Propagazione clonale: differenze tra le versioni

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La '''propagazione clonale''' è un metodo di propagazione di una [[Plantae|pianta]] che permette di ottenere un [[clonazione (genetica)|clone]] della pianta, ovvero un insieme di individui dotati dello stesso patrimonio genetico. Si tratta quindi di un metodo di [[clonazione (genetica)|clonazione]] di organismi vegetali. Tale risultato si può ottenere con metodi diversi: moltiplicazione vegetativa ([[talea]] e [[margotta]]) e [[micropropagazione]].

Fra le più antiche e diffuse metodiche di propagazione di una [[Plantae|pianta]] troviamo le [[Talea|talee]] e le [[Margotta|margotte]], le quali prendono spunto proprio dalla riproduzione vegetativa (o agamica) delle [[cormofite]].

La riproduzione vegetativa determina l'aggressività di una [[specie (tassonomia)|specie]] nel [[colonizzazione (botanica)|colonizzare]] l'ambiente, non porta vantaggi evolutivi perché gli [[organismo vivente|organismi]] che nascono sono tutti geneticamente identici al capostipite. In molte [[crittogama|crittogame]] pluricellulari ([[fungo|funghi]], [[lichene|licheni]], [[briofite]] e [[pteridofite]]) avviene per mezzo di [[spora|spore]], prodotte in seguito a [[mitosi]] e contenute negli [[sporangi]], nelle [[cormofite]] ( [[pteridofite]] e [[spermatofite]]) per mezzo di parti del corpo della pianta che una volta caduti a terra possono metter [[Radice (botanica)|radici]].

La talea è una porzione di corpo vegetale (di solito [[Fusto (botanica)|fusto]] o [[ramo]]) tagliata subito sotto il nodo, senza [[foglia|foglie]], ede interrata. La riuscita dell'operazione dipende dalla capacità di mettere [[Radice (botanica)|radici]]. La [[margotta]] consiste nel far formare le radici alla parte di corpo vegetale che si interrerà mentre è ancora unita alla pianta madre. Il [[ramo]] odo il [[Fusto (botanica)|fusto]] è inciso e cinto di un manicotto di terra o [[torba]] ben inumidita in cui affonderanno le nuove radici. È quindi un metodo più rapido ed efficiente della talea.

Fra le più antiche e diffuse metodiche di propagazione di una [[Plantae|pianta]] troviamo le [[Talea|talee]] e le [[Margotta|margotte]], le quali prendono spunto proprio dalla riproduzione vegetativa (o agamica) delle [[cormofite]].

La riproduzione vegetativa determina l'aggressività di una [[specie (tassonomia)|specie]] nel [[colonizzazione (botanica)|colonizzare]] l'ambiente, non porta vantaggi evolutivi perché gli [[organismo vivente|organismi]] che nascono sono tutti geneticamente identici al capostipite. In molte [[crittogama|crittogame]] pluricellulari ([[fungo|funghi]], [[lichene|licheni]], [[briofite]] e [[pteridofite]]) avviene per mezzo di [[spora|spore]], prodotte in seguito a [[mitosi]] e contenute negli [[sporangi]], nelle [[cormofite]] ( [[pteridofite]] e [[spermatofite]]) per mezzo di parti del corpo della pianta che una volta caduti a terra possono metter [[Radice (botanica)|radici]].

La talea è una porzione di corpo vegetale (di solito [[fusto]] o [[ramo]]) tagliata subito sotto il nodo, senza [[foglia|foglie]], ed interrata. La riuscita dell'operazione dipende dalla capacità di mettere [[Radice (botanica)|radici]]. La [[margotta]] consiste nel far formare le radici alla parte di corpo vegetale che si interrerà mentre è ancora unita alla pianta madre. Il [[ramo]] od il [[fusto]] è inciso e cinto di un manicotto di terra o [[torba]] ben inumidita in cui affonderanno le nuove radici. È quindi un metodo più rapido ed efficiente della talea.

È evidente che queste metodiche non apportano cambiamenti [[genetica|genetici]], ma servono solo per clonare la pianta.

