BIOTECNOLOGIE VEGETALI

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Costanza Clemente
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1 BIOTECNOLOGIE VEGETALI

Colture in vitro Le tecniche di coltura in vitro consentono di coltivare cellule, tessuti e organi vegetali per la ricerca di base e per scopi applicativi RICERCA DI BASE In

2 Colture in vitro Le tecniche di coltura in vitro consentono di coltivare cellule, tessuti e organi vegetali per la ricerca di base e per scopi applicativi RICERCA DI BASE In natura le condizioni ambientali variano nello spazio e nel tempo interagendo tra loro in modo complesso e difficilmente interpretabile in vitro variazione di un fattore alla volta

3 Colture in vitro Le tecniche di coltura in vitro consentono di coltivare cellule, tessuti e organi vegetali per la ricerca di base e per scopi applicativi SCOPI APPLICATIVI L estrazione diretta dei metaboliti di interesse dalla pianta può risultare problematica se la specie è: rara di difficile coltivazione a crescita lenta colture in vitro come fabbriche di sostanze utili per l industria farmaceutica, agroalimentare, cosmetica, ecc.

4 Colture in vitro Le tecniche di coltura in vitro consentono di coltivare cellule, tessuti e organi vegetali per la ricerca di base e per scopi applicativi TERRENI DI COLTURA Microelementi Macroelementi Vitamine Zuccheri

5 Colture in vitro Le tecniche di coltura in vitro consentono di coltivare cellule, tessuti e organi vegetali per la ricerca di base e per scopi applicativi TERRENI DI COLTURA STERILITÀ AUTOCLAVE CAPPA BIOLOGICA PIASTRE PETRI

ricerca di base e per scopi applicativi TERRENI DI COLTURA

6 Colture in vitro Le tecniche di coltura in vitro consentono di coltivare cellule, tessuti e organi vegetali per la ricerca di base e per scopi applicativi TERRENI DI COLTURA STERILITÀ PARAMETRI CHIMICO-FISICI CONTROLLATI (luce, temperatura, ph )

7 Colture cellulari PRELIEVO DEGLI ESPIANTI STERILIZZAZIONE INOCULO IN MEZZO CALLOGENICO PIANTA ESPIANTI FOGLIARI ESPIANTI CAULINARI CALLOGENESI CALLOGENESI CALLO INOCULO IN MEZZO LIQUIDO SOSPENSIONE CELLULARE

cellula-, tessuto- o organo-specifiche Questi metaboliti possono essere

8 Colture di organi Non sempre le cellule in coltura, indifferenziate, producono i metaboliti di interesse, alcune vie biosintetiche sono cellula-, tessuto- o organo-specifiche Questi metaboliti possono essere prodotti da organi rigenerati in vitro GERMOGLI CAULOGENESI RIZOGENESI RADICI

9 Biotecnologie vegetali Uso di regolatori di crescita Condizioni colturali Uso di elicitori (biotici o abiotici) Bioingegneria INCREMENTO DELLA PRODUZIONE DI METABOLITI SECONDARI

10 ELICITORI STRESS PRODUZIONE DI MOLECOLE DI DIFESA IN SISTEMI in vitro GLI ELICITORI MIMANO L EFFETTO DEGLI STRESS INDUCENDO RISPOSTE DI DIFESA

11 ELICITORI Acido salicilico Acido jasmonico Metiljasmonato Chitosano Oligogalatturonidi Mannani ELICITORE (BIOTICO O ABIOTICO) PRODUZIONE DI MOLECOLE DI DIFESA

12 N-acetilglucosamina Chitina e chitosano Legame β (1-4) Chitina CHITINA Parziale deacetilazione Chitosano CHITOSANO D-glucosamina Idrolisi chimica o enzimatica N-acetilglucosamina Oligosaccaridi del chitosano (COS) Oligosaccaridi del chitosano (COS)

