Colture di tessuti vegetali
La coltura di tessuti e di cellule vegetali consiste nella crescita sterile e nella espansione di cellule, tessuti e organi vegetali in vitro. Le cellule vegetali coltivate nei terreni nutritivi in un ambiente artificiale possono essere usate per la propagazione clonale su larga scala, per produrre più rapidamente piante mature e prive di malattie. I materiali vegetali uniformi e di elevata qualità possono essere rapidamente propagati per applicazioni di ingegneria genetica molecolare, allevamento di piante, produzione orticola e conservazione ambientale. Tali materiali possono essere utilizzati anche per la ricerca sulle piante, l’algologia e la ricerca farmaceutica.
In molti dei comuni processi di coltura di cellule vegetali, quali coltura di semi, meristemi, calli, gemme ed altro, i tessuti vengono posti su un substrato a base di gel come Murashige e Skoog (spesso chiamato terreno MS, MSO o MS0) o nel terreno Gamborg B5. I tessuti possono anche essere messi in un terreno liquido, come avviene nel caso di colture di cellule in sospensione La formulazione dei terreni di coltura per le piante può includere macronutrienti, micronutrienti, vitamine e supplementi organici, aminoacidi e integratori di azoto, ormoni e regolatori della crescita delle piante (PGR) e varierà a seconda delle esigenze specifiche della pianta.
I recenti progressi ottenuti nella bioingegneria e nella ricerca sulle piante hanno contribuito a migliorare i processi della coltura di tessuti e cellule vegetali.
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Selezione dei patogeni vegetali per la conservazione delle specie
Una contaminazione microbica può essere introdotta in qualsiasi fase del processo di coltura dei tessuti e può portare ad effetti disastrosi sugli sforzi di conservazione delle specie cruciali. Con le specie vegetali in via di estinzione, minacciate e rare, si utilizzano meticolose tecniche di coltura tissutale per riprodurre i materiali rapidamente, con un alto coefficiente di moltiplicazione e una rapida espansione a partire da campioni di piante limitati. La selezione dei patogeni può prevenire perdite significative nei sistemi di micropropagazione, migliorando l'efficienza e la qualità della produzione a supporto degli sforzi per la conservazione. I terreni per la coltura di tessuti vegetali che consentono la selezione dei patogeni possono aiutare a diagnosticare, trattare o prevenire future contaminazioni e facilitare una produzione più rapida di piante mature e prive di malattie.
Regolatori di crescita delle piante ottimizzati per lo sviluppo farmaceutico
I metaboliti secondari delle piante sono costituiti da composti fitochimici complessi che forniscono funzioni protettive o non essenziali alle piante, ma che possono avere un significativo valore medicinale per l'uomo. Se applicati nella fase di sviluppo adeguata, gli elicitori come i regolatori di crescita delle piante (PGR) possono supportare la crescita cellulare e innescare percorsi metabolici secondari che stimolano le risposte regolatorie delle piante alla sintesi di fenoli e flavonoidi. I prodotti di origine vegetale come aromi, fragranze, alcaloidi, pigmenti e prodotti farmaceutici posseggono un enorme valore. Le tecniche di coltura dei tessuti vegetali forniscono modalità di produzione convenienti, sostenibili e controllate di tali prodotti, riducendo i tempi di commercializzazione accelerando le applicazioni commerciali.
Isolamento e coltura di protoplasti per il miglioramento dei raccolti
Le tecniche di coltura dei tessuti vegetali vengono utilizzate per il miglioramento genetico delle piante volto a soddisfare la crescente domanda alimentare a livello mondiale. L'isolamento e la coltura dei protoplasti consentono ai selezionatori di superare le difficoltà dell'allevamento tradizionale e di facilitare il trasferimento genico, per testare le caratteristiche desiderabili. I protoplasti sono cellule prive di parete cellulare e possono essere utilizzati nei sistemi di coltura dei tessuti vegetali per rigenerare intere piante a partire da una singola cellula. Gli sforzi destinati a migliorare le colture in termini di qualità, quantità ed efficienza di produzione dei raccolti possono assicurarsi gli ibridi desiderati grazie alla fusione, all'isolamento e alla coltura dei protoplasti, bypassando i problemi di incompatibilità tipici della selezione vegetale tradizionale.
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