==[[ Micropropagazione]] ==

L'uso dei [[terreno|terreni]] di [[coltura]] con le [[cellula|cellule]] [[vegetale|vegetali]] ha permesso ai [[ricercatore|ricercatori]] di studiare i cosiddetti [[callo (botanica)|calli]], ammassi cellulari indifferenziati propagabili in [[vitro]] all'infinito. Per ottenere i calli occorre innanzitutto [[espianto|espiantare]] delle cellule dalla pianta. A seconda della specie si preferisce scegliere tra:

* Punte di [[germoglio|germogli]];

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* Tessuto del fusto o delle radici;

La pianta originale in questo processo non è distrutta. Fondamentale èsi sono [[Sterilizzazione (igiene)|sterilizzaresterilizzati]] i [[tessuto vegetale|tessuti]] prelevati, per evitare che la rapida crescita dei [[batterio|batteri]] presenti sulla superficie delle piante soffochi la crescita del [[callo (botanica)|callo]]; sminuzzando e trattando con [[cellulasi]] si libera il [[protoplasto]], che dopo qualche ora iniziaincomincia a ricostruirsi la parete (ovviamente se l'[[enzima]] è tolto dal medium). Fatta la nuova parete la cellula iniziacomincia a dividersi se sono presenti le giuste sostanze nutritizie ([[sali minerali|sali]], [[zuccheroGlucidi|zuccheri]] e [[vitamina|vitamine]]) e tracce di [[ormone|ormoni]] vegetali. InizierannoIncominceranno cosicosì a formarsi dei germogli, che potranno essere separati e trattati ancora con cellulasi per un nuovo ciclo di propagazione. Si possono ottenere calli sia da cellule somatiche chesia da cellule sessuali.

Attraverso il passaggio a protoplasto, le cellule tessuto-specifiche della pianta si differenziano in cellule [[totipotente|totipotenti]], capaci cioè di esprimere qualsiasi parte della loro informazione genetica. Questa caratteristica, insieme alla capacità di formare stipiti cellulari immortali, differenzia le cellule vegetali da quelle animali. Ogni cellula di un callo può rigenerare l'intera pianta da cui è stata isolata in due modi principali:

# [[Embriogenesi]] somatica :: dal callo origina un [[embrione]], che si sviluppa poi in pianta adulta (per esempio la [[carota]]);

# [[Organogenesi]] somatica :: dal callo si rigenera un [[Organo (anatomia)|organo]], di solito foglioline, ede in seguito il resto della pianta (per esempio il [[tabacco]]).

In entrambi i casi la crescita in vitro avviene nei [[fitotrono|Fitotroni]], celle climatiche sterili in cui [[temperatura]], [[umidità]] e ciclo luce-buio sono controllati e programmabili. Con l'embriogenesi somatica si possono incapsulare gli embrioni vegetali di certe specie (come [[Carota|carote]], [[sedano]] e [[pomodoro]]) per ottenere semi artificiali. Una parte importante spetta agli ormoni vegetali, il cui ruolo è stato scoperto proprio grazie all'analisi del comportamento delle cellule in coltura; la produzione di radici è controllata dalla classe di ormoni [[Auxina|Auxine]], mentre le [[Citochinina|Citochinine]] regolano la crescita dei germogli e quindi del fusto. Li si può usare come [[induttore|induttori]] nelle talee e margotte.

È evidente quindi che queste tecniche di [[micropropagazione]] permettono di generare moltissime piante, anche milioni, nel giro di pochi mesi. Inoltre si ha la possibilità di evitare che si formino piante infette semplicemente usando tessuti [[meristematico|meristematici]] o prelevando tessuti in zone sane della pianta e coltivando in presenza di [[antibiotico|antibiotici]] ede antivirali.

== Variabilità somaclonale ==

Spesso le piante ottenute per [[micropropagazione]] non sono geneticamente identiche all'originale. Si verificano con maggior frequenza [[mutazione genetica|mutazioni]] quando le cellule sono coltivate in vitro. Questa variabilità somaclonale è considerata utile, in quanto è uno strumento per ottenere piante migliori dell'originale. Si distingue:

# Variabilità genetica :: mutazioni ereditabili del [[DNA]];

# Variabilità [[epigenesi (biologia)|epigenetica]] :: mutazioni non ereditabili, potenzialmente reversibili che non implicano modificazioni genetiche permanenti( (Meins and Thomas, 2003);

