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piante transgeniche

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Biotecnologie e alimentazione<br />

Dott. Alberto Acquadro<br />

Università degli Studi di Torino – Genetica agraria


BIOTECNOLOGIE:<br />

•Definizioni<br />

•Un po di storia<br />

•Biotecnologie come strumento<br />

•Biotecnologie vegetali (<strong>piante</strong> <strong>transgeniche</strong>)<br />

ASPETTI TECNICI:<br />

•Agrobatterium tumefaciens<br />

•la modificazione genetica delle <strong>piante</strong><br />

LE PIANTE TRANSGENICHE PIU COMUNI:<br />

•Diffusione nel mondo degli ogm<br />

•Etichettatura alimenti<br />

CASI DI STUDIO<br />

•2 casi poco “fair”<br />

•Golden rice<br />

Che cosa tratteremo oggi?<br />

CONSIDERAZIONI FINALI


Definizione di biotecnologie - I<br />

TRADIZIONALI<br />

Utilizzo di organismi e microrganismi, per produrre/ottenere beni e/o<br />

servizi (per fini utili all’uomo)<br />

In questa definizione rientrano le biotecnologie microbiche<br />

• Fermentazione lattica (Yogurt)<br />

• Fermentazione alcolica (vino, birra)<br />

• Lievitazione (Pane)<br />

• Caseificazione<br />

• Acetificazione<br />

Per certi versi anche<br />

- la pizza<br />

- la mozzarella di bufala<br />

derivano da processi biotecnologici


Biotecnologie: un po di storia<br />

•8000 AC Raccolta delle sementi per ottenere un raccolto. Conferme in Mesopotamia dell'uso frequente dell'incrocio<br />

(selezione artificiale) al fine di migliorare il bestiame.<br />

•6000 AC Lieviti utilizzati (ad esempio in Egitto)per le prime fermentazioni al fine di produrre birra, vino e pane.<br />

•4000 AC Produzione di yogurt e formaggio attraverso batteri fermentanti di tipo lattico (Cina).<br />

•1500 Con le grandi scoperte geografiche, ampia diffusione delle specie vegetali dai luoghi d'origine in tutto il<br />

mondo.<br />

•1675 Anton van Leeuwenhoek scopre l'esistenza di microrganismi al microscopio.<br />

•1857 Gregor Mendel scopre le leggi dell'ereditarietà<br />

•1919 Karl Ereky, un agronomo ungherese, usa per la prima volta il termine biotecnologia.<br />

•1953 James Watson e Francis Crick descrivono la struttura a doppia elica del DNA.<br />

•1972 La composizione del DNA umano è scoperto essere identico al 99% a quello di scimpanzé e gorilla.<br />

•1975 Kohler e Milstein mettono a punto la produzione di anticorpi monoclonali<br />

•Anni ottanta Si sviluppa la tecnologia del DNA ricombinante. Il batterio procariote Escherichia coli viene<br />

ingegnerizzato per produrre molecole come l'insulina nella sua forma umana (circa il 5% dei diabetici è allergico<br />

all'insulina di origine animale somministrata precedentemente).<br />

•1983 Kary B. Mullis mette a punto la tecnica della reazione a catena della polimerasi (Polymerase Chain Reaction o<br />

PCR), destinata a rivoluzionare il mondo della biotecnologia.<br />

•1994 La Food and Drug Administration statunitense (FDA) approva il primo alimento geneticamente modificato: il<br />

pomodoro "Flavr Savr".<br />

• 1997 Il gruppo di lavoro coordinato da Ian Wilmut del Roslin Institute scozzese clona per la prima volta una grande<br />

mammifero, una pecora (Dolly), utilizzando il DNA di due cellule di pecora adulta.<br />

•2000 Viene completato il Progetto Genoma Umano.<br />

•2002 Viene sequenziato interamente il genoma della pianta di riso, la principale fonte nutrizionale di due terzi della<br />

popolazione terrestre. Il riso è la prima specie di uso agricolo ad essere interamente sequenziata.<br />

•maggio 2007 viene depositato presso il US patent & trademark Office il brevetto numero 20070122826, intitolato<br />

"Minimal bacterial genome" ovvero l'essere vivente con il più piccolo corredo genetico, capace di vita propria.


