applicazione della mas

MAS
MARKER ASSISTED
SELECTION
SELEZIONE ASSISTITA
DEI MARCATORI
Carmine Correale
CHE COS’E’
La Selezione Assistita dei Marcatori (MAS –
Marker Assisted Selection) è una tecnica
che accelera e semplifica la selezione delle
migliori caratteristiche delle piante attraverso
incroci ripetuti.
CHE COS’E’
Si fonda sul principio che la diversità
biologica presente all’interno di una stessa
specie offre la possibilità di individuare
varietà compatibili con quelle di interesse
commerciale, in grado di esprimere
caratteristiche particolari.
CHE COS’E’
La Selezione Assistita dei Marcatori (MAS)
è, dunque, un modo per accelerare i
processi di selezione tradizionali (che la
natura, da sola, non è in grado di compiere
o impiegherebbe un tempo lunghissimo per
riuscirci) utilizzando le conoscenze di
genetica e biologia molecolare.
CHE COS’E’
Tale tecnica si è dimostrata particolarmente
utile per selezionare varietà di diverse
specie vegetali con accresciute capacità
produttive, maggior resistenza agli attacchi
parassitari, maggior tolleranza alla salinità o
con migliorate qualità nutritive.
COME FUNZIONA
LA MAS
COME FUNZIONA
Tutti gli organismi viventi trasmettono alla
progenie delle caratteristiche specifiche che
sono codificate nel materiale genetico,
costituito da una o due catene di DNA (acido
desossiribonucleico) o RNA (acido
ribonucleico).
COME FUNZIONA
Con la mappatura genetica e l’applicazione
di tecniche di biologia molecolare, è
possibile individuare ed, eventualmente,
isolare i geni che codificano particolari
caratteri e associarli a determinate
sequenze nucleotidiche che si trovano prima
e dopo di loro lunga la catena di DNA e che
nel corso della riproduzione vengono
trasferite assieme ai geni cui sono
associate.
COME FUNZIONA
Questo processo di incrocio mirato viene
ripetuto fino a che la sequenza nucleotidica
non risulti stabilmente inclusa nel genoma
della nuova varietà (introgressione).
COME FUNZIONA
Grazie alla MAS è possibile dimezzare i
tempi richiesti dalle tradizionali tecniche di
ibridazione, basate sulla selezione
“fenotipica” (il risultato dell’interazione delle
informazioni ereditarie con l’ambiente
circostante) degli individui adulti. Si è inoltre
dimostrata particolarmente adatta per
intervenire sul trasferimento di caratteri
poligenici, regolati cioè dall’azione congiunta
di più geni.
DIFFERENZE TRA MAS E OGM
DIFFERENZE TRA MAS E OGM
Le varietà prodotte con l’applicazione della
MAS non contengono frammenti di DNA
estraneo alla specie cui appartengono dal
momento che l’introgressione dei caratteri
avviene tramite riproduzione sessuata e per
semplice modifica dei caratteri di uno stesso
gene. Ciò significa che il numero e le
disposizioni dei nucleotidi lungo la catena
del DNA è identica agli individui
appartenenti alla varietà di partenza.
DIFFERENZE TRA MAS E OGM
Al contrario, per creare un OGM è
necessario “bombardare” colture cellulari
della specie che si vuole modificare con un
“pacchetto” di materiale ereditario, costituito
dal gene di interesse, accompagnato da
geni che ne regolano l’attività (promoters).
DIFFERENZE TRA MAS E OGM
In diversi casi, inoltre, vengono anche
aggiunti alcuni geni che esprimono la
resistenza a specifici antibiotici e che hanno
l’unica funzione di agevolare il processo di
selezione delle cellule che si vanno a
trasformare.
DIFFERENZE TRA MAS E OGM
Dopo aver bombardato la coltura cellulare
con il pacchetto transgenico, è sufficiente
esporla agli antibiotici di cui si è indotta
resistenza per uccidere tutte le cellule che
non hanno incluso nel loro DNA i geni
esogeni.
DIFFERENZE TRA MAS E OGM
Anche se il materiale genetico aggiunto al
DNA ricevente rappresenta percentuali
trascurabili, gli OGM presentano un numero
di geni superiore a quello del DNA di
partenza ed una diversa sequenza
nucleotidica.
DIFFERENZE TRA MAS E OGM
Gli effetti di ciò sono difficilmente prevedibili
dal momento che non sono conosciuti gli
effetti di interazione tra geni diversi nonché
le possibilità che l’inclusione casuale del
transgene in un diverso genoma possa
attivare, sopprimere o modificare l’azione di
altri geni.
DIFFERENZE TRA MAS E OGM
L’ingestione di OGM che contengono anche
i geni di resistenza agli antibiotici, inoltre,
espone l’organismo al rischio che frammenti
di DNA transgenico vengano inclusi nel
genoma dei batteri gastrici ed intestinali
degli animali, uomo incluso, rendendoli
immuni agli antibiotici.
DIFFERENZE TRA MAS E OGM
Nel caso in cui l’organismo venisse
attaccato da batteri patogeni l’ibridazione
con la flora batterica endogena potrebbe
finire per creare ceppi patogeni resistenti,
che finirebbero per rendere inefficaci i
trattamenti terapeutici con gli antibiotici
tradizionali.
