miglioramento genetico

IL MIGLIORAMENTO GENETICO DEL MAIS

MIGLIORAMENTO GENETICO

Processo evolutivo:

• Necessità biologica del vivente;

• Nelle piante coltivate è condizionato dall’uomo.

OBBIETTIVI DEL MIGLIORAMENTO GENETICO DEL MAIS

Aumento di resa: intesa come produzione di granella a ettaro

L’AUMENTO DI RESA È LA CONSEGUENZA

+ Efficienza fotosintetica

+ Tolleranza stress

- Risorse naturali utilizzate (terra)

- Costi unitari di produzione

AZIONI DI MIGLIORAMENTO

Aumentare:

• La potenzialità di assimilazione (agendo sugli organi source)

• La capacità di immagazzinamento (agendo sugli organi sink)

AZIONI• Caratteri morfologici (es. lunghezza spiga);

• Caratteri fisiologici (es. Ef);

• Adattamento (es. resistenza ai parassiti)

• Foglie erette: maggior Ef foglie basali;

• Fioritura precoce, riempimento della granella “lungo” (“fast dry down”);

• Resistenza al freddo: permette un anticipo della semina;

• Resistenza alle malattie fogliari;

• Resistenza ai marciumi: permanenza in campo senza compromettere la qualità del prodotto.

AZIONIMiglioramento della qualità delle proteine endospermatiche

(zeina), modificandone la composizione amminoacidi.L’opaque 2 (2).

TECNICHE DI MIGLIORAMENTO GENETICO DEL MAIS

All’interno di vecchie varietà si selezionano gli esemplari migliori.

Selezione massale

• Nella seconda meta del XIX secolo nel corn belt;

• La scelta di progenitori dotati di elevata variabilità ereditaria;

• Sono state costituite le basi per i mais di alta produttività oggi diffusi in tutti i climi temperati.

TECNICHE DI MIGLIORAMENTO GENETICO DEL MAIS

Ibridazione varietale

• Variante della selezione massale;

• La progenie della singola spiga è allevata individualmente;

• Sposta la valutazione dall’individuo alla sua discendenza.

TECNICHE DI MIGLIORAMENTO GENETICO DEL MAIS

Selezione fila spiga

TECNICHE DI MIGLIORAMENTO GENETICO DEL MAIS

Selezione entro e tra linee

Se la discendenza arriva da autofecondazione che permette di evidenziare li eventuali effetti negativi degli alleli recessivi.

• Le piante di una popolazione naturale di mais sono ibridi complessi di genealogia ignota;

• Sottoposte forzatamente ad autofecondazione ripetuta tendono allo stato omozigote, (inbreeding) caratteri recessivi prima nascosti compaiono e possono essere eliminati con la selezione;

• Con l’inbreeding le discendenze perdono progressivamente vigore e produttività, ma tendono ad uniformarsi costituendo linee inbred (impropriamente dette anche linee pure);

• L’incrocio di due inbred opportunamente scelte da luogo a spettacolari manifestazioni del fenomeno dell’eterosi: la generazione ibrida (F1) è costituita da individui eterozigoti, vigorosissimi e tutti uguali.

TECNICHE DI MIGLIORAMENTO GENETICO

DEL MAISIbridi

TECNICHE DI AUTOFECONDAZIONE

MIGLIORAMENTO GENETICO

Popolazioni locali

(o sintetiche)Selezione Auto fec.

Linea pura IbridiACG ACS

Formula chiusa

Formula aperta

2-3-4 vie

È la prima generazione di un incrocio tra linee inbred con elevata acs.

Risultano costosi per i seguenti motivi:

• Rapporto (1:1) tra piante impollinanti e piante portaseme che porta a raccogliere seme ibrido solo sulla metà della superficie coltivata;

• Bassissima produttività delle piante portasse, che essendo inbred sono estremamente deboli.

TECNICHE DI MIGLIORAMENTO GENETICO DEL MAIS

Ibridi a due vie

ESEMPIO DI IBRIDO

Line pura 1 Line pura 2 Ibrido

Per abbassare il costo della semente, senza rinunciare ai vantaggi degli ibridi, si è ricorsi agli ibridi doppi o a quattro vie, i quali risultano dalla ibridazione di due diversi incroci semplici. Si deve cioè disporre di 4 linee inbred (es. A, B, C e D) che abbiano tra loro una buona ace. Esse vengono combinate a 2 a 2, a costituire due ibridi semplici (A x B) e (C x D).

Una via di mezzo tra gli ibridi semplici e quelli doppi è rappresentata dagli ibridi a 3 vie: [(A x B) x C]. Le caratteristiche di elasticità adattativa e il costo degli ibridi a 3 vie sono intermedi a quelli degli ibridi a 2 e a 4 vie.

TECNICHE DI MIGLIORAMENTO GENETICO

DEL MAISIbridi a 4 o 3 vie

SCHEMA IBRIDI

Linee pure

Ibrido semplice

Ibridodoppi

o

= seme

= impollinazione

Si tratta di polipoidi risultanti dall’incrocio di numerose (8-16) linee inbred. Queste varietà sintetiche hanno una notevole capacità di adattamento ai variabili andamenti stagionali, inoltre possono essere riseminate per più volte di seguito conservando molti dei loro caratteri positivi.

TECNICHE DI MIGLIORAMENTO GENETICO DEL MAIS

Varietà sintetiche

SELEZIONE MASSALE

ECOTIPI

MIGLIORAMENTO GENETICO

Lavoro in campo

MAIS TRASGENICI

Piante trasgeniche: piante a cui sono stati inseriti nel genoma geni estranei alla specie tramite vettori.

Mais ingegnerizzato:

• Resistenza alla piralide (Ostrina Nubilalis [Hübner])inserito il gene Bacillus Thuringensis;

• Resistenza al glifosate, presenza di un enzimache inattiva il principio attivo.

OTTENIMENTO DI PIANTE TRANSGENICHE

GENEidentificato

e isolato

Replicazione del gene

Gene inseriro nel “ti plasmid”

Particelle orocoperte di

DNA

Il “ti plasmid” si muove nella cellula

della pianta e inserisce il DNA nei

cromosomi della pianta

I batteri si mischiano con le

cellule della pianta

Cellule trasformateselezionate

con marcatore

Cellule schermate

per trasgene

Pianta trasgenicarigenerata da una

singola cellula trasformata

SCHEMA MIGLIORAMENTO DI MIGLIORAMENTO GENETICO ATTRAVERSO LE

VARIETÀ GENETICHE DEL MAIS

PREPARAZIONE DEL SEME DI MAIS IBRIDO

Il prodotto commerciale può essere un ibrido seplice (es. A x B) oppure l’ibrido semplice [(A x B) x (C x D)].

Linee pure

Ibrido semplice

Ibridodoppi

o

= seme

= impollinazione

TOSSINA BT

Endotossina prodotta da Bacillun Thuringiensis:

• Il pesticida più ampiamente utilizzato da circa 50 anni;

• 2% del mercato dei pesticidi nel 1995;

• “Nemico naturale” di molti insetti;

• Usato ampiamente contro zanzare e mosche;

Problemi:

• Mancanza di stabilità;

• Bassa permeabilità nei tessuti vegetali.

MODO DI AZIONE DELLE TOSSINE DI BACILLUS THURINGIENSIS

• La tossina si inserisce ella membrana elle cellule epiteliali creando un canale ionico;

• Cio determina unalterazione dei flussi ionici e quindi la lisi elle cellule epiteliali;

• L’insetto smette di mangiare si disidrata e muore.