Diapositiva 1

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UTILIZZO di PIANTE TRANSGENICHE
Piante RESISTENTI agli INSETTI e
INSETTICIDI Piante RESISTENTI a VIRUS Piante
RESISTENTI agli ERBICIDI Piante RESISTENTI a
FUNGHI e BATTERI Piante per MODIFICARE
SAPORE-COLORE-MATURAZIONE-FERTILITA
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PIANTE resistenti a INSETTI

• Piante transgeniche che esprimono
• PROTOSSINA INSETTICIDA di Bt
• 2) Piante transgeniche che producono
• INIBITORI di amilasi e proteasi

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Piante che esprimono PROTOSSINA INSETTICIDA di Bt
DIFFUSIONE DELLA PROTOSSINA SULLE COLTURE La
protossina di B. thuringiensis non permane
nellambiente e non è pericolosa per gli animali
quindi può essere utilizzata per irrorare le
piante. (1938) PRODUZIONE DI PIANTE CON
PROTOSSINA Contro quegli insetti che attaccano i
tessuti interni delle piante, si possono generare
piante che esprimono i geni delle tossine di B.
thuringiensis. Finora sono state prodotte diverse
piante che esprimono il gene della prototossina
di B. thuringiensis (pomodoro, tabacco, patata,
riso, mais, melo,melanzana, pioppo, noce, abete,
mirtillo e cotone) (1996)
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CHI E IL BACILLO THURINGIENSIS??
(BT)   Identificato nel 1902 nella
larva del baco da seta da Ishiwata
Produce una tossina che danneggia lapparato
digerente delle larve di Ditteri (zanzare) o
causa nei bruchi di molti Lepidotteri una
malattia paralitica.
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MECCANISMO di AZIONE di Bacillus T.
Colpisce solo le LARVE
protossina

• Bt ha 2 classi di TOSSINE
• (Cyt) CITOLISINE tossiche per Coleotteri
  (scarafaggi) e Ditteri (zanzare-mosche)
• 2) (Cry) DELTA-ENDOTOSSINE tossiche per
  Lepidotteri (farfalle e falene)
• legano recettori specifici di membrana
  delle cellule dellintestino dellinsetto
  uccidendole

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PRODUZIONE di PIANTE Bt
Promotore FORTE Virus del mosaico del cavolfiore
Nopalina-sintasi
METODO VETTORE COINTEGRATO
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PRODUZIONE di PIANTE Bt

• PER AUMENTARE ESPRESSIONE DELLA TOSSINA
• Delezione della regione C-term. Clonaggio della
  regiona N-term (regione CATALITICA)
• Mutazione sito specifica di seq. note per inibire
  trascrizione/traduzione (96,5)
• Mutazione ampie regioni codoni
  procariotici-strutture II Mrna
• Espressione solo nel Cloroplasto proteina di
  fusione (tossinaprot trasportatrice)
• 
  - solo tossina
  (bombardamento seq omologhe)
• In questo caso non è necessario mutare la seq
  con codoni procariotici poiché
• il Cloroplasto è di origine procariotica.

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(No Transcript)
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RISULTATI

Pianta Bt
Pianta WT
RISCHIO selezione di insetti RESISTENTI alla
TOSSINA Bt!! Soluzione espressione inducibile
di Bt nel tempo. Utilizzo del promotore
PR-1A Promotore di un gene del tabacco indotto da
patogeni e sostanze chimiche (acido
salicilico) In questo modo è possibile esprimere
la Tossina solamente in determinati periodi
dellanno riducendo il rischio di SELEZIONE di
insetti resistenti
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Piante transgeniche che producono INIBITORI di
amilasi e proteasi

• Per causare la morte degli insetti dannosi per la
  pianta, sono state prodotte piante
• transgeniche capaci di esprimere sostanze che
  non permettono la digestione del
• vegetale negli insetti.
• Queste sostanze interferiscono con lidrolisi
  delle proteine vegetali (PROTEASI)
• o dellamido (AMILASI)
• Questo causa la morte degli insetti per fame.