Definizione di biotecnologie - II<br />

Biotecnologie (“moderne”)<br />

Utilizzo di organismi e microrganismi, o parti di essi,<br />

per produrre per ottenere beni o servizi (per fini utili<br />

all’uomo)<br />

Nella definizione moderna di biotecnologie viene aggiunta<br />

“...o parti di essi”


Definizione di biotecnologie - II<br />

Questa aggiunta (“o parti di essi”) ne estende la definizione a:<br />

•Componenti cellulari<br />

•Organelli<br />

•Proteine<br />

•DNA (geni e parti di geni)<br />

•Molecole in generale


DUE ESEMPI PER CAPIRE<br />

COME ERANO PRODOTTE E COME SONO OGGI PRODOTTE:<br />

INSULINA<br />

ORMONE DELLA CRESCITA (GF)


INSULINA<br />

Esempio di BIOTECNOLOGIE MODERNE (1)<br />

L’insulina storicamente veniva estratta dai maiali con ricadute su:<br />

1) Igiene e sicurezza del prodotto<br />

2) Antigenicità dell’insulina (puo essere riconosciuta come estranea<br />

dall’organismo umano: reazione del sistema immunitario.


Esempio di BIOTECNOLOGIE MODERNE (1)<br />

Produzione dell’insulina umana da parte di batteri<br />

in questo caso si usa il gene che codifica per l’insulina e lo si fa usare ad<br />

un microrganismo per produrre l’ormone<br />

Si usano quindi i tre elementi della definizione data:<br />

1) Un microrganismo<br />

2) Un gene (per insulina)<br />

3) Per fini utili all’uomo (curare il diabete insulino dipendente)<br />

Sui farmaci si trova scritto: hr-insulin (human recombinant insulin)


Esempio di BIOTECNOLOGIE MODERNE (2)<br />

ORMONE della CRESCITA<br />

L’ormone della crescita storicamente veniva estratto dalla<br />

ghiandola pituitaria (ipofisi) di cadaveri… con ricadute su:<br />

1) Igiene e sicurezza del prodotto: trasmissione di malattie (umane!)<br />

2) Quantità limitate


Esempio di BIOTECNOLOGIE MODERNE (2)<br />

Produzione dell’ormone della crescita (hGF)<br />

in questo caso si usa il gene che codifica per l’ormone della crescita e lo<br />

si fa usare ad un microrganismo per produrre l’ormone<br />

Si usano quindi i tre elementi della definizione data:<br />

1) Un microrganismo<br />

2) Un gene (per hGF)<br />

3) Per fini utili all’uomo (curare il nanismo ipofisario)<br />

Sui farmaci si trova scritto: hr-GF (human recombinant growth factor)


Le biotecnologie vegetali:<br />

le <strong>piante</strong> <strong>transgeniche</strong>


DNA RICOMBINANTE E LE PIANTE<br />

•E’ POSSIBILE CREARE UNA PIANTA CON UNA FUNZIONE IN PIU<br />

•E’ POSSIBILE INSERENDO UN GENE NUOVO (o modificare versione esistente)<br />

•E’ POSSIBILE UTILIZZARE LE PIANTE COME SI FA PER I BATTERI<br />

Tecnicamente<br />

•SI UTILIZZANO APPROCCI SIMILI (DNA ricombinante)<br />

•SI UTILIZZANO ELEMENTI GIA’ “ESISTENTI IN NATURA”