Ovviamente non tutte le mutazioni saranno vantaggiose, ma fra le tante che avvengono qualcuna lo sarà, e la si potrà selezionare. Siccome è improbabile che la stessa mutazione capiti su entrambi gli [[allele|alleli]] di una pianta [[diploide]] (per non parlare delle piante tetraploidi...), quando si vuole sfruttare il fenomeno della variabilità somaclonale per ottenere mutanti migliori si coltivano in vitro cellule [[aploide|aploidi]] come il [[polline]] immaturo. Dosando opportunamente gli [[ormoni vegetali]] si induce l'embriogenesi di piante aploidi. Questo facilita il riconoscimento di mutazioni, visto che l'[[eterozigosi]] le può mascherare fenotipicamente. Una volta riconosciuta ede isolata la pianta mutata si può ristabilire lo stato diploide con la [[colchicina]], un [[alcaloide]] derivato dalla pianta deldal [[crococolchicum autunnaleautumnale]] che si lega alle [[molecola|molecole]] di [[tubulina]] impedendo la formazione del [[fuso mitotico]] e quindi la [[citodieresi]]. I [[cromatide|cromatidi]] fratelli si separano e diventano [[cromosoma|cromosomi]] omologhi. Questa tecnica è nota col nome di [[androgenesi]]. Molte specie di interesse commerciale (più di un centinaio) portano miglioramenti ottenuti in questo modo, fra cui spiccano [[tabacco]], [[Hordeum vulgare|orzo]], [[Vitis|vite]], [[Solanum tuberosum|patata]], [[RisoOryza (alimento)sativa|riso]], [[granoturco]] e [[frumento]].

== Meccanismi che producono variabilità ==

=== Cambiamenti nella [[ploidia]] delle cellule in coltura ===

Questi sono dovuti a:

# L'origine del tessuto usato per l'espianto, in quanto tanto più lontano dagli apici meristematici tanto più alta la frazione di cellule tetra- e octaploidi;

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# Tre fenomeni che capitano durante la mitosi:

## [[Endomitosi]] :: i cromatidi fratelli si separano ma non c'è formazione del fuso né citodieresi;

## [[Endoreduplicazione]] :: i cromosomi all'interfase subiscono una un'extra-duplicazione;

## Formazione di un [[Plasmodio (citologia)|plasmodio]] :: non c'è citodieresi, si formano cellule bi- o multinucleate;

Un alto tasso di questi fenomeni non corrisponde ada un'alta percentuale di cellule o piante poliploidi. Ciò è dovuto alla selezione diplontica: in una popolazione mista di cellule con diversa ploidia, le diploidi conservano il loro potenziale organogenetico meglio delle poliploidi, probabilmente per un'accresciuta abilità a formare [[meristema|meristemi]].

=== Riarrangiamenti chimerici di strati tissutali ===

Molte piante da [[ortocoltura]] sono [[chimera periclinale|chimere periclinali]], cioè hanno subito una mutazione in una cellula meristematica e questa ha dato origine ada uno strato diverso dal precedente e dal successivo. Le cellule dei meristemi infatti possono dividersi in modo anticlinale (perpendicolarmente alla superficie) o periclinale (parallelamente); se una cellula continua a dividersi periclinalmente dà origine ada uno strato di tessuto. Questi strati possono mescolarsi durante una proliferazione rapida come quella dei calli (se viene usato proprio quel meristema). Quindi piante rigenerate con questi imprevisti possono contenere una diversa composizione chimerica o addirittura non esser più chimeriche.

=== Cambiamenti strutturali nella sequenza del DNA ===

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=== Alterazioni fenotipiche epigenetiche ===

Sono cambiamenti temporanei e reversibili, ma possono persistere per tutta la vita della piantina rigenerata. Comune è il fenomeno del [[ringiovimento]], soprattutto in specie legnose ([[Gimnosperme]]), che porta a differenze [[morfologiaMorfologia (biologia)|morfologiche]], [[Antesi|fioritura]] precoce, aumento della formazione di radici avventizie e del vigore della pianta. Le cause di queste alterazioni non ereditabili non sono note, ma probabilmente son indotte dall'ambiente di coltura.

== Selezione in vitro ==

Con questo metodo si può ottenere una pianta resistente a malattie, insetti e stress ambientali. Implica il sottoporre una popolazione calliforme ada un'adatta pressione selettiva (come la crescita in piccole dosi di [[erbicida|erbicidi]]) ede il recupero di una linea variante di cellule che ha sviluppato resistenza o tolleranza allo stress. Si avvantaggia della velocità di propagazione in coltura dei calli per attuare una vera e propria selezione naturale (mutazioni spontanee) o per ottenere variabilità con agenti chimici o fisici (mutazioni indotte). I campi di ricerca tentano di selezionare linee resistenti alla [[salinità]], al freddo, agli erbicidi, ai [[metallo|metalli]] pesanti.

