Capitolo 2 Biotecnologie tradizionali

Capitolo 2 - Biotecnologie
tradizionali




Traccia dei contenuti
1 Introduzione
2 Il miglioramento genetico
- Selezione
- Inincrocio
- Ibridazione
- Ecotipi e clini
- Il miglioramento genetico e la rivoluzione verde
- Le risorse genetiche
3 Le fermentazioni
- I lieviti
- Gli enzimi
- Fermentazioni propriamente dette
- Fermentazioni tipiche dell’industria enologica
- Fermentazioni improprie

Sintesi
Le biotecnologie tradizionali, quali il miglioramento genetico di piante e animali e lo sfruttamento delle attività fermentative dei microrganismi, sono tecnologie produttive utilizzate da millenni.
Per migliaia di anni, all’oscuro delle leggi biologiche, l’uomo ha lavorato sugli organismi per ottenere o modificare quanto era prodotto dalla natura.
Gli antichi riuscirono a incrementare la produzione selezionando i semi delle piante migliori e le specie di animali più adatte alle loro esigenze e produssero bevande e cibi fermentati come vino, birra, pane, yogurt e formaggi.
Abstract
Chapter 2 - Traditional biotechnologies
Traditional biotechnologies, such as genetic improvement of plants and animals and expioitation of microorganisms fermenting activities, bave been utilized for ages.
Man has been working on organisms for thousands of years, unaware of thè biological laws, in order to obtain or modify what was produced naturally. The ancients managed to increase production by selecting thè seeds of thè best plants and thè most suitable animai species and they produced drinks and fermented foods such as wine, beer, bread, yogurt and cheese.

1 Introduzione

Fin dalla notte dei tempi, quando da semplice raccoglitore di frutti ed essenze naturali, o cacciatore di animali selvatici, è diventato agricoltore e allevatore, l’uomo ha conservato le piante più produttive, che davano i frutti più dolci e saporiti, e ha allevato gli animali migliori che potevano fornirgli carne, latte e uova.
L’agricoltore primitivo ha scelto, conservato e utilizzato per l’anno successivo le sementi più produttive del suo raccolto, senza aver nessuna idea di cosa le avesse rese migliori, ma attuando progressivamente, in questo modo, un vero e proprio miglioramento genetico. Inoltre, la scoperta che il cibo, dopo maturazione cambiava sapore e poteva essere conservato più a lungo ha fatto compiere un passo avanti: le fermentazioni (del succo d’uva, la lievitazione del pane, una specie di formaggio ottenuto dal latte conservato in sacche ricavate dallo stomaco di animali) sono esempi di biotecnologie tradizionali ancora oggi utilizzate.


(a) Scultura egiziana in legno che raffigura la preparazione del pane e della birra (2100 a.C. circa), utilizzo concreto delle biotecnologie tradizionali. (b) Rispetto all’antichità, dove l’uso delle biotecnologie tradizionali era pressoché inconsapevole, oggi le biotecnologie moderne (innovative), che vedremo nel prossimo capitolo, beneficiano della ricerca e delle tecnologie e sono prima sviluppate e messe a punto in laboratorio.

2 II miglioramento genetico

Il miglioramento genetico è un processo evolutivo condizionato dall’uomo e attuato attraverso tecniche che tendono a creare varietà rispondenti alle esigenze quantitative e qualitative della produzione. Esso consiste in due tipi di attività complementari: permette la creazione di nuove cultivar (selezione miglioratrice), convalida la produzione continua di piante di qualità genetica certificata (selezione conservatrice).
Il miglioramento genetico è realizzabile solo se le specie presentano una potenziale variabilità genetica, che deve essere sfruttata per la selezione di individui particolari in popolazioni eterogenee e, nello stesso tempo, deve essere preservata per non impoverire il pool genetico.


Selezioni di progenie miglioratrici per il frumento duro (a, b, c, d): le numerose prove e i tanti rilievi in campo sono accompagnati da altrettante verifi che di laboratorio per scegliere, anche con l’ausilio della metodologia statistica, i nuclei migliori da mantenere in selezione.

