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