NOTA: Tutti gli organismi possono essere<br />

Geneticamente Modificati (GM)<br />

Per indicare le <strong>piante</strong> geneticamente modificate (PGM)<br />

Sono spesso usate come sinonimi le parole:<br />

- <strong>piante</strong> <strong>transgeniche</strong><br />

- <strong>piante</strong> ingegnerizzate<br />

- <strong>piante</strong> ottenute con la tecnologia del DNA ricombinante


Che cos’è una pianta transgenica?<br />

• è una pianta al cui DNA genomico sono stati aggiunti<br />

• uno o più geni<br />

• da una specie non affine,<br />

• non inter-fertile, non “closed relatives”<br />

• l’aggiunta di geni aumenta il gene pool della pianta<br />

• N+1, con N = Numero di geni<br />

• Il nuovo gene puo’ dare nuove caratteristiche


Miglioramento genetico tradizionale<br />

(breeding)<br />

INCROCIO<br />

e<br />

SELEZIONE


Miglioramento genetico tradizionale<br />

(breeding)<br />

Mutagenesi<br />

chimica/fisica<br />

Varietà CRESO<br />

10% (Italia)<br />

Con questi ultimi due metodi sono state ottenute quasi<br />

tutte le varietà vegetali oggi coltivate al mondo


Transgenesi<br />

new gene


UTILIZZANDO L’ANALOGIA DEL LIBRO…<br />

• Il DNA genomico del mais è costituito da 4.5 miliardi di paia di<br />

basi<br />

• ...se scritto in pagine di libri, considerando 5000 lettere per ogni<br />

pagina, occuperebbe 900.000 pagine<br />

• ...se consideriamo ogni volume di 1000 pagine, occorrerebbero<br />

quindi 900 volumi<br />

• …ora consideriamo di aggiungere un gene con le opportune<br />

sequenze regolatrici: dimensioni circa 5000 lettere<br />

• …avremo aggiunto una SOLA pagina alle 900.000.


Come è possibile farlo?<br />

SMITH and TOWNSEND, 1907 :<br />

Agrobacterium tumefaciens è l’agente eziologico del Crown Gall


TRASFORMAZIONE GENETICA DELLE PIANTE<br />

La trasformazione genetica delle <strong>piante</strong> utilizza<br />

una forma "sui generis" di CONIUGAZIONE<br />

il sistema Agrobacterium-Pianta ospite:<br />

Tumore della galla del<br />

colletto


Coltura in vitro di <strong>piante</strong><br />

Espianto<br />

-apici<br />

-internodi<br />

-tessuti<br />

rigenerazione


TRASFORMAZIONE in LABORATORIO


1983<br />

Tabacco<br />

resistente a<br />

antibiotici<br />

1985 Prime <strong>piante</strong> resistenti a virus, insetti e batteri<br />

Pomodoro resistente a fitopatogeni<br />

(virus - sperimentazioen in campo<br />

1987<br />

Cotone Bt<br />

mais Bt<br />

soia RR<br />

1989<br />

Nuove varietà ornamentali<br />

UN PO’<br />

DI STORIA…<br />

www.biotecnologie.unimi.it<br />

UE registered<br />

1996<br />

2012<br />

2008<br />

salute dell’uomo<br />

vaccini commestibili


Principali caratteri ingegnerizzabili nei vegetali<br />

Controllo<br />

degli agenti patogeni e<br />

delle infestanti<br />

Proprietà<br />

agronomiche<br />

Resistenza ai virus<br />

Resistenza agli insetti<br />

Resistenza ai batteri<br />

Resistenza ai funghi<br />

Tolleranza agli erbicidi<br />

Alterazione della sensibilità al freddo<br />

Aumento della tolleranza a stress idrico<br />

Aumento della tolleranza al sale<br />

Qualità<br />

dopo il raccolto Ritardo nella senescenza dei fiori<br />

Ritardo nella maturazione dei frutti<br />

Qualità<br />

nutrizionali<br />

Foraggi ricchi in aminoacidi solforati<br />

Semi con contenuto superiore di<br />

metionina e lisina


Di tutta la produzione agricola mondiale il 37% va perduto,<br />

nonostante l’uso di fitofarmaci<br />

I fitofarmaci (erbicidi, insetticidi, fungicidi, etc.) sono indispensabili nell’agricoltura<br />

moderna.<br />

La maggior parte sono più o meno tossici per l’uomo e dannosi per l’ambiente.<br />

Alcuni sono classificati come cancerogeni o potenzialmente cancerogeni. Per<br />

molti non si hanno sufficienti informazioni sulla tossicità cronica.


