Parte 1 52 Biologia applicata, Biotecnologie, Agroambiente a Le piante e le avversità Funzioni della pianta 231 Alla comprensione dei concetti chiave contribuisce, in maniera concreta, una funzionale e schematica struttura che favorisce l apprendimento visivo tramite: schemi didattici, come richiamo e riepilogo concreto dei contenuti in memo; Capitolo 6 Alterazioni Sintesi proteica Sintesi di ormoni e vitamine Disseccamento dei germogli Immagazzinamento di amido, proteine e grassi Disseccamento fogliare Maculatura dei frutti Traspirazione b Marciumi 6 (a) Procedura di selezione per le piante allogame. (b) Barbe (prolungamenti dei frutti dell ovario) di Zea mays, pianta tendenzialmente allogama a fecondazione incrociata: la riproduzione delle linee pure (necessarie alla successiva ibridazione) si favorisce Cancro al tronco eper ai rami l autoimpollinazione (autogamia) incappucciando le piante in modo tale che ognuna Macchiefecondi fogliari se stessa. a Luce e CO2 b Trasporto linfa grezza Fotosintesi Traslocazione linfa elaborata b a Avvizzimento Tumori al colletto Sintesi di amminoacidi 7 (a) Procedura di selezione per la propagazione vegetativa. (b) Olea sativa (olivo) propagata per innesto. Marciume radicale Sintesi proteica Assorbimento di acqua e sali Inincrocio 19 (a) Nella ruggine della rosa (Phragmidium subcorticium) si formano organi riproduttivi di due tipi, erompenti dalla pagina inferiore della foglia: quelli di colore aranciato sono gli uredosori, che producono le uredospore destinate a diffondere la malattia, mentre quelli bruni sono i teleutosori, che producono spore (teleutospore) resistenti, in grado di superare l inverno. (b) Uredospore color aranciato e teleutospore di colore scuro. (c) Le prime rappresentazioni dei micromiceti, rese possibili dall invenzione del microscopio, erano già sufficientemente precise, così come testimonia questa illustrazione (relativa per l appunto alle teleutospore su rosa), apparsa nella Micrografia di Hook del 1667. Una volta che il patogeno ha raggiunto la superficie della pianta, può iniziare la colonizzazione, durante la quale si assiste a un intenso interscambio. Se le condizioni sono favorevoli, i patogeni esplicano un interferenza dannosa sulle principali funzioni della pianta: si ha allora la malattia accompagnata dalla manifestazione dei relativi sintomi [ 20 ]. L osservazione dei sintomi, però, non è che il primo passo per l individuazione della malattia. I compiti del fitopatologo pertanto sono: analizzare tutti quei segnali elementari di malattia Dopo la selezione è possibile incrociare due individui (in20 Rappresentazione schematica delle interferenze sulle principali funzioni della pianta, provocate dai tipi più comuni di interno o inincrocio) strettamente affini per secrocio malattie. In rosso l azione o l effetto dei patogeni; sullo sfondo blu lezionare (ottenere) nuove varietà vegetali, o nuove razze le principali attività funzionali della pianta. Così una malattia che uniformi che presentino in maniera stabile il colpisce e lede le radici comprometterà l assorbimento e zootecniche le attività metaboliche che si realizzano nella rizosfera; un tumore carattere al colletto desiderato. ostacolerà il flusso di linfa, soluti ed elaborati tra parte epigea ed La selezione è però un arma a doppio taglio: da una ipogea della pianta; un cancro distruggerà i tessuti conduttori parte si ottengono varietà standardizzate che presentano nelle zone in cui si è insediato e aprirà lesioni; nella fillosfera si possono avere danni a carico delle foglie con conseguente i caratteri desiderati, dall altra si può arrivare a quella che compromissione della fotosintesi clorofilliana e di altre importanti viene definita depressione da inincrocio. attività funzionali, disseccamenti di germogli e rametti con Anche negli animali lo stretto inincrocio può ridurre il mancata crescita, danni su fiori e frutti. tasso riproduttivo e provocare la comparsa di caratteri letali o comunque dannosi. che possano condurre all identificazione e descrizione delGli eucarioti, in quanto diploidi, possono essere portatori la stessa, ovvero collegare il quadro morboso osservato a sani di molte malattie genetiche, delle