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35.6:

Coltura dei tessuti vegetali

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Plant Tissue Culture

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Da tante generazioni gli agricoltori coltivano piante per ottenere le qualità desiderate, come raccolti più abbondanti, semi più grandi, frutti più dolci e maggiore resistenza alle malattie. È possibile creare nuove varietà tramite innesto o impollinazione incrociata delle piante madri. Tuttavia, questi metodi richiedono molto tempo e non sono specifici, con un’alta probabilità di eliminare le caratteristiche desiderate. In alternativa, l’uso di tecniche in vitro, noto come coltura artificiale dei tessuti, può produrre un grande numero di cloni con le qualità desiderate. Questa tecnica si basa sulla ‘totipotenza’, che significa che una parte della pianta può dare vita ad un’intera pianta, se si forniscono gli appropriati regolatori di crescita e condizioni ambientali. A seconda della parte della pianta, o espianto, le tecniche di coltura artificiale dei tessuti possono essere distinte in diversi tipi. Ad esempio, nella coltura callo, gli espianti di tessuto sistemati sul mezzo della crescita subiscono una rapida divisione cellulare e formano una massa di cellule indifferenziate chiamata callo. Gli ormoni vegetali, come le auxine e le citochinine, regolano diversi aspetti della crescita delle piante e aiutano il callo a differenziarsi in diverse parti della pianta. I germogli possono nascere da un callo con alta concentrazione di citochinine rispetto alle auxine, mentre le radici possono formarsi quando il rapporto è invertito. A parità di concentrazione ormonale, si formano le radici e i germogli che generano la giovane pianta. I virus sono una delle principali preoccupazioni dell’agricoltura, perché possono causare gravi malattie alle piante. La cultura di meristemi è particolarmente utile per generare piante prive di virus. Questo metodo si basa su germogli che si dividono rapidamente come l’espianto scelto. Questi germogli in genere sono privi di virus. La coltura artificiale dei tessuti non solo consente di clonare le piante desiderate, ma facilita anche la modificazione genetica. Un tipo di modificazione comporta l’impiego di geni benefici che potrebbero migliorare la salute, le dimensioni o la produzione complessiva della pianta. Tali modifiche vengono ereditate dalle generazioni successive e produce le caratteristiche desiderate senza bisogno di altre colture di tessuti. Per esempio, il granoturco geneticamente modificato con un gene tollerante agli erbicidi, è stato ampiamente adottato dai coltivatori degli Stati Uniti. Questa modifica consente di irrorare le colture con erbicidi, eliminando le erbacce nemiche e lasciando inalterate le colture.

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Coltura dei tessuti vegetali

La coltura dei tessuti vegetali è ampiamente utilizzata sia nella scienza primaria che in quella applicata. Le applicazioni spaziano dagli studi di sviluppo delle piante agli studi sui geni funzionali, al miglioramento delle colture, alla micropropagazione commerciale, all’eliminazione dei virus e alla conservazione delle specie rare.

La coltura dei tessuti vegetali dipende dalla capacità del tessuto vegetale di dare origine a un’intera nuova pianta se fornita con un mezzo di crescita e un ambiente appropriato. Questa capacità di cellule o tessuti vegetali è definita “totipopotenza”.

I passi fondamentali della coltura dei tessuti vegetali sono quadruplicati:

  1. Selezionare una pianta padre sana (espianto).
  2. Eliminare qualsiasi contaminazione microbica da eventuali superfici espiante esposte.
  3. Inoculazione l’espianto in un mezzo di coltura adeguato.
  4. Incubazione dell’espianto in un ambiente controllato con temperatura appropriata, umidità, qualità dell’aria e illuminazione.

Ci sono anche quattro diversi tipi di coltura del tessuto vegetale, che possono essere scelti in base agli obiettivi della cultura, o specie vegetali:

  1. colture cellulari (come le cellule gametiche, la sospensione cellulare e la coltura protoplastica).
  2. tessuto (callo e tessuti differenziati).
  3. cultura degli organi (qualsiasi organo come radici, germogli e antire).

Una delle applicazioni popolari della coltura del tessuto vegetale è la propagazione clonale in vitro – nota anche come micropropagazione. La coltura dei tessuti vegetali, in questo caso, può aiutare nella riproduzione di piante che hanno problemi con la germinazione dei semi (piante recalcitranti), o hanno una redditività a breve. Anche se la micropropagazione può essere applicata a qualsiasi specie, è raccomandata per le piante commercialmente essenziali o quelle a rischio di estinzione. Ad esempio, la micropropagazione è ampiamente utilizzata per la coltivazione di orchidee come il Paphiopedilum delenatii – una specie originaria dell’Himalaya. Queste orchidee sono tradizionalmente propagate attraverso i semi. Tuttavia, ci vogliono circa 2-3 anni per le orchidee mature per produrre questi. Pertanto, la coltura dei tessuti vegetali è diventata un metodo ideale per proteggere questa specie dall’estinzione e raggiungere la redditività commerciale.

La micropropagazione può essere eseguita in tre modi diversi:

  1. utilizzando un bocciolo apicale o ausiliare.
  2. utilizzando il germoglio avventizio
  3. attraverso la formazione di un embrione somatico, utilizzando cellule vegetali parentali somatiche.

Il successo di ciascuna delle tecniche dipende dal background genetico, dai mezzi di coltura e dalle condizioni di incubazione.