Evoluzione delle biotecnologie 55 Capitolo 2 SCHEMA DELLA PROCEDURA PER L ISOLAMENTO DI MUTAZIONI GEMMARIE INDOTTE 11 1. Irraggiamento delle marze. 2. Innesto delle marze irradiate. 3. Germogliamento delle gemme irraggiate. 4. Per innesto delle gemme portate dal ramo che ha vegetato l anno precedente è possibile ottenere: a, rami con gemme interamente mutate; b, rami con gemme parzialmente mutate; c, rami in cui la mutazione è assente. Anche dai rami di cui al punto b si potranno successivamente isolare gemme interamente mutate. ta commercialmente, nonché più resistente a condizioni ambientali critiche. Tra le piante poliploidi più conosciute sono comprese la patata, il frumento, il tabacco, le fragole, le more, i lamponi, ecc. e varietà di piante ornamentali a fiori grandi, come giacinti, tulipani e narcisi. L obiettivo della mutagenesi è dare origine non solo a piante più produttive, resistenti a malattie, al freddo o alla siccità, ma anche dotate delle caratteristiche organolettiche più richieste dal mercato [ 11 ], come l aromaticità dell uva (determinata nella vite dal gene DXS) e la colorazione della bacca di pomodoro che può andare dal giallo al viola, al verde al nero, di cui sono responsabili mutazioni in geni singoli, quali yellow flesh (giallo), dark green (rosso intenso), green flesh (viola), u (uniformemente verde). Per indurre mutagenesi vengono trattate le piante intere, ma anche alcune parti come polline, seme, marze o talee, provviste di gemme contenenti gli apici meristematici, in grado di dividersi attivamente originando i vari organi della pianta. Nonostante il successo di numerose cultivar nel mondo, bisogna tuttavia sottolineare il fatto che la mutagenesi non è affatto un processo immediato e di facile soluzione. Poiché le mutazioni sono, per la maggior parte dei casi, dannose, le piante, come tutti gli organismi viventi, hanno sviluppato dei meccanismi che intervengono nella riparazione del DNA, riducendo notevolmente il tasso di mutazione e ripristinando la struttura della doppia elica di DNA. A volte, però, la sequenza di basi che compongono l elica non corrisponde a quella originale, precedente al danno e alla riparazione; si hanno quindi mutazioni che in genere causano malfunzionamenti dei geni colpiti, ma che possono anche tradursi in tratti agronomici interessanti. Saranno le piante portanti tali tratti a essere selezionate e propagate per accertare la stabilità della mutazione. Tuttavia, poiché il processo è casuale e non in grado di colpire un particolare gene in modo specifico ma tutto il genoma, prima che si possa isolare almeno una pianta dotata di tali caratteristiche, devono essere trattate migliaia di piante. I lunghi tempi necessari per le fasi ripetute di incrocio e selezione prima di arrivare al rilascio di una cultivar sono, perciò, uno dei fattori limitanti del miglioramento genetico. Tempi di sperimentazione e speed breeding Il miglioramento genetico tradizionale, di cui fanno parte l incrocio e la mutagenesi, è una componente insostituibile dell agricoltura moderna, in quanto ha lo scopo di sviluppare nuove varietà in grado di far fronte a richieste e sfide che agricoltura, ambiente e società impongono. In particolare, mira a costituire varietà superiori dal punto di vista nutrizionale e della salubrità delle produzioni, con ricadute dirette sulla salute umana e sulla sostenibilità ambientale. Tale tecnica opera una scelta tra le piante individuando quelle più adatte agli scopi prefissi, sfruttando la diversità degli individui presenti in una popolazione; essa è stata utilizzata fin dai primordi dell agricoltura e continua ad esserlo ancora oggi in tutto il mondo, ovviamente opportunamente rafforzata con le tecnologie più recenti. Si tratta però di una tecnica piuttosto lunga e laboriosa che necessita di diversi passaggi per creare una nuova varietà con particolari qualità. MUTAZIONI IN DROSOFILE SOTTOPOSTE AI RAGGI X femmina normale 0090.Parte1_Cap_02.indd 55 femmine con mutazioni 12 La drosofila è spesso usata per studiare le mutazioni. Nell illustrazione si può osservare l aspetto di una femmina normale e quello di alcune femmine sottoposte a radiazioni. 26/02/21 16:58