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
Grazie per l’attenzione!