Selezione

Attraverso la tecnica della selezione si cerca di migliorare l’intensità di un carattere che ci interessa. La selezione viene usata per ottenere nuove varietà, ma non per produrre in esse nuove caratteristiche, poiché agisce solo nei limiti dei genotipi esistenti.
Sotto l’aspetto tecnico, la selezione che si applica alle specie dipende dalla modalità con cui queste si riproducono ed è perciò importante distinguere tra piante autogame, allogarne e a propagazione vegetativa.
Nelle piante autogame, la naturale autofecondazione dà luogo a una elevata omozigosi accompagnata da omogeneità e stabilità degli individui, cosicché è possibile ottenere specie adatte alla meccanizzazione e standardizzazione richieste dalla moderna agricoltura.
Nelle specie allogame a pagina seguente, la naturale e continua possibilità di incroci genera eterogeneità, poca stabilità e fa sì che le specie siano adattate ad un unico ambiente (ecotipi). Con il miglioramento genetico si vogliono creare delle popolazioni omogenee a partire da queste popolazioni e, quindi, adatte a condizioni ambientali diverse.
Le piante a propagazione vegetativa a pagina seguente sono in realtà cloni di uno stesso individuo e hanno, perciò, lo stesso genotipo dell’individuo iniziale; tuttavia con il passare del tempo possono accumulare mutazioni che, individuate e isolate, vengono selezionate per la riproduzione.


(a) Procedura di selezione per le piante autogame. (b) Hordeum vulgare: così come il frumento anche l’orzo, grazie alla selezione genetica, ha incrementato notevolmente la produzione in granella.



(a) Procedura di selezione per le piante allogame. (b) Barbe (prolungamenti dell’ovario) di Zea mays, pianta tendenzialmente allogama a fecondazione incrociata: per la riproduzione delle linee pure (necessarie alla successiva ibridazione) si favorisce l’autoimpollinazione (autogamia) incappucciando le piante in modo tale che ognuna fecondi se stessa.



(a) Procedura di selezione per la propagazione vegetativa. (b) Olea sativa (olivo) propagata per innesto

Inincrocio

Dopo la selezione è possibile incrociare due individui (incrocio interno o inincrocio) strettamente affini per creare nuove varietà uniformi che portino il carattere desiderato.
La selezione è però un’arma a doppio taglio: da una parte si ottengono varietà standardizzate che presentano i caratteri desiderati, dall’altra si può arrivare a quella che viene definita depressione da inincrocio.
Gli eucarioti, in quanto diploidi, possono essere portatori sani di molte malattie genetiche, delle quali non manifestano alcun sintomo grazie all’eterozigosi prevalente dei propri geni.
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.

Ibridazione

Ripristinando con l’esoincrocio l’eterozigosi, si ottiene la sostituzione dei geni alterati con geni necessariamente diversi e così gli ibridi ottenuti avranno crescita, dimensioni, capacità riproduttiva diverse rispetto alle varietà da cui derivano. Questo fenomeno viene detto lussureggiamento degli ibridi o eterosi. L’eterosi, osservata fin dal 1776 da Koelreuter, fu compresa solo agli inizi del Novecento in seguito alla scoperta delle leggi di Mendel.
Immaginiamo che un individuo presenti un genotipo AAbbCCddee e un altro aaBBccDDEE: l’ibrido che si ottiene è AaBbCcDdEe. L’eterosi è forse la più grande applicazione della genetica in agricoltura. Il mais è la specie vegetale che ha tratto maggior vantaggio dalla realizzazione di varietà ibride con un vistoso aumento della produzione negli ultimi 50 anni. Gli ibridi vengono distinti in ibridi a due vie e ibridi a quattro vie.


Eterosi evidente di B1: ibrido di mais in F1 ottenuto per incrocio di B73 con H99.


Miglioramento genetico del mais. (a) Inincrocio per diverse generazioni. (b) Impollinazione incrociata.


Bardotto: incrocio di cavallo maschio con asina femmina.