I caratteri più diffusi nelle attuali<br />

varietà geneticamente modificate:<br />

1. Tolleranza ad erbicidi (glifosate, fosfinotricina)<br />

2. Resistenza ad insetti (strategia BT)<br />

insetti Piante infestanti (‘erbacce’)


SU QUALE SCALA?<br />

134 M HA


1 ha= 10.000 m2<br />

1 ha= 0.01 km2<br />

CAMPO dI<br />

90 metri x 110 metri<br />

= 1 ETTARO<br />

(1 ha)


TORINO<br />

130 km2<br />

13.000 ettari


PIEMONTE<br />

25.402 km2<br />

2,5 M HA<br />

ITALIA<br />

301.402 km2<br />

30 M HA


USA<br />

9.000.402 km2 - 900 M HA


ITALIA + FRANCIA + SPAGNA<br />

1.340.402 km2<br />

134 M HA


Lo stato attuale delle coltivazioni<br />

<strong>transgeniche</strong> nel mondo<br />

dati estratti da: Clive James, 2012:<br />

Global Review of Commercialized Transgenic Crops.<br />

Published as ISAAA Briefs.<br />

International Service for the Acquisition of Agri-biotech Applications)


90 VOLTE


Stacks


MEGACOUNTRIES<br />

1. USA : ------- 69 MEGA HA<br />

2. BRASILE : ------- 30 MEGA HA<br />

3. ARGENTINA : ------- 24 MEGA HA<br />

4. INDIA : ------- 11 MEGA HA<br />

5. CANADA : ------- 10 MEGA HA<br />

6. CHINA : ------- 4 MEGA HA<br />

7. PARAGUAY: ------- 2,8 MEGA HA<br />

8. PAKISTAN : ------- 2,6 MEGA HA<br />

9. SUD-AFRICA : ------- 2,3 MEGA HA<br />

10. URUGUAY : ------- 1,3 MEGA HA<br />

11. BOLIVIA : ------- 0,9 MEGA HA<br />

12. AUSTRALIA : ------- 0,7 MEGA HA<br />

13. FILIPPINE : ------- 0,6 MEGA HA


Prodotti transgenici autorizzati nel mondo<br />

Esistono solo<br />

145 Eventi<br />

autorizzati<br />

nel mondo


e in EUROPA?


Prodotti transgenici autorizzati alla immissione in EU<br />

126 Eventi ricercabili<br />

relativi a UE<br />

•50 AUTORIZZATI<br />

(almeno una volta)<br />

•Entrati nell’ITER EU<br />

EU


63 eventi totali (all’interno dell’iter)<br />

•per resistenza a insetti<br />

•per tolleranza a erbicidi<br />

• stacked (la maggior parte)<br />

•1 con alterata composizione<br />

Di cui 26 sono eventi autorizzati o “existing<br />

prodcts” (vecchia normativa)<br />

•per resistenza a insetti<br />

•per tolleranza a erbicidi<br />

• stacked<br />

MAIS<br />

EU


MAIS 3272: per la produzione di etanolo<br />

•Applicazione sottomessa<br />

•Alfa amilasi termostabile<br />

EU


3 autorizzati (toll. Erbicidi)<br />

•FOOD/FEED<br />

•IMPORT/PROCESSING<br />

SOIA<br />

EU


2 desaturasi: produce precursori “healthy FA (PUFA, EPA, DHA)<br />

Basso livello grassi saturi e alto livello monoinsaturi.<br />

4 sottomessi (composizione alterata)<br />

•FOOD/FEED<br />

•IMPORT/PROCESSING<br />

Alto livello acido OLEICO<br />

Alto livello acido OLEICO<br />

SOIA<br />

EU


26 eventi totali (all’interno dell’iter)<br />

• tutti per resistenza a insetti<br />

• tutti per tolleranza a erbicidi<br />

• stacked (la maggior parte)<br />

•FOOD/FEED<br />

•IMPORT/PROCESSING<br />

COTONE<br />

•di cui 1 è un evento autorizzato e<br />

•5 “existing products” (vecchia normativa)<br />

•Il resto è in approvazione<br />

EU


Amilopectina potato (sottomessa sett 2010!!!)<br />

RNAi GBSS: basso contenuto AMILOSIO<br />

RNAi GBSS: basso contenuto AMILOSIO<br />

RNAi GBSS: basso contenuto AMILOSIO<br />

PATATA<br />

2 autorizzati (composizione alterata)<br />

•1 per FOOD/FEED<br />

•Cultivation<br />

2 sottomessi (composizione alterata)<br />

•FOOD/FEED<br />

•IMPORT/PROCESSING<br />

•Cultivation (soloBPS-A1020-5)