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Piante transgeniche che producono INIBITORI di
proteasi
Produzione di Tabacco transgenico resistente agli
insetti
Lespressione dellinibitore potrebbe essere
circoscritta alle foglie/radici (enhancer-trap)

METODO VETTORE BINARIO
Gene inibitore della TRIPSINA (proteasi) di Vigna
sinensis
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Piante transgeniche che producono INIBITORI di
proteasi
Produzione di Riso transgenico resistente agli
insetti (Sesamia inferens) 80 delle piante
transgeniche risulta resistente
METODO BOMBARDAMENTO
Conferisce resistenza nei confronti
dellerbicida basta (glufosinato di ammonio)
Gene inibitore II della proteinasi (proteasi) di
Patata
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PIANTE resistenti a VIRUS

• I virus delle piante causano spesso danni
  considerevoli alle coltivazioni.
• I trattamenti chimici spesso sono inefficaci
  produzione di piante transgeniche
• capaci di esprimere il gene per la RESISTENZA al
  VIRUS
• (esistenti in natura in altre piante)
• Ma spesso piante resistenti cosi prodotte
  diventano nuovamente sensibili
• Sono state prodotto piante transgeniche
  esprimenti
• PROTEINE DI RIVESTIMENTO DEL CAPSIDE VIRALE
• Queste piante transgeniche (meccanismo
  sconosciuto)
• sono piu resistenti a successive infezioni
  virali (IMMUNIZZAZIONE)
• ANTISENSO dellRNA per le PROTEINE DEL CAPSIDE
  VIRALE
• Durante infezione, RNA antisenso si appaia
  allRNA virale
• non permettendone la traduzione (RNA ANTISENSO)

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RNA4proteina CAPSIDE del virus del mosaico del
cetriolo
IMMUNIZZAZIONE
RNA antisenso
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IMMUNIZZAZIONE
RNA antisenso
VETTORI BINARI
EFFICACE ad ALTE DOSI di VIRUS
EFFICACE solo a BASSE DOSI di VIRUS
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RNA4
VIRUS
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PIANTE resistenti a VIRUS multipli
VETTORI BINARI
Virus mosaico cetriolo
Confine DESTRO/SINISTRO
Virus 2 mosaico anguria
Virus mosaico giallo zucchine
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PIANTE resistenti a ERBICIDI

• Resistenza agli erbicidi
• Può essere acquisita in vari modi
• 1) Conferire alla pianta la capacità di
  inattivare metabolicamente lerbicida
• 2) Sovraprodurre la proteina bersaglio sensibile
  allerbicida, così da farne rimanere abbastanza
  per le funzioni cellulari, nonostante lerbicida

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Conferire alla pianta la capacità di inattivare
metabolicamente lerbicida
1) Il bromossinile è un erbicida che agisce
inibendo la fotosintesi. La nitrilasi è un enzima
isolato da Klebsiella ozaenae (batterio) che
inattiva il bromossinile, è stato clonato nelle
piante che diventano così resistenti allazione
dellerbicida.
2) Il glifosato è un erbicida che agisce inibendo
la biosintesi degli amminoacidi aromatici delle
piante. E stato isolato un ceppo di E.coli
resistente al glifosato. Il gene che conferisce
la resistenza (EPSPS) è stato clonato e posto
sotto un Pr e Term Vegetale. Sono state cosi
prodotte piante (pomodoro, tabacco cotone)
resistenti al glifosato.
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(No Transcript)
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TRANSGENI (PIANTE) piu utilizzati nel MONDO
Mais Bt
Resistenza alla PIRALIDE (Lepidottero)
Mais Starlink
Resistenza a ERBICIDI
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PIANTE resistenti a FUNGHI e BATTERI
FUNGHI Le piante infettate dai funghi
sintetizzano un gruppo di proteine correlate con
la patogenesi (PR). Sono state modificate piante
come il riso ed il tabacco in modo da produrre
costitutivamente alcune di queste proteine, quali
ad es. la chitinasi capace di degradare la parete
dei funghi BATTERI Per rendere le pianti
resistenti all'infezione batterica è stato
introdotto nelle piante il gene per il lisozima
del batteriofago T4, capace di lisare batteri sia
gram-positivi che gram-negativi. Tali piante
hanno dimostrato resistenza verso elevate
concentrazione di batteri patogeni.
BOMBARDAMENTO di PROTOPLASTI di RISO
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Modificazione del COLORE del fiore
Tecniche di incrocio naturale hanno permesso di
produrre nuove varietà e di variare la
pigmentazione dei fiori. Lincrocio tradizionale
è pero una procedura lenta e faticosa e
circoscritta al patrimonio genetico di quella
particolare specie. Con PIANTE TRANSGENICHE si
puo manipolare il percorso biosintetico delle
ANTOCIANINE
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ANTOCIANINE classe di FLAVONOIDI responsabili
del COLORE del FIORE Sono sintetizzate a partire
da FENILALANINA
Le catene laterali del prodotto
finale determinano il pigmento del fiore
Modulando lespressione degli enzimi di questo
percorso (sovra-espressione/antisenso) è
possibile ottenere pigmenti differenti
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(No Transcript)
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Modificazione del SAPORE del frutto
Utilizzo della Monellina molecola prodotta dalla
pianta africana Dioscoreophyllum cumminsii
Monellina proteina 100.000 piu dolce dello
zucchero (minore impatto metabolico) Ma.è un
dimero formato da 2 catene (A e B) distinte. La
separazione frequente delle due catene porta alla
perdita della dolcezza in seguito a
cottura Quindi.PRODUZIONE DI PIANTE
TRANSGENICHE Con gene per la MONELLINA
ingegnerizzato UNICO
PEPTIDE
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Modificazione delle PROPRIETA NUTRITIVE del
frutto

