Pocket K No. 14: Tecnologia della coltura del tessuto

Proprio come ogni persona è diversa e unica, così è ogni pianta. Alcuni hanno tratti come colore migliore, resa o resistenza ai parassiti. Per anni, gli scienziati hanno cercato metodi per consentire loro di fare copie esatte di questi individui superiori.

Le piante di solito si riproducono formando semi attraverso la riproduzione sessuale. Cioè, le cellule uovo nei fiori sono fecondate dal polline degli stami delle piante. Ognuna di queste cellule sessuali contiene materiale genetico sotto forma di DNA. Durante la riproduzione sessuale, il DNA di entrambi i genitori viene combinato in modi nuovi e imprevedibili, creando piante uniche.

Questa imprevedibilità è un problema per gli allevatori di piante in quanto possono essere necessari diversi anni di attento lavoro in serra per allevare una pianta con caratteristiche desiderabili. Molti di noi pensano che tutte le piante crescano dai semi. Tuttavia, i ricercatori hanno ora sviluppato diversi metodi per coltivare copie esatte di piante senza semi. E ora lo stanno facendo attraverso un metodo chiamato “coltura tissutale”.

Che cos’è la coltura tissutale?

La coltura tissutale (TC) è la coltivazione di cellule vegetali, tessuti o organi su terreni nutritivi appositamente formulati. Nelle giuste condizioni, un’intera pianta può essere rigenerata da una singola cellula. La coltura del tessuto vegetale è una tecnica che esiste da più di 30 anni. La coltura tissutale è vista come una tecnologia importante per i paesi in via di sviluppo per la produzione di materiale vegetale privo di malattie e di alta qualità e la rapida produzione di molte piante uniformi.

La micropropagazione, che è una forma di coltura tissutale, aumenta la quantità di materiale di piantagione per facilitare la distribuzione e la semina su larga scala. In questo modo, migliaia di copie di una pianta possono essere prodotte in breve tempo. Si osserva che le piante micropropagate si stabiliscono più rapidamente, crescono più vigorosamente e sono più alte, hanno un ciclo di produzione più breve e più uniforme e producono rese più elevate rispetto ai propaguli convenzionali.

La coltura dei tessuti vegetali è una tecnica semplice e molti paesi in via di sviluppo l’hanno già padroneggiata. La sua applicazione richiede soltanto un posto di lavoro sterile, un asilo nido e una casa verde e una manodopera addestrata. Sfortunatamente, la coltura dei tessuti è laboriosa, richiede tempo e può essere costosa. Piante importanti per i paesi in via di sviluppo che sono stati coltivati in coltura tissutale sono palma da olio, piantaggine, pino, banana, data, melanzana, jojoba, ananas, albero della gomma, manioca, igname, patata dolce e pomodoro. Questa applicazione è la forma più comunemente applicata di biotecnologia tradizionale in Africa.

Usi della tecnologia TC in Asia

• La coltura dei tessuti è stata raffinata per soddisfare le esigenze delle specie di orchidee e degli ibridi noti per crescere bene nel sud-est asiatico. A giudicare dall’esperienza di Thailandia, Singapore e Malesia, il commercio di fiori ornamentali e recisi è una fonte sostanziale di cambio e reddito aggiuntivo per i piccoli coltivatori.
• In Thailandia, la coltura tissutale viene utilizzata per riprodurre orchidee a crescita lenta e sensibili all’ambiente. La Thailandia è leader nella cultura dei tessuti nel sud-est asiatico, producendo 50 milioni di piantine all’anno. La maggior parte di questi sono orchidee, che hanno aiutato il paese a diventare il più grande esportatore di orchidee intere e tagliate nel mondo.
• Micropagation dalla tecnica della coltura del tiro è stata sviluppata per la propagazione di massa della banana. Nelle Filippine, questo è usato come approccio di controllo alle malattie virali nella banana come: banana bunchy top virus (BBTV) e banana bract mosaic virus (BBrMV), che sono comunemente diffuse attraverso materiali propagativi.

Vantaggi della tecnologia TC per i piccoli produttori di banane in Kenya (Fonte: ISAAA)

In Kenya, come in molte parti del mondo in via di sviluppo tropicale e subtropicale, la banana è una coltura alimentare molto importante. Negli ultimi 20 anni, tuttavia, c’è stato un rapido declino della produzione di banane a causa del diffuso degrado del suolo e dell’infestazione di banani con parassiti e malattie. Questi problemi sono stati ulteriormente aggravati dalla pratica comune di propagare nuove piante di banano utilizzando polloni infetti. La situazione minacciava la sicurezza alimentare, l’occupazione e i redditi nelle zone produttrici di banane. La tecnologia di coltura tissutale è stata considerata un’opzione appropriata per fornire una qualità e una quantità sufficienti di tali materiali.