COLZA<br />

10 eventi totali (all’interno dell’iter)<br />

•tutti per tolleranza a erbicidi<br />

• stacked (la maggior parte)<br />

•FOOD/FEED<br />

•IMPORT/PROCESSING<br />

•cultivation<br />

3 autorizzati<br />

•FOOD/FEED<br />

•IMPORT/PROCESSING<br />

EU


1 sottomesso (toll. Erbicidi)<br />

•FOOD/FEED<br />

•IMPORT/PROCESSING<br />

RISO<br />

EU


BARBABIETOLA DA ZUCCHERO<br />

1 autorizzato (toll. Erbicidi)<br />

•FOOD/FEED<br />

EU


GAROFANO<br />

Authorised by the EU-Commission<br />

on 20/02/2007 for IMPORTING and<br />

PROCESSING<br />

EU


Si, ma che cosa troviamo nei nostri supermercati??<br />

In pratica nulla…


Si ma cosa c’è nei nostri supermercati??<br />

Trovate solo etichettatature del tipo:<br />

«NON CONTIENE GMO»<br />

«NON OGM» – «NO OGM» etc etc


Regolamento (CE) 1830/2003<br />

SI ETICHETTA SE E SOLO SE<br />

con > 0,9% di presenza di OGM<br />

normativa<br />

• l’etichettatura diventa obbligatoria anche per quei prodotti in cui non è più possibile<br />

rilevare la presenza di DNA o proteine geneticamente modificate, quali gli olii<br />

raffinati, le lecitine molto pure. Lo scopo è permettere ai consumatori di effettuare<br />

“scelte informate”.<br />

• anche tutti i mangimi contenenti OGM devono indicarlo in etichetta.<br />

• l’etichettatura OGM non sarà necessaria nei casi in cui siano presenti tracce (


•<br />

• Come si calcola?<br />

• È la percentuale di DNA transgenico rispetto al DNA di una certa<br />

specie vegetale su cui si sta indagando<br />

% T = 0,8<br />

% T = 1,2<br />

SQ transgene<br />

% T = X 100<br />

SQ gene endogeno<br />

-dove SQ è la “starting quantity”, cioè la quantità di DNA presente nel campione<br />

-misurata con PRC quantitativa<br />

NON si ETICHETTA<br />

ETICHETTA OBBLIGATORIA (contiene OGM)


•<br />

• Es.: analisi in farina mais da polenta<br />

SQ gene BT<br />

% T = X 100<br />

SQ gene endogeno (zeina)<br />

-dove SQ è la “starting quantity”, cioè la quantità di DNA presente nel campione<br />

-misurata con PCR quantitativa


Si ma cosa c’è nei nostri supermercati??<br />

Trovate solo etichettatuture del tipo:<br />

NON CONTIENE GMO<br />

NON OGM – NO OGM etc etc<br />

L’etichettatura deve essere in AFFERMATIVO


DUE PIANTE TRASGENICHE<br />

TRA LE PIU’ COLTIVATE<br />

1. Tolleranza ad erbicidi (glifosate, fosfinotricina)<br />

2. Resistenza ad insetti (strategia BT)


SOIA (e MAIS) tolleranti ad erbicidi<br />

GLIFOSATE (‘Roundup’ - Monsanto)<br />

Erbicida ad ampio spettro<br />

Molto efficace ed utilizzato (colpisce 76 su 78 weeds)<br />

Considerato tra i meno tossici per l’uomo e la fauna selvatica<br />

Si lega, inattivandolo, all’enzima EPSPS, impedisce la sintesi degli<br />

amminoacidi aromatici (INIBITORE COMPETITIVO)<br />

Quindi, in definitiva, blocca la sintesi proteica, la sintesi di IAA, di<br />

lignine.