Gli ibridi a due vie si ottengono incrociando tra loro due linee pure: il prodotto ottenuto è molto produttivo e, pur trattandosi di soggetti eterozigoti, è altamente omogeneo (ibridi Fr prima legge di Mendel).
Il limite all’utilizzo è l’elevato costo del seme, che viene seminato perciò solo nelle zone più adatte e a coltura intensiva.
Gli ibridi a quattro vie derivano dall’incrocio tra due ibridi F1 : le piante sono meno omogenee e meno produttive, ma costano meno e sono perciò più indicate per essere utilizzate in zone meno vocale alla coltura. Il seme ottenuto non è una linea pura e gli agricoltori devono acquistare, ogni anno, nuovo seme dalle ditte sementiere.
Esistono anche ibridi a tre vie, risultato dell’unione di un ibrido F1 con una linea pura: le caratteristiche sono intermedie rispetto ai precedenti.
Oltre al vigore degli ibridi riscontrato nelle specie rispetto ai genitori e alle specie non ibride, l’ibridazione ha un’importanza determinante nella ricombinazione dei geni e viene utilizzata anche per incrociare fra loro organismi appartenenti a specie o a generi differenti (ibridazione interspecifica).

Ibridazione interspecifica
La maggior parte delle tecniche di miglioramento genetico ha oggi come finalità l’aumento del raccolto e la resistenza alle malattie. Spesso la resistenza è un carattere che può trovarsi nella specie selvatica affine a quella domesticata: si fanno, quindi, incroci fra le due piante per indurre il carattere di resistenza nella specie coltivata. Sono necessari incroci ripetuti affinché la specie coltivata mantenga i caratteri desiderati e acquisisca anche i geni della resistenza. Quando una grave malattia, Hemiltosporium, colpì il mais distruggendo più della metà dei raccolti, si riuscì ad arginare gli effetti catastrofici a livello mondiale perché furono reperiti germoplasmi resistenti alla malattia presenti in ecotipi dei Paesi del Terzo Mondo.
Fra gli animali, gli ibridi interspecifici più conosciuti sono il mulo che deriva dall’incrocio fra una cavalla e un asino e il bardotto prodotto dall’incrocio fra un’asina e un cavallo.
Tali ibridi hanno la mole del cavallo e la resistenza dell’asino. Poiché cavallo e asino appartengono a due specie diverse, mulo e bardotto sono sterili, come molte piante che vengono artificialmente costruite dall’incrocio fra specie o generi diversi e non sono in grado di produrre polline o semi funzionanti. Ciò è spesso dovuto al numero differente di cromosomi nelle specie dei due genitori.

Gli ibridi delle nuove generazioni hanno serie spaiate di cromosomi, che durante la meiosi non possono dare origine a cromosomi omologhi. In natura si è constatato che, frale piante, alcuni ibridi sono riusciti a perpetuarsi aggirando l’ostacolo o mediante apomissia o attraverso la poliploidia, dando origine a un organismo fertile.
Il frumento ne costituisce un esempio ripetutosi nei millenni. Le specie attualmente coltivate sono due: grano duro, Triticum durian, con 28 cromosomi e T. aestivum con 42, ma alla loro origine hanno partecipato tre specie selvatiche diploidi con numero cromosomico 2n = 14 (n = 7). Il grano tenero risulta da una moltiplicazione per 6 del numero cromosomico di base ed è perciò un esaploide, il duro da una moltiplicazione per 4 del numero cromosomico 7 ed è perciò tetraploide. Sembra dimostrato che il T. mo.nococcum si sia ibridato con Aegilops speltoides, specie affine al frumento, dando origine ai tetraploidi; questi ultimi avrebbero subito, poi, una ulteriore ibridazione con Aegilops squamosa, permettendo la creazione di frumenti esaploidi. Tali ibridi sono naturali, ma se ne conoscono anche di artificiali, realizzati dall’uomo. Una pianta nuova, costruita dall’uomo, è l’ibrido intergenerico fra il frumento e la segale chiamato triticale, utilizzato in zone collinari-montane per le sue qualità di produzione e resistenza.