quali non manifestano uno noto in precedenza: sintomatologia e diagnosi; alcun sintomo grazie all eterozigosi prevalente dei propri geni. determinare la causa o l agente responsabile dell instaurarsi della malattia: eziologia; Nella quasi totalità dei casi, infatti, i geni dannosi sono recessivi e il loro mal funzionamento viene mascherato dal gene normale, che assolve pienamente le funzioni biologiche. Nella pianta con omozigosi (ottenuta dall incrocio di individui molto simili o da autofecondazione), è facile il rischio che in entrambi i loci genetici sia presente lo stesso allele difettoso che funziona meno bene o che non funziona affatto. Il rendimento fisiologico dell omozigote in questo caso è inferiore. Questo problema si verifica soprattutto in quei vegetali (allogami) che presentano in prevalenza riproduzione incrociata: sottoposti a cicli di autofecondazione manifestano, dopo alcune generazioni, un decremento progressivo di produttività. Per ovviare a questo inconveniente bisogna agire in maniera contraria a quella seguita dalla omozigosi e produrre degli ibridi mediante un incrocio esterno o esoincrocio. Agricoltura, fitoiatria e sostenibilità Per la difesa delle colture in agricoltura biologica sono consentiti agenti di lotta biologica, cioè prodotti compresi tra quelli fitosanitari di origine naturale e prodotti chimici Marchio commerciale o nome dell azienda Denominazione di vendita arance e da agricoltura b biologica studiare gli eventi del processo morboso provocato dall agente eziologico (o agente causale): patogenesi; Nome dell organismo di controllo ed estremi dell autorizzazione ministeriale stabilire la distribuzione sul territorio, l andamento stagionale, l incidenza dei fattori che influenzano lo sviluppo della malattia arrivando così a conoscere il ciclo biologico e le modalità di trasmissione e diffusione delle popolazioni del patogeno: epidemiologia. Agricoltura biologica in Regime di controllo Ce Controllato da XXX aut. D.M. Mi.P.A.A.F. n. XXX del XX/XX/XXXX IT XXX XXXX F XXXXXX Sigla Paese Sigla ministeriale dell OdG codice in 3 cifre Codice del produttore Codice del Prodotto (codice di autorizzazione alla stampa di etichette rilasciato dall organismo di controllo per i quantitativi accertati di produzione). La sigla F per i prodotti freschi o la T per i trasformati. 87 Fac-simile di etichetta di prodotto da agricoltura biologica. Le etichette dei prodotti da agricoltura biologica devono conformarsi alle indicazioni contenute al Tit. IV, art. 23 e sgg. del Reg. CE 834/07. Quella che porta il marchio comunitario deve avere almeno il 95% di ingredienti biologici (il restante 5% può essere costituito solo da ingredienti difficilmente disponibili in coltivazioni biologiche). disegni, illustrazioni, immagini e tabelle attivamente inseriti nel contesto dell argomento e compiutamente didascalizzati per meglio richiamare e definire sia i concetti espressi, sia le conoscenze trasversali; APPROFONDIMENTO 17 approfondimenti, che accompagnano il testo scritto o estendono la trattazione sul Libro digitale; I Disciplinari di Produzione Integrata (DPI) Sono redatti dalle Regioni in conformità con il Piano Regionale di Sviluppo Rurale (Reg. CE 1257/1999 e successivi aggiornamenti) e dettano una serie di prescrizioni e vincoli al ne di permettere l introduzione di tecniche di coltivazione a basso impatto ambientale. Questi piani contengono tutte le norme tecniche di produzione, no alla raccolta del prodotto, e sono costituiti da focus che richiamano specifiche conoscenze di contesto; 217 Capitolo 5 di tradizione, come lo zolfo e i rameici; tuttavia, alcuni di essi sono utilizzabili solo in casi riconosciuta necessità. REGOLAMENTO REGO RE GOLA LAME MENT NTO O CE N. N 834/2007 834/ 83 4/20 2007 07 FOCUS S c Secondo questa normativa europea, la produzione biologica è un sistema globale di gestione dell azienda agricola e di produzione agroalimentare, basato sull interazione tra le migliori pratiche ambientali, un alto livello di biodiversità, la salvaguardia delle risorse naturali, l applicazione di criteri rigorosi in materia di benessere degli animali e una produzione confacente alle preferenze di taluni consumatori per prodotti