Biosintesi degli<br />

amminoacidi aromatici<br />

Il glifosate inattiva<br />

l’enzima EPSPS,<br />

5-enolpyruvyl shikimato-<br />

3-fosfato sintasi<br />

(Slater et al, 2003)


Strategie per ottenere resistenza al glifosate<br />

Introduzione di un gene EPSPS mutato<br />

la pianta vive anche in presenza<br />

dell’erbicida


COLZA GM CIRCONDATA DA INFESTANTI<br />

NO ERBICIDA<br />

COLZA GM<br />

Infestante infestante<br />

TRATTAMENTO<br />

CON ERBICIDA<br />

COLZA GM<br />

Infestante infestante


RISULTATI SOIA RR<br />

•Pianta sana: resa aumentata<br />

•Maggior trattamento con glifosate<br />

•Minor trattamenti erbicidi<br />

•Guadagno per ditta sementiera<br />

•Guadagno per coltivatore<br />

•Guadagno per consumatore<br />

•(non avvertito)


Perdite di raccolto causate da animali<br />

Di primaria importanza<br />

sono gli INSETTI (larve)<br />

•Lepidotteri<br />

•Coleotteri<br />

•Ortotteri<br />

•Omotteri<br />

piralide del mais (Ostrinia nubilans, Lepidottero)<br />

insetti<br />

dorifora della patata (Leptinotarsa decemlineata, Coleottero)


Piralide del mais (Ostrinia nubilans, Lepidottero)


Tossina Cry


Attività della tossina<br />

Tossina Cry<br />

•La tossina attiva viene rilasciata a seguito<br />

del taglio delle estremità N- e C- terminali<br />

da parte di proteasi dell’insetto ( da<br />

protossina a tossina)<br />

•La protossina viene tagliata nell’intestino<br />

medioda proteasi in ambiente basico<br />

• La protossina si lega a specifici recettori<br />

presenti sull’epiitelio intestinale<br />

•Avvengono ulcerazioni e l’insetto smette di<br />

mangiare<br />

•Epitelio intestinale si lisa e le larve muoiono


La tossina BT libera viene usata in<br />

-Agricoltura biologica<br />

-Lotta alle zanzare<br />

-irrorazione campi<br />

Tossina Cry


Struttura dei transgeni nei più diffusi mais Bt<br />

Mais Bt176<br />

(Novartis)<br />

Mais MON810<br />

(Monsanto)<br />

Mais Bt11<br />

(Novartis)<br />

PEPC-pro CryIA(b) 35S ter<br />

CDPK-pro CryIA(b) 35S ter<br />

35S-p bar 35S-t<br />

e35S-p Hsp70 int1 CryIA(b) nos- t<br />

35S-p ADH-1 (6 int) CryIA(b) nos- t<br />

35S-p pat nos-t


RISULTATI MAIS BT<br />

•Pianta sana: resa aumentata<br />

•Minor trattamenti insetticidi<br />

•Guadagno per ditta sementiera<br />

•Guadagno per coltivatore<br />

•Guadagno per consumatore<br />

•(non avvertito)


ESEMPI DI PIANTE TRANSGENESI CHE VEDREMO<br />

•<strong>piante</strong> utile per chi costituisce la pianta transgenica<br />

-Soia RR<br />

-Mais BT<br />

concetto di fondo:<br />

su queste ha imperversato il "principio di precauzione"<br />

•Piante utili per chi se le mangia<br />

-Golden rice (“functional foods”)<br />

-Piante senza allergeni (con RNAi)<br />

•Frumento senza glutine<br />

concetto di fondo:<br />

dal "principio di precauzione" al "principio di familiarità"