== [[ibrido|Ibridi]] cellulari ==

L'[[informazione genetica]] contenuta in cellule di diversa origine può essere combinata in un singolo [[nucleo cellulare|nucleo]] attraverso la [[fusione cellulare]]. La fusione cellulare richiede che delle cellule entrino in contatto e include una breve distruzione delle [[membrana cellulare|membrane cellulari]] usando agenti chimici. Quando avviene la ricostituzione delle membrane, le cellule adiacenti possono riformare insieme le loro membrane producendo una singola cellula ibrida. Inizialmente la cellula derivata da fusione conterrà due nuclei ([[eterocarionte]] binucleato), ma dopo la divisione cellulare i corredi cromosomici delle due cellule si vengono a trovare dentro un singolo nucleo ([[sincarionte]]). È possibile eseguire la fusione sia su due tipi di cellule che appartengono alla stessa specie (si parla in questo caso di ibridi interspecifici) chesia su due tipi di cellule appartenenti a specie diverse. Nel primo caso la cellula ibrida conserverà l'intero assetto cromosomico delle due cellule di partenza, mentre nel secondo caso la cellula fusa tende ada eliminare i cromosomi appartenenti a un tipo di cellula. I prodotti della fusione di più di due cellule hanno in genere scarse possibilità di sopravvivenza. Si possono ibridare qualsiasi cellula con qualsiasi altra, senza limiti; sono stati fatti esperimenti molto fantasiosi, nei quali si ottenevano cellule di uomo-topo, cellule animali-vegetali ede addirittura con [[microrganismo|microrganismi]]!

Isolando gli ibridi cosicosì ottenuti si potrà propagare in coltura una linea cellulare ibrida, tanto più stabile quanto più simili erano gli organismi di partenza. Successivamente alla fusione dei nuclei, nel corso delle seguenti divisioni cellulari, i [[gene|geni]] di una delle due specie vengono progressivamente eliminati.

Questo ha permesso lo studio dell'espressione genica in ambienti cellulari diversi del solito e soprattutto dell'organizzazione del [[genoma]]: controllando quale cromosoma o frammento di cromosoma è stato perso, è possibile stilare una mappa genetica dei cromosomi che contenga la localizzazione di ogni singolo gene.

Nonostante questo sbarramento alla formazione di una pianta completamente ibrida, si è visto che una frazione dei geni può essere conservata, con formazione del cosiddetto ibrido asimmetrico. Si ottiene cosicosì una pianta con tutte le caratteristiche di un progenitore più qualche tratto dell'altro. In questo modo è possibile trasferire qualità utili anche se l'ibridazione sessuale non lo permette.

L'ibridazione sessuale altro non è che l'[[impollinazione]] guidata dall'uomo di una pianta di varietà o, quando è possibile, di specie diversa. Si riuniscono cosicosì le qualità positive di varietà diverse, selezionando poi per diverse generazioni fino a stabilità genotipica e fenotipica.

==Voci correlateBibliografia ==

* Watson Gilman Witkowski Zoller, ''DNA ricombinante'', 1ª ed. Zanichelli

*[[Piante transgeniche]]

* Paolo Costantino, inserto redazionale allegato a ''Scienza e dossier'', 1º marzo 1986

*[[DNA ricombinante (botanica)|DNA ricombinante]]

* Alessandro Bruni, ''Farmacognosia generale ed applicata'', Piccin

*[[Talea]]

*[[Margotta]]

==Bibliografia==

* Watson Gilman Witkowski Zoller, ''DNA ricombinante'', 1ª ed. Zanichelli

* Paolo Costantino, inserto redazionale allegato a ''Scienza e dossier'', 1º marzo 1986

* Alessandro Bruni, ''Farmacognosia generale ed applicata'', Piccin

* Arms & Camps, ''Biologia'', Piccin

== Voci correlate ==

* [[Piante transgeniche]]

* [[DNA ricombinante (botanica)|DNA ricombinante]]

* [[Talea]]

* [[Margotta]]

== Collegamenti esterni ==

[https://micropropagazione.blogspot.com/ Micropropagazione il Blog]

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