• riso transgenico nel quale viene inserito il gene
  per la produzione di beta-carotene. (golden rice)
  
• Il riso non contiene una vitamina fondamentale
  per la nutrizione umana la vitamina A circa due
  miliardi di persone nel mondo, soprattutto in
  alcune zone povere del pianeta, hanno
  un'alimentazione basata sul riso e soffrono di
  carenza di questa vitamina
• Il riso transgenico produce beta-carotene, che
  viene trasformato dal nostro organismo in
  vitamina A.

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Modificazione delle PROPRIETA NUTRITIVE del
frutto
Vitamina E ( tocoferolo) composto lipofilico ad
azione antiossidante..previene lossidazione
degli acidi grassi e quindi incrementa la
stabilità delle membrane cellulari (integrità
cellulare). Esistono diversi tipi di Tocoferoli
a ß ? d (dipendono dalla presenza di gruppi
metilici sullanello). La-Tocoferolo maggiore
capacità antiossidante. Il ? Tocoferolo piu
abbondante Sovraespressione dellenzima ? TMT
maggiore conversione ?-tocoferolo in a-Tocoferolo
Amminoacidi Cereali poca lisina, legumi poca
metionina. Modulando la via biosintetica degli
amminoacidi è possibile variarne il contenuto.
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Modificazione dei TEMPI di MATURAZIONE del frutto
POMODORI TRANSGENICI con MATURAZIONE
RITARDATA Sintetizzano lRNA antisenso
dellenzima POLIGALACTURONASI controlla la
degradazione progressiva dellacido
Poligalacturonico (componenete della parate
cellulare del pericarpo della frutta) Leliminazi
one dellenzima rallenta la maturazione del frutto
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Modificazione della FERTILITA dei semi
Ditte produttrici di SEMI TRANSGENICI (per
es.Monsanto) sono interessanti alla produzione
di SEMI STERILI per costringere il coltivatore a
comprare ogni anno le loro sementi E stato
introdotto nei semi transgenici il gene RIP
ribosome inactivating protein da Dianthus
sinensis GENE CITOTOSSICO CHE CAUSA STERILITA
SE ESPRESSO
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Modificazione della FERTILITA dei semi
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PIANTE come BIOREATTORI

• LE PIANTE possono essere utilizzate come
  BIOREATTORI macchine biologiche capaci di
  produrre elevate quantità di sostanze. Crescono
  velocemente e possono generare una BIOMASSA
  considerevole.
• La produzione di sostanze puo essere indirizzata
  in specifici compartimenti. Molte sostanze sono
• prodotte nei SEMI accumulo e protezione
  nel tempo
• Molti anticorpi (plantbodies) sono prodotti in
  piante mantenimento di un corretto
  ripiegamento,
• aggiunta di eventuali modificazioni
  post-traduzionali (non possibili in E.coli),
  nessun rischio di
• contaminazione con patogeni umani.
• SVANTAGGIO DIFFICILE LA PURIFICAZIONE DELLE
  PROTEINE RICOMBINANTI PRODOTTE
• SOLUZIONE PRODUZIONE DI PROTEINE RICOMBINANTI
  CON TAG MOLECOLARI (cromatografia)
• UTILIZZO
• Produzione di 1) proteine farmacologiche, 2)
  anticorpi, 3) vaccini edibili

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PIANTE come BIOREATTORI
Vaccini ricombinanti prodotti nelle piante
Proteine ricombinanti umane con valore
terapeutico prodotte in piante
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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MELO
AGLIO
CRISANTEMO
VITE
LILIUM
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TITOLO, AUTORI, NOME RIVISTA, DATA BREVE
INTRODUZIONE SCOPO DEL LAVORO PARTE
SPERIMENTALE/RISULTATI DISCUSSIONE MASSIMO
15 (cronometro)