ottenuti con sostanze e procedimenti naturali. Il metodo di produzione biologico esplica pertanto una duplice funzione: sociale, provvedendo da un lato a un mercato speci co che risponde alla domanda di prodotti biologici dei consumatori e, dall altro, fornendo beni pubblici che contribuiscono alla tutela dell ambiente, al benessere degli animali e allo sviluppo rurale . Gli organismi geneticamente modi cati (OGM) e i prodotti derivati od ottenuti da OGM sono incompatibili con il concetto di produzione biologica e con la percezione che i consumatori hanno dei prodotti biologici. Essi non dovrebbero quindi essere utilizzati nell agricoltura biologica o nella trasformazione di prodotti biologici . GLOSSARY GLO LOSS SSAR ARY Y Trappole per cattura massale Mass trapping Decreto di Lotta Obbligatoria Decree of Mandatory Control due parti: la prima presenta norme generali che raccolgono le indicazioni comuni a tutte le colture e le indicazioni (vincoli e consigli) in merito agli adempimenti aziendali di registrazione (schede di registrazione e manuale di compilazione); la seconda illustra le prescrizioni tecniche agronomiche e di difesa speci che per coltura. In generale, il Disciplinare è divisibile in 8 sezioni come indicato in tabella seguente. 1. L ambiente pedoclimatico: per consigliare il luogo più adatto alla coltivazione di ogni specifica coltura. 2. I rapporti tra ecosistemi e agroecosistemi: per l impianto di siepi e alberate nell azienda agricola e per aumentare il grado di biodiversità, indispensabile non solo per un miglior inserimento paesaggistico dell azienda, ma anche per permettere la permanenza di quella zoofauna utile a controllare i parassiti delle piante dell azienda stessa. 3. Le successioni colturali: per favorire le migliori successioni al fine di ridurre la stanchezza del suolo e realizzare un maggior controllo delle infestanti. 4. La gestione del suolo: per favorire interventi che, oltre a non avere un elevato impatto ambientale, favoriscano una buona regimazione delle acque così da ridurre i fenomeni erosivi. glossary, per aumentare le conoscenze bilingue Italiano/English. 5. La scelta delle sementi e/o delle cultivar con i relativi portainnesti: per consigliare la migliore densità di semina e di impianto in relazione anche alle epoche di maturazione. 6. La scelta del miglior piano di concimazione: per ottimizzare l uso dei fertilizzanti in relazione al minor impatto possibile su quella specifica coltura e sul suolo. 7. Le tecniche di controllo delle infestanti e dei parassiti: per consigliare i migliori interventi integrati, utili da una parte a controllare i parassiti e dall altra a provocare il minor impatto possibile. 8. Le tecniche per la raccolta e per gli interventi postraccolta: utili a consigliare le migliori tecniche di raccolta, di conservazione e di trasformazione, a patto che siano anch esse integrate, al fine di ridurre l inquinamento del prodotto. Parte 1 160 Biologia applicata, Biotecnologie, Agroambiente Verifiche Biotecnologie e nuove frontiere Verifiche interattive 6. Cosa sono e come possono essere utilizzati i microrganismi transgenici? 1. Cosa si intende per OGM? 2. Come si realizzano gli organismi transgenici? 3. Quale rapporto esiste fra ingegneria genetica e organismi transgenici? 4. Cosa sono e come possono essere utilizzati gli animali transgenici? 5. Cosa sono e come possono essere utilizzate le piante transgeniche? 7. Qual è l impiego delle moderne biotecnologie nell industria farmaceutica e nell agroalimentare? a organizzazione mondiale per la genetica b organismi che generano mutazioni c organismi geneticamente modificati a tutti i geni b alcuni geni c i cromosomi V F 5. Gli OGM sono prodotti liberamente e non esiste proprietà V F 6. Non è possibile coprire con brevetto gli OGM V F V F 8. Un antibiotico viene utilizzato per selezionare gli OGM V F 9. I primi OGM sono stati gli animali V F 10. Non tutti gli OGM contengono il gene desiderato V F 5. Nella produzione di mammiferi transgenici di grossa taglia, la prole si sviluppa da a tutti gli oociti fecondati b 1 ovocita microiniettato su 200 tutti gli oociti microiniettati 6. Il primo vaccino prodotto con microrganismi transgenici è a