiche caratteristiche, è stato un problema che ha ritardato il progresso dell’ingegneria genetica della piante rispetto all’ingegneria genetica di organismi molti più semplice come batteri, lieviti e funghi. Nel corso degli anni sono stati messe a punto diverse tecniche per poter introdurre geni nelle cellule vegetali. In questa sezione verranno discusse brevemente le principali applicazioni della tecnologia di DNA Ricombinante nella produzione vegetale. Le piante transgeniche nascono intorno agli anni ottanta con la scoperta di un batterio in grado di trasferire materiale genetico nella pianta. Questo trasferimento causa l’insorgenza di un tumore a partire da una ferita sul tessuto vegetale. Si è sfruttato questa proprietà naturale del microrganismo per poter “creare” piante con caratteristiche specifiche.

1. Infezione mediante Agrobacterium tumefaciens

L’A. tumefaciens è un batterio del terreno, che contiene oltre ad un suo cromosoma anche un plasmide, cioè un mini-cromosoma circolare in cui sono presenti i geni deputati all’insorgenza del tumore nella pianta. Tali geni vengono sostituiti con i geni selezionati e il batterio così trasformato viene utilizzato per infettare il tessuto vegetale. I tessuti vegetali vengono posti su una piastra contenente terreno nutriente e vengono lesionati affinchè il batterio attacchi la parete cellulare e introduca il plasmide trasformato. Parte del plasmide viene introdotto viene poi trasferito nei cromosomi della pianta dove si inserisce.  Geni presenti sul plasmide permettono la penetrazione nella pianta bersaglio, attivati da sostanze liberate dalle cellule lese e l’inserimento e l’integrazione del DNA nel genoma bersaglio.

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L’esito della trasformazione dipende sia dal efficienza di infezione sia dalla capacità di integrazione del plasmide nel genoma bersaglio prima che venga distrutto dai sistemi difensivi della pianta.

Questo metodo è molto efficace per la trasformazione di piante dicotiledoni (es. patate  e melo) che sono sensibili all’infezione del batterio. Viceversa per le piante monocotiledoni, questa tecnica non funziona in quanto sono resistenti all’infezione di A. tumefaciens. Per questo, nel corso degli anni sono state sviluppate trasformazioni alternative che prevedono l’introduzione fisica del DNA.

2.Elettroporazione

Questo sistema utilizza una soluzione molto concentrata di DNA a cui si aggiunge una sospensione di protoplasti (cellule vegetali prive di parte cellulare) e si sottopone tale sospensione ad uno shock elettrico ad alto voltaggio per permettere al Dna di entrare fisicamente nella cellula. Le cellule vengono lasciate in coltura per permettere loro di rigenerare la parete cellulare e successivamente utilizzare tecniche di selezione per identificare le cellule che si sono trasformate con successo e procedere con le tecniche di crescita.

3. Metodo biolistico (Particle gun)

Il DNA che si vuole utilizzare per la “costruzione” di piante transgeniche viene applicato sulla superficie di piccole sfere di tungsteno che sono inserite su di un proiettile di plastica il quale viene sparato da uno speciale fucile. Il proiettile colpisce una piastra di acciaio posta alla fine della canna e le sferette cariche di DNA rilasciate dal proiettile sono scagliate attraverso un’apertura della canna in una camera dove sono state poste le cellule da trasformare. Lo sparo permette alle sfere ricoperte di DNA di introdursi nelle cellule. A questo punto si utilizzano metodi di selezione per isolare le cellule trasformate con successo e continuare con il processo di crescita della pianta trasformata.

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Elisabetta Fumagalli

About Elisabetta Fumagalli

Elisabetta Fumagalli, laureata presso l’università di Milano Bicocca in biotecnologie industriali nell’Aprile del 2007, con la Passione per le strutture chimiche, collabora per circa due anni con il CNR, laboratorio di NMR e di Biologia e Biotecnologie Agraria su un progetto inerente analisi dei metaboliti prodotti da piante transgeniche e su matrici alimentari mediante Risonanza Magnetica Nucleare. Attualmente lavora presso una multinazionale farmaceutica in cui si occupa di Quality Assurance Compliance. Scarica il Curriculum