LAUREA TRIENNALE IN BIOTECNOLOGIE
Corso di:
“Colture vegetali e applicazioni biotecnologiche”
Dott.ssa G. Massaro
Tel. 0823 274548
e-mail: [email protected]
1a Lezione del 21/01/2011
Le tecniche di coltura
si basano,
principalmente, su due caratteristiche delle cellule
vegetali:
Plasticità
Totipotenza
Terreni per colture vegetali:
Le condizioni nutrizionali
sono simili
alle condizioni in cui la cellula o la pianta intera
si trovano in natura
Sono costituiti da soluzioni acquose (H
distillata)
2O
Il substrato su cui si sviluppano le colture
deve garantire che l’espianto abbia
disponibilità di tutte le sostanze di cui questo
necessita.
È sempre costituito da acqua e da una serie
di sali e di sostanze organiche, ad una certa
temperatura e pH.
Terreni per colture vegetali:
Liquido
Solido
Composizione dei Terreni di Coltura:
Nutrienti minerali
Nutrienti organici
Sostanze di crescita
Nutrienti minerali
Le piante sono organismi autotrofi che possono
sintetizzare tutti i loro componenti organici molecolari a
partire da elementi nutritivi inorganici , che hanno origine
minerale oppure che si sono mineralizzati a seguito di
decomposizione della sostanza organica. Gli elementi di
origine minerale sono assorbiti in forma ionica dalla
pianta.
Alcuni elementi vengono detti essenziali.
Un elemento essenziale è definito come un elemento con
un determinato ruolo fisiologico, la cui assenza impedisce
il completamento del ciclo biologico di una pianta.
Macronutrienti
Elemento
Disponibile come
–
Micronutrienti
Elemento
–
–
Disponibile come
Mengel e Kirkby (1979) proposero di
classificare gli elementi essenziali in 4
gruppi a seconda del loro ruolo
biochimico e della loro funzione
fisiologica.
Gruppo 1
Gruppo 2
Gruppo 3
Gruppo 4
Amminoacidi
Carboidrati
Nutrienti organici
Monosaccaridi (glucosio)
Disaccaridi (saccarosio)
In genere l’aggiunta di un singolo amminoacido (tranne la glicina) ha
effetti inibitori, si preferisce utilizzare un idrolizzato di caseina
(0.02-0.1%) oppure l’amminoacido glicina con o senza l’aggiunta di
altri amminoacidi quali asparagina, glutammina, tirosina, arginina,
cisteina.
Acido Nicotinico
Vitamine
Saccarosio è il carboidrato più
utilizzato nelle colture vegetali
alla concentrazione
del 2-3% (w/v)
Piridossina
Tiamina
Biotina
Le vitamine sono cofattori
enzimatici in reazioni del
metabolismo. Tra questi la tiamina
è essenziale per la crescita di
organismi fotosintetici superiori.
Regolatori di crescita: ormoni
Gli ormoni impiegati nelle colture
sono:
Auxine: stimolano la divisione e la moltiplicazione cellulare
(favoriscono la duplicazione del DNA), promuovendo la
radicazione e l’allungamento cellulare;
Citochinine: stimolano la divisione cellulare, la formazione dei
germogli;
Gibberelline: sono impiegate
per interrompere della
dormienza dei semi e per stimolare l’allungamento dei germogli.
Invece, l’Acido abscissico e l’Etilene non sono
utilizzati nelle colture
.
È necessario creare e mantenere condizioni
asettiche, perché i terreni di coltura
essendo ricchi di sostanze organiche ed
inorganiche risultano ambiente ideale per la
crescita di funghi e batteri contaminanti.
Tali organismi crescono più velocemente
delle cellule vegetali, ed alterano la
composizione del mezzo di coltura
(consumando sostanze e producendo
metaboliti e tossine che concorrono alla
variazione della composizione del terreno).
STERILIZZAZIONE
Il terreno di coltura, come anche i
contenitori (capsule Petri, beute o tubi) e
gli strumenti (bisturi, lamette, pinzette)
vengono autoclavati in umido a 120°C a 2
atm per 15-20 minuti.
Gli strumenti all’atto dell’utilizzo vengono ulteriormente
sterilizzati mediante lavaggio con etanolo al 70% o sodio
ipoclorito (candeggina) a 1-2 % per alcuni secondi.
Sterilizzazione
del materiale vegetale
AGENTE
CONCENTRAZIONE
TEMPO DI DISINFEZIONE
Etanolo
Ipoclorito
H 2 O2
AgNO3
HgCl2
Antibiotici
70 - 95 %
5 - 15 %
3 - 12 %
1 %
0.1 - 1 %
4 - 5 mg/l
pochi secondi - 2 minuti
5 - 30 minuti
5 - 15 minuti
5 - 30 minuti
2 - 10 minuti
30 - 60 minuti
Motore e pre-filtri
Lampada UV
Filtri 0,2 µm
Ripiano sterilizzabile
Condizioni di Crescita
Temperatura: 18-25°C;
Illuminazione: almeno 200 µE m-2 s-1;
Fotoperiodo: in genere 16 h di luce / 8 ore di buio
Una proprietà importante dei terreni nutritivi è il
pH.
Il pH del suolo può influire sull’accrescimento delle
piante e dei microrganismi.
Lo sviluppo delle radici è favorito a valori di pH
leggermente acidi (da 5.5 a 6.5)
I funghi sono predominanti nei suoli con valori di
pH acidi
I batteri si sviluppano maggiormente nei suoli con
valori di pH alcalini
Influenza del pH sulla disponibilità degli elementi nutritivi
Il pH è fondamentale
per mantenere lo
stato di solubilità
degli elementi e
ottimizzare i processi
di scambio fra le
radici e la soluzione
nutritiva.
A valori di pH più
basso diventano più
solubili i sali presenti
nel suolo come
carbonati, solfati e
fosfati facilitandone
l’assorbimento da
parte delle radici.
pH del terreno
Colture
•
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Colture
: come si fa?
Colture
’
Colture
Problemi delle colture tradizionali:
Problemi delle colture tradizionali:
Grazie per la cortese attenzione