Origine di una specie “sintetica”, ibrido sterile tra Triticum aestivum e Secale cereale, il triticale.



Ecotipi e clini

In natura le specie sono adatte all’ambiente in cui vivono perché i processi selettivi eliminano gli individui meno favorevoli, premiando quelli con caratteri vantaggiosi. Anche nelle specie coltivate si verificano adattamenti all’ambiente. Quando una specie coltivata risulta adatta all’ambiente in cui vive ed è in equilibrio col proprio habitat, si parla di ecotipo o razza climatica. I fattori naturali capaci di determinare l’insorgenza di diversi ecotipi sono gli stessi che in natura determinano il processo di speciazione come catene montuose, grandi fiumi, mari. Una specie che occupa molti habitat differenti può, infatti, apparire leggermente diversa in ognuno di questi e presentarsi con fenotipi differenti pur essendo geneticamente omogenea. L’ecotipo è una popolazione che si sviluppa in un contesto territoriale circoscritto (comprensorio, regione) ed è l’espressione dell’interazione fra il germoplasma di una specie con le specifiche condizioni ambientali di una regione. L’identità degli ecotipi è perciò associata al territorio. A volte, una stessa specie molto diffusa segue una variazione che cambia a seconda della distribuzione geografica e in particolare delle condizioni climatiche. In questo caso i caratteri della popolazione variano in modo graduale e lento senza discontinuità, secondo un gradiente climaticoambientale. Si parla di variazione clinale e le popolazioni con queste caratteristiche sono dette clini. Sia un cline che un ecotipo si presentano con moltissime frequenze geniche ed entrambi sono un miscuglio di individui adattati a specifiche condizioni, ma anche capaci di riadattarsi in tempi brevi a condizioni nuove. Un esempio ormai storico è rappresentato da una varietà di erba medica che nel 1850 fu importata nel Minesota da un emigrato tedesco di nome Grimm (da cui deriva il nome della varietà). Egli, partendo da piante adattate al clima temperato della Germania meridionale, ottenne dalle risemine realizzando anno dopo anno una popolazione di foraggera particolarmente adatta a vivere nel clima continentale del Minesota (caratterizzato da inverni lunghi e molto rigidi) e capace di sopportare risvegli primaverili tardivi, precoce dormi enza autunnale e ciclo estivo rapido. Nel giro di alcuni anni questa varietà venne commercializzata e diffusa in tutti gli Stati Uniti. Essendo il territorio molto vasto, nelle zone separate da barriere naturali e nei territori ristretti si originarono gli ecotipi, mentre nelle aree più ampie in cui il clima variava secondo gradiente, comparvero i clini.

Successivamente la stessa varietà fu seminata nell’isola di Cipro dove le condizioni climaticoambientali erano molto diverse da quelle di partenza e in pochi anni comparve un nuovo ecotipo capace di un precoce risveglio primaverile e di un tardivo riposo autunnale e resistente alla siccità estiva del clima mediterraneo.
Il processo che nel giro di poche generazioni porta al raggiungimento di un equilibrio genetico con l’ambiente è detto ecotipizzazione.
Poiché la moderna agricoltura necessita di individui tra loro molto simili o addirittura identici, come i cloni, favorevoli alla standardizzazione delle diverse operazioni colturali, gli ecotipi non vengono molto utilizzati. Gli individui, infatti, non sono affatto omogenei, ma presentano statura diversa, frutti e semi di svariate dimensioni, scalarità di maturazione. Rimangono presenti per colture a basso reddito, come quelle foraggere, o in molte aree del Terzo Mondo in cui l’agricoltura non ha raggiunto un certo grado di intensivazione. Nei Paesi ad agricoltura avanzata, gli ecotipi vengono impiegati per la conservazione del germoplasma e la tutela della biodiversità genetica e hanno un ruolo non solo storicoagronomico, poiché per millenni hanno caratterizzato l’agricoltura e sono stati la base per ottenere le varietà moderne, ma anche economicosodale per la valorizzazione dei prodotti tipici regionali.
Inoltre in un’ottica di agricoltura sostenibile gli ecotipi possono essere ritenuti colture a risparmio energetico, poiché sono sempre in equilibrio con l’ambiente mentre le cultivar coltivate sono produttive solo grazie agli apporti energetici esterni (fertilizzanti, antiparassitari, meccanizzazione, irrigazione, ecc).