13 Hypericum perforatum Hypericum perforatum è una pianta perenne, erbacea appartenente alla famiglia delle Hypericaceae, genere Hypericum È una pianta officinale nota per le sue proprietà antidepressive È di origine europea ma oggi diffusa in Asia occidentale, Nord Africa ed è coltivata in molte parti del mondo, soprattutto in Nord America e in Australia

14 Hypericum perforatum Erba di San Giovanni o scacciadiavoli

immagazzinano sostanze chimiche di grande interesse

15 Hypericum perforatum Globuli neri I globuli neri e le ghiandole traslucide sono strutture secretorie che immagazzinano sostanze chimiche di grande interesse farmacologico: ipericina, iperforina e oli essenziali. Ghiandole traslucide

16 Molecole bioattive di Hypericum perforatum Proantocianidine Biflavoni Fluoroglucinoli Oli essenziali Naftodiantroni Fenilpropani Flavonoidi Xantoni

Xantoni: molecole bioattive della radice ξανθός = giallo Prodotti da piante, alcuni licheni, funghi e batteri Composti fenolici non flavonoidici

17 Xantoni: molecole bioattive della radice ξανθός = giallo Prodotti da piante, alcuni licheni, funghi e batteri Composti fenolici non flavonoidici Sintetizzati attraverso la via biosintetica dei fenilpropanoidi 9H-xanten-9-one ATTIVITÀ Antiossidante Diuretica Antitumorale Antifungina Antibatterica

18 Via biosintetica dei fenilpropanoidi Fenilalanina PAL Benzoil-CoA 4-cumaroil-CoA 3 malonil-coa + BPS Acido trans-cinnamico CHS + 3 malonil-coa Benzofenone Calcone XANTONI FLAVONOIDI

19 Variazione concentrazione-dipendente della produzione di xantoni e dell attività antifungina in colture di radici di Hypericum perforatum Estrazione Tempo (giorni) Analisi chimiche (HPLC) Attività antifungina

20 2,53 2,53 2,53 2,53 2,53 4,48 4,65 Concentrazione (mg/g DW) 11,64 27,66 30,82 Xantoni totali Controllo Elicitato COS 50 mg/l COS 100 mg/l COS 200 mg/l COS 400 mg/l COS 800 mg/l

21 0,36 0,33 0,37 0,37 0,14 0,69 0,37 1,07 0,17 0,19 0,49 1,09 1,38 1,19 1,35 1,30 1,11 Xanthone concentration (mg/g DW) 1,95 1,71 1,95 2,46 3,28 5,08 5,21 5,64 6,09 6,50 7,06 7,49 7,55 7,85 9 Singoli xantoni Controllo COS 50 COS 100 COS 200 COS 400 COS 800

22 ATTIVITÀ ANTIFUNGINA Campioni Microsporum gypseum DSM 3824 Trichophyton mentagrophytes DSM 4870 Candida albicans ATCC MIC 80 µg/ml MIC 100 µg/ml MIC 80 µg/ml MIC 100 µg/ml MIC 50 µg/ml MIC 100 µg/ml Controllo COS 50 mg/l COS 100 mg/l COS 200 mg/l COS 400 mg/l Fluconazolo MIC = Minima Concentrazione Inibente

23 Determinazione dell espressione dei geni fenilalanina ammonio liasi (PAL), benzofenone sintasi (BPS) e calcone sintasi (CHS) Estrazione dell RNA totale Retrotrascrizione cdna qpcr Metodo di quantificazione 2 -ΔΔCT giorno giorno

24 Determinazione dell espressione dei geni fenilalanina ammonio liasi (PAL), benzofenone sintasi (BPS) e calcone sintasi (CHS) 100 Fenilalanina 10 PAL 2 -ΔΔCT PAL BPS CHS Acido trans-cinnamico 1 6 ore 16 ore BPS CHS XANTONI FLAVONOIDI 0,1 Tempo (ore)

27 GRAZIE PER L ATTENZIONE

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