APPLICAZIONE
DELLA MAS
APPLICAZIONE DELLA MAS
La selezione assistita con l’ausilio di marker
molecolari viene praticata con grande
successo da ben prima dell’avvento degli
OGM e con risultati decisamente più
incoraggianti e meno controversi addirittura
in diversi Paesi in Via di Sviluppo.
APPLICAZIONE DELLA MAS
La MAS contro gli stress biotici
(biologici)
Gli stress biotici o biologici - come virus,
funghi, batteri, erbe infestanti e insetti costituiscono un grande limite alla
produttività agricola. Dal punto di vista sia
economico che ecologico la modalità più
vantaggiosa per controllare questi fattori è lo
sviluppo di varietà agricole resistenti.
APPLICAZIONE DELLA MAS
La MAS contro gli stress abiotici
(fisici e chimici)
Gli stress abiotici come la siccità, l’eccesso di
salinità nel suolo o gli allagamenti sono una delle
maggiori sfide per una produzione sostenibile del
cibo. I cambiamenti climatici in atto accentueranno
ulteriormente questi problemi, rendendo le colture
resistenti agli stress abiotici un elemento chiave
per il futuro.
APPLICAZIONE DELLA MAS
La MAS viene considerata una tecnica
potenzialmente in grado di facilitare lo
sviluppo di colture tolleranti agli stress
abiotici; tuttavia, sebbene il numero di
marcatori relativi alla tolleranza agli stress
abiotici sia cresciuto negli ultimi anni, al
momento solo pochi di questi sono stati
applicati con successo nei programmi
pubblici di miglioramento genetico.
APPLICAZIONE DELLA MAS
La MAS per i tratti relativi alla qualità
La selezione di colture migliorate nei tratti relativi
alla qualità, come ad esempio un maggiore
contenuto proteico, sta guadagnando importanza
sia nei Paesi sviluppati che in quelli in via di
sviluppo. L’avvento delle tecniche di marcatura
molecolare rende possibile “marcare” i geni che
conferiscono i tratti desiderabili e velocizzare il
processo di selezione.
La MAS può sfruttare la naturale variabilità
genetica dei livelli di micronutrienti ed è
attualmente utilizzata per selezionare
concentrazioni maggiori di provitamina A, ferro e
zinco in diverse colture.
APPLICAZIONE DELLA MAS
Oltre alle varietà giunte alla fase di
commercializzazione (riso, orzo, fagioli, grano, miglio,
soia, mais e pomodoro) la ricerca sulle possibili
applicazioni della MAS riguarda patate, patate dolci,
cacao, banane, canna da zucchero e diverse
leguminose.
Nuovi strumenti e tecnologie stanno rendendo la MAS
sempre più basata sull’intero genoma, piuttosto che
solo su piccoli segmenti e, dato che il numero di
colture con genomi completamente sequenziati sta
crescendo con regolarità, ci si attende che nel
prossimo futuro l’applicazione della MAS si diffonda
ulteriormente.
CONCLUSIONI
CONCLUSIONI
In conclusione la MAS:
è amica dell'ambiente
non genera problemi di contaminazione
ambientale
non genera conflitti sociali
accelera e semplifica la selezione delle
migliori caratteristiche delle piante
offre i vantaggi dell'innovazione genetica
CONCLUSIONI
In conclusione la MAS:
non ha le controindicazioni tipiche degli
OGM
offre risultati più incoraggianti e meno
controversi degli OGM
le varietà selezionate non sono coperte da
brevetto industriale
costa meno
ALTRE TECNICHE
DI SELEZIONE
ALTRE TECNICHE DI SELEZIONE
Impollinazione incrociata
E’ la tecnica tradizionale già utilizzata nel
XIX secolo. Si prelevano le antere maschili
col polline che poi vengono fatte incontrare
con gli stami delle piante madri per ottenere
una nuova varietà.
ALTRE TECNICHE DI SELEZIONE
Cisgenica
Tecnica simile a quella del DNA
ricombinante (OGM), utilizza solo geni
appartenenti alla stessa specie. Imita la
selezione naturale favorendo la velocità di
miglioramento genetico.
ALTRE TECNICHE DI SELEZIONE
Radioattività
Usata negli anni ’50, modifica il patrimonio
genetico delle piante bombardandole con
radiazioni in modo da favorire la produzione
di mutanti tra cui selezionare quelli
interessati.
ALTRE TECNICHE DI SELEZIONE
Accelerated Yield Tech
Un insieme di tecniche che mira a
ottimizzare la velocità di nascita di nuove
varietà e a ricavare informazioni per
selezionare le varietà che sembrano
promettere meglio.
ALTRE TECNICHE DI SELEZIONE
Selezione del seme con laser
Nella LASS (Laser Assisted Seed Selection)
si preleva tessuto dal seme in modo da
valutare in anticipo se un certo carattere è
già presente e si valutano così le
caratteristiche della pianta.
ALTRE TECNICHE DI SELEZIONE
Gene shuffling
Sviluppata a partire dagli anni ’90, questa
tecnologia mira ad aumentare l’attività dei
geni ritenuti interessanti.