antiepatite B b antipertosse insulina 7. Le piante transgeniche resistenti agli insetti sfruttano le proprietà di a i microrganismi a Pseudomonas syringae le piante b Bacillus thuringiensis c gli animali c Agrobacterium tumefaciens 8. Quale dei seguenti vettori si utilizza esclusivamente per organismi vegetali? a delle cellule germinali a microiniezione di DNA b delle cellule somatiche b Agrobacterium tumefaciens c di entrambe le cellule c cannoni a particelle di DNA Cancella l intruso 1. Il rischio biotecnologico comporta preoccupazioni a per l ambiente b per la salute c per la produttività 2. La biodiversità è impoverita da a colture selvatiche b bioinquinamento c bioinvasione F 4. Gli OGM sono solo i viventi nei quali sono stati inseriti in laboratorio uno o più geni estranei b 4. Animali transgenici sono quelli manipolati a livello F V 9. Quali sono i problemi generati dal rischio biotecnologico? 10. Quali sono i pro e i contro nell uso di animali e di piante transgeniche? c 3. Fra gli organismi non hanno ancora applicazioni pratiche V 2. Sono transgenici tutti gli organismi prodotti con le tecniche delle colture in vitro 3. Il patrimonio genetico degli OGM è modificato rispetto a quello della specie di appartenenza c 2. Negli animali transgenici sono stati sostituiti 1. Tutti gli organismi selezionati geneticamente, anche le razze o le varietà, si dicono transgenici 8. Qual è l impiego delle moderne biotecnologie nel trattamento dei reflui e nelle problematiche ambientali? Scegli la risposta esatta 1. Cosa si intende con la sigla OGM? 3. Lo smaltimento dei rifiuti può essere impostato come a abbattimento del carico inquinante b produzione di nuovi rifiuti c recupero di aree contaminate 4. La produzione di biogas avviene attraverso i seguenti processi a idrolisi delle molecole inorganiche b degradazione delle sostanze organiche c metanogenesi 7. Gli OGM contengono sempre un gene per la resistenza a un antibiotico V F 11. Molti enzimi dei detersivi sono ottenuti da microrganismi ingegnerizzati 12. Per produrre animali transgenici si inietta il gene nelle uova 13. Tutte le uova dei mammiferi microiniettate producono progenie transgenica 14. Con i microrganismi ingegnerizzati si tenta il recupero di aree contaminate 15. Piante ingegnerizzate possono divenire bioreattori 16. I microrganismi transgenici sono impiegati nell industria agroalimentare per migliorare la conservabilità degli alimenti 17. I microrganismi che in natura degradano le sostanze organiche vengono ingegnerizzati per rallentare il processo 18. Il gene dell insulina umano inserito in un batterio produce su larga scala l ormone simile a quello umano 19. Le piante transgeniche sono prodotte al fine di sfruttare aree marginali 20. Gli animali transgenici sono costruiti al fine di migliorare la quantità di carne V F V F V F V F V F V F V F V F V F V F Completa le parole mancanti 1. Gli organismi 1 i i ttransgenici i i animali, i li vegetali t li o microrganismi i i i sono iingegnerizzati i ti per ................................................. di un gene, delezione di un gene o ................................................. di un gene, mentre qualunque gene estraneo o ................................................. che viene aggiunto si chiama .................................................. 2. I microrganismi sono esseri viventi di dimensioni inferiori a 0,1 mm, generalmente unicellulari, che intervengono nella preparazione di sostanze utili attraverso reazioni chimiche controllate da specifici .................................................. Appartengono ai regni di ................................................., Protisti e ................................................. e sono conosciuti rispettivamente come ................................................., protozoi e ................................................., lieviti e .................................................. 3. Le sostanze che si modificano, degradate dai microrganismi, sono dette ........................................... Sono ....................................................... che, possedendo l informazione genetica per la produzione di .......................................... specifici, trasformano le sostanze biodegradabili: composti ................................... naturali o di sintesi, purché la loro struttura chimica sia simile a quella delle sostanze ................................... 