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Biodiversità & Coltura in vitro

La micropropagazione è una tecnica appartenente alla disciplina che in termini più ampi è definita come coltura “in vitro”, cioè la coltura asettica di organismi su un substrato artificiale.Può essere applicata nei confronti di singole cellule sia animali che vegetali, di tessuti o di interi organismi come batteri, funghi e piante.

Quando la coltura in vitro viene applicata alle piante si parla appunto di “micropropagazione”. Questa tecnica prevede innanzitutto la selezione in campo, in base a caratteristiche genetiche e fitosanitarie, di una pianta (pianta madre) che fornisce il materiale vegetale di partenza. Dalla pianta madre viene quindi isolato un germoglio (espianto) dal quale verrà iniziata la propagazione vegetativa, cioè l’ottenimento di un grande numero di individui (microtalee) con le caratteristiche genetiche uguali a quelle della pianta madre.

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Nei sistemi di micropropagazione si individuano quattro fasi successive:

1)Sterilizzazione e attecchimento

2)Mantenimento e proliferazione

3)Radicazione

4)Ambientamento ed acclimatazione

La funzione della prima fase è di instaurare una coltura sterile. I fattori che influenzano il buon risultato di questa fase sono: la scelta dell’espianto, una corretta sterilizzazione e la definizione di un idoneo ambiente di coltura comprendente nutrienti, luce e temperatura. La scelta dell’espianto è probabilmente il fattore più critico dal punto di vista fisiologico perché da esso dipende l’avvio del processo: generalmente si scelgono germogli apicali e laterali che hanno capacità di rigenerazione superiore rispetto ai tessuti più adulti e maturi. I tempi di sterilizzazione e le procedure adottate variano da specie a specie e dipendono dalla natura dell’espianto.

La funzione della seconda fase, è quella di definire un protocollo, specifico per la specie, che consenta di massimizzare lo sviluppo delle microtalee. A questo scopo vengono valutati  substrati di coltura con diverse combinazioni di sali e di ormoni. La moltiplicazione avviene tramite la periodica segmentazione delle microtalee più sviluppate che danno origine a nuovi individui.

Le piantine in micropropagazione vengono conservate in contenitori sterili, questo perché il substrato di coltura, che costituisce il mezzo dal quale traggono sostanze per l’accrescimento, è fortemente soggetto a contaminazione da parte di funghi e batteri che andrebbero ad aggredire anche il materiale vegetale. Il mezzo è composto da acqua, un agente gelificante (solitamente agar), una fonte di carbonio (saccarosio), micro e macro-elementi, vitamine e ormoni. I germogli in vitro sono infatti eterotrofi, traggono cioè gli zuccheri dal substrato e fissano solo in minima parte la CO2 tramite la fotosintesi.

Nella terza fase il dosaggio ormonale e la concentrazione di nutrienti nel mezzo di crescita vengono modificati allo scopo di favorire la radicazione e l’allungamento dei germogli.

La quarta fase prevede  il trasferimento della piantina radicata dall’ambiente sterile della coltura alle condizioni ambientali  esterne. Questa ultima fase avviene tramite un passaggio intermedio dove le piantine sono mantenute in serra a  condizioni di elevata umidità relativa prima di essere poste a dimora.

Rispetto alle tradizionali tecniche di propagazione vegetativa (talea, innesto, ecc.) la micropropagazione presenta diversi vantaggi:

-  Possibilità di propagazione di materiale vegetale indipendentemente dalla              variabilità delle condizioni ambientali poiché è eseguita in laboratorio, dove è possibile manipolare in base alle necessità i parametri ambientali;

-  Possibilità di coltivare numerosi individui in spazi ridotti;

-  Rapidità dei cicli di propagazione,

-  Conservazione di germoplasma per lunghi periodi

-  La propagazione  delle colture in condizioni di sterilità permette di ottenere  materiale vegetale esente da patogeni, consentendo inoltre l’eventuale opportunità di risanamento di colture infette.

-  Possibilità di propagazione di specie o cultivar di difficile moltiplicazione in vivo.

La possibilità di conservare e riprodurre tessuti e organi vegetali in vitro era nota già dalla metà del secolo scorso; con l’evolversi della ricerca si svilupparono protocolli che permisero la rigenerazione di intere piante partendo da cellule, porzioni di pianta come foglie e radici o direttamente da apici vegetativi. Questi risultati destarono l’interesse da parte degli ambienti scientifici che videro nella micropropagazione un utile strumento per effettuare attività di ricerca. La plasticità delle condizioni di crescita (possibilità di variare luce, ormoni, nutrienti ecc.) consente infatti di ottenere risposte fisiologiche in tempi rapidi e in spazi ridotti.

Anche dal punto commerciale la micropropagazione ha ottenuto un notevole successo consentendo alle aziende vivaistiche di applicare protocolli di propagazione massale, sfruttando la praticità del metodo associata alle buone prestazioni agronomiche del materiale propagato.

La micropropagazione consente inoltre di instaurare colture di specie vegetali di particolare interesse ecologico quali ad esempio specie a rischio di estinzione o fondamentali in particolari habitat e di conservarle anche per lunghi periodi, consentendo, in caso di necessità, la rapida produzione di un elevato numero di piante da reinserire in ambiente naturale.

Un esempio pratico di questa ultima applicazione viene dal laboratorio di coltura in vitro dell’IBIMET di Bologna che ha attivato una collaborazione con il Centro Agricoltura Ambiente “Giorgio Nicoli” per la propagazione in vitro della specie vegetale Aristolochia rotunda, nell’ambito di un più ampio progetto mirato alla conservazione della specie di lepidottero Zerynthia polyxena. È questa una splendida farfalla con apertura alare di 50-60 mm inserita  nel "Libro Rosso delle farfalle italiane" e nell’Allegato II-IV della direttiva Habitat dell’Unione Europea come "Specie di farfalla diurna minacciata e in progressiva grave diminuzione”. L’Aristolochia, l’unica specie vegetale della quale si nutrono i bruchi della farfalla in questione, in condizioni naturali non è in grado di propagarsi ad un ritmo tale da sostenere le popolazioni di Zerynthia. La micropropagazione di Aristolochia consentirà la produzione di un elevato quantitativo di piante da inserire in ambiente naturale con conseguente incremento del numero delle farfalle.

Edoardo Gatti e Matteo Vecchi.

Approfondimenti:


Facebook: In vitro (Gestito da Edoardo Gatti e Chiara Medoro. IBIMET-BO)

Pagine tematiche IBIMET-BO: Coltura in vitro

Propagazione di specie con interesse ecologico.

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