Il 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 MAISAumento 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.

AZIONI

Miglioramento 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 se

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.


GENETICO DEL MAISIbridazione

varietale

• Variante della selezione

massale;

• La progenie della singola spiga

è allevata individualmente;

• Sposta la valutazione

dall’individuo alla sua

discendenza.


GENETICO DEL MAISSelezione fila spiga


GENETICO DEL MAISSelezione entro e tra

linee

Se la discendenza rriva da

autofecondazione che permettedi

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


DEL MAISIbridi

TECNICHE DI AUTOFECONDAZIONE

MIFLIORAMENTO

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.


GENETICO DEL MAISIbridi 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


DEL MAISIbridi a 4 o 3 vie

SCHEMA IBRIDI

Linee pure

Ibrido semplice

Ibrido

doppio

= 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.


GENETICO DEL MAISVarietà sintetiche

SELEZIONE MASSALE

ECOTIPI

MIGLIORAMENTO

GENETICO

Lavoro in campo

MAIS TRASGENICI

Piante trasgeniche: piante a cui sono stati

inseriti e genoma geni estranei 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 GENE

identificato

e isolato

Replicazione

del geneGene inseriro nel

“ti plasmid”

Particelle oro

coperte 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 trasformate

selezionate

con marcatore

Cellule

schermate per

trasgene

Pianta trasgenica

rigenerata 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

Ibrido

doppio

= seme

= impollinazione

TOSSINA BTEndotossina prodotta da Bacillun

Thuringiensis:

• Il pesticida più ampiamente utilizzato da

circo 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.

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Il miglioramento genetico