Con una corretta gestione e igiene del campo, le perdite di rendimento causate da parassiti e malattie a livello di azienda sono state notevolmente ridotte. La tecnologia della coltura tissutale ha permesso agli agricoltori di avere accesso a quanto segue:

• in grandi quantità superiore pulire piantare i materiali che vengono a maturazione precoce (12-16 mesi, rispetto alle tradizionali banana di 2-3 anni)
• più grande gruppo di pesi (30-45 kg contro i 10-15 kg da materiali convenzionali)
• maggiore rendimento per unità di terra (40-60 tonnellate per ettaro contro il 15-20 tonnellate precedentemente realizzato con materiali convenzionali

Inoltre, uniformità nel frutteto istituzione e il simultaneo sviluppo delle piantagioni di marketing più facile da coordinare. Ha inoltre offerto la possibilità di trasformare la coltivazione di banane da un semplice livello di sussistenza in un’impresa commerciale. Un risultato incoraggiante da un’analisi costi-benefici del progetto è che la produzione di banane tc è più remunerativa come impresa rispetto alla produzione tradizionale di banane. Il progetto ha anche beneficiato soprattutto le donne che si occupano del raccolto, contribuendo così a ridurre il divario di genere.

Vantaggi della tecnologia TC per i coltivatori di riso in Africa occidentale (Fonte: WARDA)

Per anni, gli scienziati hanno sognato di combinare la robustezza della specie di riso africano (Oryza glaberrima) con la produttività della specie asiatica (Oryza sativa). Ma i due sono così diversi. I tentativi di attraversarli fallirono poiché i discendenti risultanti erano tutti sterili. Negli 1990, gli allevatori di riso della West Africa Rice Development Association (WARDA) si sono rivolti alla biotecnologia nel tentativo di superare i problemi di infertilità. La chiave dello sforzo sono state le banche genetiche che detengono semi di riso africano 1,500-che hanno affrontato l’estinzione poiché gli agricoltori li hanno già abbandonati per varietà asiatiche a più alto rendimento.

I progressi nella ricerca agricola hanno aiutato gli scienziati ad attraversare queste due specie. Dopo la fecondazione incrociata delle due specie, gli embrioni sono stati rimossi e coltivati su supporti artificiali utilizzando un processo noto come “embryo-rescue.”Poiché le piante risultanti sono spesso quasi sterili, sono state ri-incrociate con il genitore sativa quando possibile (noto come back-crossing). Una volta che la fertilità della progenie è stata migliorata (spesso dopo diversi cicli di back-crossing), la cultura delle antere è stata utilizzata per raddoppiare il complemento genico delle cellule sessuali maschili (antere) e, quindi, produrre piante di riproduzione vera.

Il primo dei nuovi risi soprannominato “New Rice for Africa” (o NERICA) era disponibile per i test nel 1994 e da allora sono state generate molte nuove linee. Alcune delle nuove piante combinavano i tratti di resa del genitore sativa con i tratti di adattamento locali di glaberrima.

Generalmente, Nerica hanno le seguenti caratteristiche:

• foglie larghe e cadenti che soffocano le erbacce nella crescita precoce
• pannocchie o teste di grano che sono più lunghe con rami “biforcuti” e contengono fino a 400 grani
• più motozappe con steli forti per sostenere e tenere saldamente le teste di grano pesante
• rese di riso fino a 2.5 tonnellate per ettaro a bassa ingressi e 5 tonnellate o più, con solo un minimo aumento di fertilizzante utilizzo (pari a circa il 25% e il 250% di aumento della produzione)
• matura da 30 a 50 giorni prima di quello attuale varietà, permettendo agli agricoltori di coltivare extra colture di ortaggi o di legumi
• più alto rispetto alla maggior parte di varietà di riso e resistente ai parassiti e tollera la siccità meglio
• cresce bene su sterili e suoli acidi che compongono il 70% dell’Africa Occidentale altopiano riso area
• 2% in più di body-building proteina di loro Asiatica o Africana genitori

A causa del loro successo, le NERICHe furono rapidamente adottate dagli agricoltori. Nel 2000 si è stimato che i nuovi risi coprissero circa 8.000 ettari in Guinea, di cui 5.000 ettari coltivati da 20.000 agricoltori sotto la supervisione dell’agenzia nazionale di estensione. Nel 2002, WARDA ha previsto che 330.000 ettari sarebbero stati piantati a Nerica-che è sufficiente per soddisfare il fabbisogno di sementi del paese con surplus per l’esportazione nei paesi vicini.

Glossario

Antera : principale struttura riproduttiva maschile, in cui si formano e si immagazzinano i pollini.

Meristema apicale : le punte di radici o steli da cui si formano nuove cellule.

DNA: una molecola che si trova nelle cellule di organismi in cui vengono memorizzate le informazioni genetiche.

Salvataggio di embrioni : una sequenza di tecniche di coltura tissutale utilizzate per consentire a un embrione immaturo fecondato derivante da un incrocio interspecifico di continuare la crescita e lo sviluppo, fino a quando non può essere rigenerato in una pianta adulta.

Stame: parti di fiori maschili contenenti polline, antere, filamenti.

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*Novembre 2006