SETTORE AGRO - ALIMENTARE
Nel settore agro-alimentare l’impiego degli OGM mira all’ottenimento di piante che esprimano nuove caratteristiche quali:
· Resistenza ai patogeni ed ai parassiti;
· Tolleranza agli erbicidi;
· Resistenza a virus patogeni;
· Miglioramento delle caratteristiche nutrizionali;
· Aumento della conservabilità;
· Maschio-sterilità e recupero della fertilità.
Resistenza agli insetti nocivi
La produzione di piante resistenti all’attacco degli insetti è particolarmente desiderabile per più motivi legati alla possibilità di evitare l’impiego degli insetticidi. La resistenza si ottiene facendo produrre alla pianta una proteina tossica per diversi insetti e innocua per l’uomo, gli animali e altri insetti non nocivi;questa tossina viene naturalmente prodotta da un batterio ampiamente diffuso nel terreno (Bacillus thuringiensis). Questo batterio possiede un gene (Bt) che codifica per la proteina Cry, che è in grado di legarsi selettivamente a specifici recettori che si trovano nell’epitelio intestinale delle larve di alcune specie di insetti. L’epitelio intestinale viene distrutto a causa del legame tra la proteina e i recettori.
Esistono diversi tipi di proteine Cry che hanno azione su diverse specie di insetti.
Per conferire ad una specie vegetale il carattere di resistenza nei confronti di un particolare tipo di insetto si deve introdurre nel suo menoma il gene che codifica per la tossina Cry attiva contro quell’insetto. Uno dei primi prodotti con queste caratteristiche, autorizzato per l’uso in diversi Paesi del mondo, è rappresentato da un nuovo tipo di mais transgenico che lo rende altamente resistente agli attacchi di un insetto devastatore chiamato piralide.
La coltivazione su larga scala di mais, cotone e patate con geni Bt è iniziata in Australia, Canada e Argentina. La tossina prodotta dal gene Bt è stata sperimentata anche su pioppo, melanzana, tabacco e soia.
Tolleranza agli erbicidi
Gli erbicidi non sono molto selettivi in quanto agiscono alterando processi fisiologici caratteristici delle piante e quindi, sebbene più attivi verso le erbe infestanti, danneggiano in parte anche le piante agricole. Sono state pertanto prodotte piante transgeniche resistenti a erbicidi. In alcuni di questi erbicidi è presente il glifosato, un principio attivo. In condizioni normali organismi vegetali, batteri e funghi producono l’enzima EPSPS indispensabile per la sintesi di alcuni amminoacidi. L’azione erbicida del glifosato è dovuta al fatto che esso, essendo molto simile al substrato del EPSPS, è in grado di inibirlo. La tolleranza al glifosato è ottenuta inserendo una variante dell’enzima EPSPS ottenuta da un ceppo di A. tumefaciens resistente al glifosato. Tale variante ha la caratteristica di essere poco inibita dal glifosato. In presenza di erbicida la pianta geneticamente modificata sopravvive perché l’attività della variante dell’enzima EPSPS è sufficiente a rimpiazzare l’EPSPS endogeno, inibito dall’erbicida. Tra le piante così ingegnerizzate sono da segnalare cotone, mais soia e barbabietola.
Tolleranza al glufosinato d’ammonio
Il glufosinato d’ammonio è un composto che in natura viene prodotto da due specie di attinomiceti (microrganismi filamentosi che vivono nel suolo dove svolgono funzioni quali la degradazione di sostanze organiche). L’azione erbicida del glufosinato è dovuta la fatto che esso è un inibitore dell’enzima glutammica sintetasi che permette la detossificazione dell’ammoniaca. In questo modo l’erbicida blocca il metabolismo delle cellule vegetali. La tolleranza al glufosinato si ottiene inserendo nelle colture un gene (gene pat o gene bar), il quale codifica per un enzima che inattiva chimicamente il glufosinato. In alcuni casi il gene che provoca tolleranza all’erbicida deriva dalle stesse piante.
Resistenza alle malattie infettiva (virali, batteriche, fungine)
I risultati più promettenti si sono per ora ottenuti trasferendo la resistenza alle malattie virali. Uno dei meccanismi per ottenere questo tipo di resistenza prevede la produzione di piante che esprimono il gene virale che codifica per la proteina principale del guscio del virus (capside): verosimilmente, la presenza di questa proteina nella cellula vegetale interferisce con la penetrazione e la replicazione dei virus infettanti nella cellula stessa. Il meccanismo con cui si instaura la protezione non è chiaro. Sono state, ad esempio, già prodotte piante transgeniche di pomodoro, di patata, di melone, di riso,e di tabacco, che resistono alle infezioni da parte di specifici virus.
Altri esperimenti sono stati condotti per produrre piante transgeniche resistenti a batteri e funghi patogeni: per esempio è stato possibile far produrre alla pianta del tabacco un gene per l’espressione dell’enzima che conferisce resistenza all’infezione da parte del batterio Pseudomonas syringae poiché degrada la tossina prodotta dal batterio.
- Qualità nutrizionali:
con modificazioni genetiche si sono ottenute piante con maggior contenuto di amminoacidi, minerali, vitamine o con una composizione lipidica modificata .Un esempio di questo tipo di modificazioni è il riso Golden Rice, capace di sintetizzare la vitamina A
- Qualità commerciale:
un esempio di modifiche genetiche con questa finalità è il pomodoro FLAVR SAVR in cui è stato introdotto il gene la cui espressione blocca l’attività del gene naturale dell’enzima responsabile del rammollimento in maturazione. In questo modo il pomodoro può essere raccolto più tardi e si conserva per maggior tempo mantenendo inalterato il suo gusto.
Resistenza agli stress ambientali per lo sfruttamento delle terre marginali
Sono in corso numerosi studi per la produzione di piante transgeniche resistenti ai diversi stress ambientali (tolleranza alla siccità, alla salinità dell’acqua, alle basse temperature,…)in modo da ridurre le perdite di produzione, me soprattutto di estendere la loro coltivazione a quelle terre, cosiddette “marginali”, che attualmente non sono coltivabili o perché troppo ricche di sali o ad altissimo rischio di siccità o ancora sottoposte ad altre avversità ambientali. Ad esempio, sono già state individuate particolari varietà di piante che possono essere irrigate con l’acqua di mare, quali cotone, meloni e verdure varie; i geni responsabili di questa caratteristica sono stati identificati e sono in corso ricerche per farli esprimere in altre varietà di vegetali agricoli.
Produzione di nuove varietà (colorazioni) di fiori
L’industria della floricoltura ha iniziato a sperimentare le tecniche del DNA ricombinante per ottenere nuove varietà di fiori con caratteristiche diverse (come nuove varietà di colori). I primi esperimenti sono stati condotti sulle petunie, sia inserendo geni per l’espressione di RNA antisenso, allo scopo di inibire un enzima che produce il pigmento del fiore (l’antocianina) al fine di ottenere fiori bianchi sia inserendo un gene che produce un enzima capace di potenziare le biosintesi dell’antocianina al fine di ottenere una colorazione più intensa.