Come migliorare i caratteri agronomici delle colture?<br />

(PRINCIPIO DI FAMILIARITA’)<br />

Migliorare la qualità del prodotto<br />

contenuto nutritivo<br />

durata post-raccolta<br />

Aspetto<br />

Sapore<br />

Profumo<br />

caratteristiche industriali<br />

Esempi di modifiche ottenute:<br />

Maturazione del frutto (pomodoro)<br />

Colorazione del fiore (garofano)<br />

Provitamina A – beta carotene (riso)<br />

Caffè decaffeinato<br />

Frumento senza glutine


Golden<br />

Rice


La degradazione del beta-carotene avviene nell’intestino a carico<br />

della mucosa intestinale in cui agisce l’enzima beta-carotene<br />

dioxygenase a formare il retinale (aldeide)<br />

Il retinale viene ridotto a retinolo (alcool) da una retinaldehyde<br />

reductase intestinale


Risposta ad un problema…Vitamin A Deficiency (VAD)<br />

Determina:<br />

• Cecità crepuscolare e completa<br />

• Inibizione della crescita<br />

• Deformazione delle ossa<br />

• Emopoiesi irregolare<br />

• Serie modifiche delle strutture epiteliali<br />

• Mortalità materna in gravidanza


I Carotenoidi<br />

Xantofille Caroteni<br />

Luteina<br />

Astaxantina<br />

β-carotene<br />

α-carotene<br />

40 C


Livelli di assunzione<br />

Attualmente i livelli di assunzione di vitamina A vengono espressi in termini di retinolo<br />

equivalenti (RE) secondo le seguenti relazioni:<br />

1 RE = 1 μg di retinolo = 6 μg di β-carotene = 12 μg di altri carotenoidi<br />

Si consiglia un assunzione giornaliera di 700 RE per l’uomo e 600 RE per la donna.<br />

Nel caso di donne in gravidanza l'assunzione dovrebbe essere aumentata di circa 100<br />

RE/die per un totale di 700 RE/die.<br />

In caso di allattamento la quantità di base va aumentata di circa 350 RE/die.<br />

I bambini non dispongono ancora di depositi di vitamina A nel fegato per cui il loro<br />

approvvigionamento deve essere continuativo.


Il Golden Rice<br />

Il “Golden Rice” è una varietà di riso (Oryza sativa) ottenuta con la<br />

trasformazione genetica in grado di sintetizzare β-carotene nelle sue parti<br />

edibili (endosperma della cariosside).<br />

(Ye et al. 2000, Science)


Enzimi<br />

mancanti<br />

nel riso<br />

(Slater et al, 2003)<br />

Precursori (frutta e<br />

ortaggi “rossi”)<br />

via biosintetica dei<br />

carotenoidi<br />

X<br />

Pro-vitamina A


Geni aggiunti nel<br />

GOLDEN RICE, per<br />

completare la parte<br />

mancante della via<br />

biosintetica dei<br />

carotenoidi<br />

psy<br />

(fitoene sintasi di<br />

narciso)<br />

ctr 1<br />

(carotene desaturasi<br />

batterica)<br />

lcy<br />

(licopene betaciclasi<br />

di narciso)<br />

(Slater et al, 2003)


Golden Rice di nuova generazione<br />

0 ug/g beta-carotene 2 ug/g beta-carotene 30 ug/g beta-carotene


Golden Rice<br />

2 ug 30 ug<br />

Le linee migliori arrivano ad avere 2µg di provitamina A per grammo di<br />

endosperma di riso.<br />

Ciò, pur non essendo sufficiente a coprire l’intero fabbisogno<br />

quotidiano di vitamina A di una persona con dieta-base di solo riso,<br />

fornisce comunque un contributo assai significativo.<br />

Oggi esistono linee che producono 31 ug/g di beta-carotene<br />

Fabbisogno per un bambino di vitamina A è 300 ug/day (la metà serve<br />

per mantenere i livelli di Vit.A nella normalità>>salute)<br />

Considerando un equivalenza tra retinolo e beta-carotene di 1:12, si<br />

può calcolare che sono necessari circa 70 grammi di riso per<br />

raggiungere il 50% dell’RDA


Golden Rice:<br />

• Sviluppato da Istituti di ricerca pubblica, non da industrie biotec;<br />

•Pur contenendo circa 70 brevetti, il suo uso sarà consentito per<br />

“uso umanitario” senza pagamento di licenze, grazie ad un<br />

accordo con i detentori dei diritti di proprietà intellettuale (IP): gli<br />

agricoltori con reddito inferiore a $ 10.000 potranno usarlo e<br />

riseminarlo;<br />

• L’adattamento, mediante il breeding tradizionale, alle diverse<br />

varietà locali di riso dei paesi asiatici è attualmente in corso nei<br />

Centri di Ricerca di quei Paesi (trasferimento tecnologico);<br />

•La biodiversità del riso non viene così ridotta.