4. Il processo di produzione di biogas consiste nella degradazione di ................................................. ad opera di ................................................. con produzione di anidride carbonica e di ..........................................., il cui potere calorico si aggira intorno alle 5.500 .................................................. 5. L inoculo di specie microbiche per la produzione di biofertilizzanti avviene disperdendo nel suolo una ................................................, vettore della popolazione microbica; inserendo un ................................................. al di sotto dell area di suolo dove si introdurranno i .................................................; ricoprendo i semi stessi con una pellicola di substrato e .................................................. 6. Sono circa 400 i ceppi di funghi utilizzati come fungicidi. Appartengono ai Ficomiceti, ................................................., Basidiomiceti e ................................................. e sono patogeni per gli artropodi. I funghi infettano l insetto attraverso il ................................................. e non essendone necessaria l ingestione, possono essere utilizzati anche contro gli ................................. che succhiano la ...................................... 7. L obiettivo dell ingegneria genetica è quello di migliorare la qualità delle ................................................., produrre piante con valore .................................................-nutrizionale bilanciato (riduzione di grassi e miglior rapporto carboidrati/.................................................), conservare i prodotti ................................................. più a lungo. 8. In Europa è l EFSA (Agenzia Europea per la .................................................), a valutare le singole proteine codificate dall ..................................... sia attraverso analisi ................................................., sia analizzando la comparsa di effetti indesiderati, sia tramite test effettuati su ................................................. alimentati con l organismo. 9. Il bioinquinamento si verifica con la trasmissione di un gene OGM a piante non modificate .................................................. Esso avviene attraverso il ................................................. trasportato dal vento o da insetti ................................................. su piante non transgeniche, che trasferisce i ................................................. e ne inquina il patrimonio .................................................. 10. Le tecniche NBT sono un insieme di tecniche che consentono di modificare in maniera mirata specifici ......................................., inducendo tagli nel ................................................., che vengono poi riparati. Il compito è affidato a specifiche strutture dette ................................................. che leggono il genoma e lo tagliano nel punto desiderato, attraverso un meccanismo di riconoscimento della ................................................. di DNA. I materiali multimediali in approfondimento disponibili in digitale sono segnalati nel testo con relativo simbolino grafico. 0000.Romane.indd 13 Capitolo 4 Rispondi con Vero/Falso Domande a risposta aperta Rispondi in tre righe alle seguenti domande. 161 Verifiche Verifiche interattive Per organizzare le conoscenze acquisite, ogni Parte e relativi Capitoli propongono un vero e proprio percorso didattico in forma di Mappa digitale multifunzionale che sviluppa un insieme di percorsi integrati e digitalmente organizzati in: Riepiloghi attivi Esercizi di verifica dell apprendimento Approfondimenti dei contenuti Percorsi di orientamento all esame LIBRO DIGITALE I supporti multimediali (MyRealBook, Libro digitale e Aula digitale) sono accessibili e scaricabili dal sito digitale.capitello.it 02/03/21 16:47