Il miglioramento genetico e la rivoluzione verde

Il miglioramento genetico delle piante è in atto da quando esiste l’agricoltura, ma quello su base scientifica è cominciato solo agli inizi del XX secolo. Le strategie di un programma di miglioramento dipendono dal sistema di riproduzione della pianta e dal suo ciclo biologico. I piani di riproduzione possono essere divisi come in tabella.


Piani di produzione per la selezione genetica

Dal programma agricolo messicano della Fondazione Rockefeller, poco dopo la seconda guerra mondiale prese origine quella che venne chiamata la rivoluzione verde. Negli anni ‘60 del secolo scorso sono state ottenute varietà di grano e di riso, i due cereali più importanti del mondo, altamente produttive.
Sembrava chiara la strada da seguire per ottenere incrementi di produzione tali da risolvere il grave problema della fame nel mondo, ma sfortunatamente tale conquista non è riuscita a corrispondere all’attesa: le nuove varietà di cereali hanno avuto grande successo nelle colture specializzate dei Paesi industrializzati, ma si sono rivelate un vero fallimento nei Paesi in via di sviluppo. La loro coltivazione, infatti, richiede l’utilizzo di fertilizzanti e antiparassitari e mezzi moderni di gestione, possibili solo in grandi aziende con molti capitali. Paradossalmente le stesse colture ottenute per sfamare i Paesi del Terzo Mondo sono risultate adatte a un’agricoltura di tipo europeo o americano e non all’agricoltura povera e la ricerca anche di un’agricoltura produttiva ed economicamente redditizia ha fatto perdere di vista l’obiettivo primario: il risultato è che i Paesi sottosviluppati sono rimasti tali.


(a) Miglioramento genetico del riso in Italia: genotipi della subspecie indica; (b) risone; (c) riso lavorato; (d) riso venere, risultato dell’incrocio tra una varietà asiatica nera e una varietà padana

Le risorse genetiche

Negli ultimi 70 anni l’agricoltura mondiale ha avuto uno sviluppo notevole alla ricerca dell’aumento della produttività e della qualità. Uno dei principali obiettivi è stato la ricerca di uniformità genetica: le moderne varietà più produttive, derivando dall’utilizzazione dello stesso materiale, sono geneticamente molto simili. Promuovere l’uniformità ha eroso la biodiversità delle specie coltivate ed è stata la causa, a giudizio di molti scienziati, dei più gravi disastri agronomici degli ultimi due secoli (la grande carestia del 1845, che portò alla morte 2 milioni di irlandesi, la distruzione del caffè nelle piantagioni di Ceylon, la perdita di metà del raccolto del mais in California nel 1970).
Al pari di ogni altra risorsa preziosa è necessario conservare e proteggere, come risorsa genetica fondamentale, tutti i geni e le numerose combinazioni genetiche contenute nelle specie vegetali.
La risorsa genetica può essere definita come: materiale biologico contenente un'informazione genetica che può essere specifica o caratterizzata da elevata variabilità.


Sorghi di provenienza indiana (a), keniota (b) e somala (c), molto eterogenei per altezza e struttura della pianta, per ciclo biologico e per forma e colore del panicolo (infruttescenza). (d) Coltura attuale di sorgo. La moderna agricoltura tende a riprodurre individui più produttivi e uniformi

La variabilità genetica naturale delle specie economicamente importanti è rappresentata da tre distinti livelli (primario, secondario, terziario).