Golden Rice<br />

http://www.goldenrice.org


Le biotecnologie vegetali<br />

sono uno strumento?


Le biotecnologie sono uno strumento?<br />

Dipende da:<br />

CI SERVONO?<br />

-Quale organismo uso…<br />

-Quale prodotto desidero ottenere…<br />

-Perche’ lo faccio…<br />

L’ultimo punto è in realtà il primo e ciò che guida il lavoro


Le biotecnologie sono uno strumento<br />

Proviamo ad usare la definizione<br />

ed ad esaminare i tre elementi<br />

per poi esaminarli in qualche caso<br />

concreto<br />

CHE ORGANISMO USO?<br />

Innocuo vs dannoso vs utile<br />

CHE COSA GLI FACCIO PRODURRE?<br />

Sostanza innocua vs dannosa vs benefica<br />

PER QUALE FINE?<br />

Buono vs cattivo<br />

Per chi produce vs per chi ne usufruisce vs per entrambi


Le biotecnologie sono uno strumento<br />

LIEVITO PER FARE LA BIRRA<br />

CHE ORGANISMO USO: lievito (Saccaromyces cerevisiae)<br />

CHE COSA VOGLIO PRODURRE: alcool<br />

PERCHÈ…<br />

Scopo: alimentare<br />

Scopo: socializzazione<br />

Scopo: hobby<br />

Scopo: ritorno economico<br />

LIEVITO CHE ESPRIME LA TOSSINA BOTULINICA<br />

CHE ORGANISMO USO: lievito (Saccaromyces cerevisiae)<br />

CHE COSA VOGLIO PRODURRE: tossina botulinica<br />

PERCHÈ…<br />

Scopo: chirurgia estetica non invasiva (es. BOTOX)<br />

Scopo: armi di distruzione di massa<br />

Scopo: farmaceutico<br />

Scopo: ricerca di base


Le biotecnologie sono uno strumento<br />

LIEVITO PER FARE INSULINA<br />

CHE ORGANISMO USO: lievito (Saccaromyces cerevisiae)<br />

CHE COSA VOGLIO PRODURRE: insulina<br />

PERCHÈ…<br />

Scopo: medico-farmaceutico<br />

Scopo: economico<br />

LIEVITO PER FARE ORMONE DELLA CRESCITA<br />

CHE ORGANISMO USO: lievito (Saccaromyces cerevisiae)<br />

CHE COSA VOGLIO PRODURRE: ormone della crescita<br />

PERCHÈ…<br />

Scopo: medico farmaceutico<br />

Scopo: economico


Le PIANTE GM sono uno strumento<br />

SOIA tollerante ad erbicida<br />

CHE ORGANISMO USO: soia<br />

CHE COSA VOGLIO PRODURRE: enzima resistente a erbicida<br />

PERCHÈ…<br />

Scopo: economico<br />

RISO “Golden”<br />

CHE ORGANISMO USO: RISO<br />

CHE COSA VOGLIO PRODURRE: riso con vitamina A<br />

PERCHÈ…<br />

Scopo: umanitario/economico


Per riassumere<br />

BIOTECNOLOGIE:<br />

• Definizioni<br />

• Un po di storia<br />

•Biotecnologie come strumento<br />

•Biotecnologie vegetali (<strong>piante</strong> <strong>transgeniche</strong>)<br />

ASPETTI TECNICI:<br />

•Agrobatterium tumefaciens<br />

•la modificazione genetica delle <strong>piante</strong><br />

LE PIANTE TRANSGENICHE PIU COMUNI:<br />

•Diffusione nel mondo degli ogm<br />

•Etichettatura alimenti<br />

CASI DI STUDIO<br />

•2 casi poco “fair”<br />

•Golden rice<br />

CONSIDERAZIONI FINALI


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