- Livello primario, costituito da varietà primitive, razze indigene ed ecotipi. Uno dei primi studiosi ad aver preso coscienza dell’importanza delle risorse genetiche fu Nikolai Vavilov, che negli studi compiuti negli anni '20 del Novecento, scoprì che, nelle aree per lo più montuose e poco accessibili dell’Asia, dell’Africa e dell’America Latina, i raccolti presentavano grande variabilità genetica. Tali aree non erano state raggiunte dai moderni sistemi di coltivazione e ciò dimostra che in assenza di forti pressioni selettive (indotte soprattutto dall’uomo) la eterogeneità mantiene le specie in equilibrio con l’ambiente.


(a) Raccolta del sesamo in Somalia. Nei Paesi del Terzo Mondo sono presenti varietà primitive. (b) Agricoltura povera nelle alture del Messico.



L’importanza della presenza di razze indigene risiede:
a)   nella possibilità che esse hanno di contenere uno o due geni che condizionano uno specifico carattere di importanza economica (ad es. resistenza alle malattie e ai litofagi);
b)   nella grande adattabilità ad ambienti diversi poiché in centinaia di generazioni si sono verificati numerosi processi selettivi di adattamento
- Livello secondario, costituito da specie selvatiche o spontanee affini a quelle domesticate. Sempre più spesso si fa ricorso alle risorse genetiche delle specie selvatiche affini a quelle coltivate poiché esse contengono caratteristiche di forte resistenza alle malattie che invece colpiscono le specie affini coltivate.
- Livello terziario, costituito da varietà progredite, ottenute dai coltivatori negli ultimi 100 anni. Si tratta di varietà un tempo coltivate e oggi in abbandono: le più antiche sono oggi dei veri e propri pezzi da museo. Tali varietà, selezionate prima della diffusione delle colture intensive, dei fertilizzanti e dell’irrigazione, possono avere caratteristiche di adattamento ad ambienti meno favorevoli o di resistenza a parassiti oggi rari, ma che potrebbero rendersi necessarie in futuro.


Avena selvatica.



Fioritura autunnale di ciclamino napoletano (Cyclamen hederifolium Ait.) ai bordi di un querceto caducifoglio mesofilo: la ricchezza di varietà e di specie caratterizza i boschi delle regioni mediterranee

Conservazione delle risorse genetiche
Delle 250.000 specie di Angiosperme presenti oggi sulla Terra, la gran parte che si è mantenuta geneticamente stabile nel tempo è quella rimasta nell'habitat originario; le altre, distribuite in altri siti o sottoposte ad addomesticazione, hanno subito notevoli cambiamenti. Poiché le risorse genetiche, prima illimitate, oggi sono a rischio per la sostituzione delle coltivazioni tradizionali con nuove e più produttive cultivar, il problema della conservazione delle risorse genetiche ha assunto il ruolo di priorità.
Mantenere il livello di variabilità delle colture è indispensabile per evitare:
-  l’evoluzione di specie di patogeni sempre più resistenti o con effetti ancora imprevedibili;
-  la perdita di pool genetici e della loro tipicità nelle zone di origine causata anche dal flusso continuo di materiale genetico dai Paesi industrializzati a quelli in via di sviluppo.
La salvaguardia della biodiversità passa attraverso alcuni punti fondamentali come il reperimento del germoplasma, la caratterizzazione e la sua conservazione. Il germoplasma è l’insieme di tutte le cellule che trasmettono il messaggio ereditario per lo sviluppo di piante e animali.
Per assolvere questi compiti sono state istituite nel mondo circa 50 banche del germoplasma, distribuite fra Paesi sviluppati (poveri di risorse genetiche) e Paesi sottosviluppati (ricchi di risorse genetiche).


Foto d’epoca raffigurante una coltivazione del grano “Carlotta”, uno dei primi successi ottenuti dal genetista dei primi del Novecento Nazareno Strampelli.

Le regioni del Mediterraneo per le loro caratteristiche naturali e storiche conservano ancora una grande ricchezza di specie e di varietà e specie selvatiche rare che devono essere preservate. Per questo fine vanno diffondendosi in tutto il mondo i Centri di Studi e Ricerca per la conservazione del germoplasma vegetale.


Aspetto della bassa macchia bruciata circa vent’anni fa. Attualmente l’area è colonizzata prevalentemente da grossi ciuffi di strama (Ampelodesmos mauritanica). Fra essi si osservano i bassi cespugli di lentisco, mirto, con frammisti cisto, rosmarino e scopa florida, che hanno ricacciato dopo l’incendio. Inizia così la lenta fase di ricostituzione naturale della vegetazione.

Metodi per la conservazione del germoplasma vegetale
Gli interventi di conservazione delle risorse genetiche si distinguono tradizionalmente in conservazione in situ ed ex sitii. con la prima i materiali vengono conservati nei luoghi di coltivazione o di vegetazione naturale, mentre la seconda viene effettuata in ambienti naturali o artificiali diversi da quelli di origine.
Un altro metodo di classificazione è basato sul criterio evolutivo e può essere:
- statica (l’informazione genetica da salvare è mantenuta invariata, sottraendola ai processi evolutivi tipici degli ambienti naturali);
- dinamica (lasciando svolgere naturalmente i processi evolutivi, induce progressivamente l’adattamento del materiale biologico).
Conservazione statica - È la forma più utilizzata per le specie di interesse agrario e per le specie selvatiche. Essa viene effettuata prevalentemente ex situ mediante:
- banche dei semi: utilizzate per la maggior parte delle specie selvatiche e coltivate. I semi sono conservati a basse temperature (tra i 30 °C e i +5 °C) in locali attrezzati e per periodi anche molto lunghi;
- collezioni in campo: è il metodo più usato per la conservazione del germoplasma di specie erbacee e arboree sottoposte a propagazione vegetativa.
- colture in vitro: consiste nell’allevamento su substrato nutritivo in condizioni sterili di organi, tessuti ecc.; questo metodo non è ancora diffuso in quanto necessita di approfondimenti per evitare l’instabilità genetica conseguente alle numerose subcolture;
- crioconservazione, molto diffuso fra le specie animali, si può applicare a semi, embrioni o tessuti meristematici che vengono mantenuti in vapori di azoto a temperature inferiori a 150 °C; tale metodo garantisce la massima stabilità genetica;
- conservazione di frammenti di DNA: si tratta di una tecnica in crescente sviluppo e promettente per le specie agrarie, ma che non è ancora diffusa su vasta scala.

Conservazione dinamica - Lo scopo di tale metodo di conservazione è ottenere l’adattabilità delle popolazioni alle modificazioni ambientali, resa possibile a sua volta dalla conservazione della loro variabilità genetica.
La conservazione del germoplasma si effettua ex situ e in situ.
La conservazione dinamica ex situ si effettua mediante:
- collezioni in campo, un metodo usato per numerose specie a riproduzione sessuale interessate da fenomeni di flusso genetico. Rientrano in questa categoria i campi catalogo, gli arboreti da seme e le parcelle sperimentali;
- rimboschimenti, che sono considerati un metodo di conservazione ex situ quando vengono costruiti con materiali di propagazione rappresentativi della variabilità genetica della popolazione di origine.
La conservazione dinamica in situ si effettua mediante:
- aree protette, caratterizzate dalla conservazione degli ecosistemi al completo;
- riserve di biodiversità, dove in esse vengono perpetuate le pratiche agronomiche tradizionali al fine di conservare varietà primitive e razze locali. All’interno di esse possono essere create delle riserve genetiche per la conservazione di progenitori selvatici.
La conservazione in situ è la più indicata per le specie forestali poiché può meglio garantire il mantenimento dell’adattabilità genetica in condizioni ambientali soggette a modificazioni globali (cambiamenti climatici, inquinamento). Per le stesse specie la conservazione ex situ non è molto indicata a causa del lungo ciclo vitale e della possibile perdita di geni per effetto della deriva genetica.

BIOLOGIA APPLICATA E BIOTECNOLOGIE AGRARIE
BIOLOGIA APPLICATA E BIOTECNOLOGIE AGRARIE
GENETICA, TRASFORMAZIONI, AGROAMBIENTE