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16.1 INTRODUZIONE Figura 16.1 Campi di applicazione delle colture in vitro nel miglioramento genetico delle piante e nell’attività vivaistica.
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16.2 MICROPROPAGAZIONE A B Figura 16.2
Panoramica di una camera di crescita (A) e particolare di vasi contenenti espianti vegetali al termine di una subcultura di proliferazione (B).
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16.2 MICROPROPAGAZIONE Figura 16.3 Modelli di rigenerazione in vitro
secondo A. Standardi et al. (1999).
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16.2 MICROPROPAGAZIONE A B D C E Figura 16.4
Esempi di organogenesi ed embriogenesi diretta e indiretta, rispettivamente in giglio (A-C) e in melo (D-E) (foto: A. Standardi).
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16.2 MICROPROPAGAZIONE PROPAGAZIONE PER GERMOGLI ASCELLARI Figura 16.5
Schema di micropropagazione con espianti di diversa natura (fonte: A. Standardi).
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16.2 MICROPROPAGAZIONE PROPAGAZIONE PER GERMOGLI ASCELLARI A B C
Figura 16.6 Propagazione in vitro: dal germoglio iniziale alla plantula radicata. Fasi di allestimento (A), proliferazione (B) e radicazione (C) del portinnesto M26 di melo.
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16.2 MICROPROPAGAZIONE ORGANOGENESI Figura 16.7
Dosaggi di citochinine e auxine in relazione alle esigenze (emissione di germogli o radici oppure alla produzione di callo) della coltura in vitro.
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16.2 MICROPROPAGAZIONE ORGANOGENESI A B Figura 16.8
Processi di caulogenesi e rizogenesi a partire, rispettivamente, da callo di ginestrino (organogenesi indiretta) (A) e da tessuti fogliari di melo (organogenesi diretta) (B) (foto: A. Standardi).
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16.2 MICROPROPAGAZIONE EMBRIOGENESI Figura 16.9
Fasi dell’embriogenesi somatica.
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16.2 MICROPROPAGAZIONE EMBRIOGENESI Figura 16.10
Formazioni embrioidiche riconducibili agli stadi a sfera, cuore e torpedo.
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16.2 MICROPROPAGAZIONE EMBRIOGENESI A B Figura 16.11a
Fasi dell’embriogenesi somatica in carota. Figura 16.11b Callo con strutture embrioidiche (A) ed embrione somatico maturo di erba medica (B).
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E SOSPENSIONI CELLULARI
16.3 COLTURE DI CALLI E SOSPENSIONI CELLULARI A B C Figura 16.12 Coltura di calli su piastra Petri (A) e particolari di espianto in fase di formazione del callo (B) e di callo in fase di proliferazione (C).
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E SOSPENSIONI CELLULARI
16.3 COLTURE DI CALLI E SOSPENSIONI CELLULARI A B C Figura 16.13 Sospensione cellulare: beuta con sospensione liquida (A), piastra con sospensione concentrata (B) e particolare degli aggregati cellulari del callo (C).
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E SOSPENSIONI CELLULARI
16.3 COLTURE DI CALLI E SOSPENSIONI CELLULARI Figura 16.14 Fasi per l’ottenimento di colture cellulari in sospensione (modificata da: E.F. George, 1993).
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E SOSPENSIONI CELLULARI
16.3 COLTURE DI CALLI E SOSPENSIONI CELLULARI Figura 16.15 Curva di crescita di una sospensione cellulare.
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E SOSPENSIONI CELLULARI
16.3 COLTURE DI CALLI E SOSPENSIONI CELLULARI METABOLITI SECONDARI Figura 16.16 Strutture di alcaloidi biologicamente attivi e piante che li producono (fonte: T.M. Kutchan, 1995).
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16.4 VARIAZIONE SOMACLONALE
Tabella 16.1 Varianti somaclonali isolate in mais ed erba medica.
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16.4 VARIAZIONE SOMACLONALE
Figura 16.17 Ottenimento di calli chimerici e rigenerazione di mutanti.
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16.4 VARIAZIONE SOMACLONALE
Figura 16.18 Livello di variabilità genetica nelle piante rigenerate in relazione al tipo di espianto.
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16.4 VARIAZIONE SOMACLONALE
Tabella 16.2 Varianti somaclonali riguardanti la resistenza a stress biotici originatisi durante la coltura in vitro nelle piante da frutto (modificato da: F.A. Hammershlag, 1992).
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16.4 VARIAZIONE SOMACLONALE
B C D E F G Figura 16.19 (A) Uniformità dei profili RAPD generati con il primer OP-P7 impiegando DNA genomico isolato dalle plantule rigenerate mediante ABP e subcololturate per 12 mesi. (B-G) Variabilità dei profili RAPD generati da diversi primer 10-mer impiegando DNA genomico isolato da alcune delle plantule rigenerate mediante ISE.
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RECUPERO IN VITRO DI EMBRIONI
16.5 EMBRYO RESCUE: RECUPERO IN VITRO DI EMBRIONI Figura 16.20 Embryo rescue: esempio di recupero in vitro di embrioni di Poa pratensis indotti in vivo mediante trattamenti auxinici.
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MEDIANTE FUSIONE DI PROTOPLASTI
16.5 IBRIDAZIONE SOMATICA MEDIANTE FUSIONE DI PROTOPLASTI Figura 16.21 Schema di ibridazione somatica: isolamento e fusione dei protoplasti, riconoscimento degli eterocarionti, proliferazione del callo e rigenerazione delle piante anfidiploidi.
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MEDIANTE FUSIONE DI PROTOPLASTI
16.5 IBRIDAZIONE SOMATICA MEDIANTE FUSIONE DI PROTOPLASTI Figura 16.22 Rappresentazione schematica dei prodotti di fusione ottenibili con l’ibridazione somatica.
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MEDIANTE FUSIONE DI PROTOPLASTI
16.5 IBRIDAZIONE SOMATICA MEDIANTE FUSIONE DI PROTOPLASTI Figura 16.23 Ibridazione somatica tra M. sativa e M. arborea usando protoplasti isolati da callo o sospensione cellulare e protoplasti isolati da mesofillo fogliare. (A-D) fusione dei protoplasti; (E) protoplasti da mesofillo; (F) protoplasti da callo; (G) prodotto di fusione con fluorescenza rossa (cloroplasti) e giallo-verde (FITC); (H) microcallo; (I) plantula rigenerata; (L) analisi isoenzimatica delle esterasi nelle linee parentali e nell’ibrido somatico (foto: S. Arcioni). A B C D E F G H I L
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MEDIANTE FUSIONE DI PROTOPLASTI
16.5 IBRIDAZIONE SOMATICA MEDIANTE FUSIONE DI PROTOPLASTI Tabella 16.3 Condizioni di reazione per l’isolamento di protoplasti in tabacco e nei cereali.
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MEDIANTE FUSIONE DI PROTOPLASTI
16.5 IBRIDAZIONE SOMATICA MEDIANTE FUSIONE DI PROTOPLASTI COLTURE IN VITRO F. K. SKOOG E T. MURASHIGE Figura 16.24 Folke K. Skoog ( ).
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16.6 OTTENIMENTO DI APLOIDI MEDIANTE ANDROGENESI E GINOGENESI
Figura 16.25 Rappresentazione schematica della coltura di antere per l’ottenimento di piante omozigoti.
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16.6 OTTENIMENTO DI APLOIDI MEDIANTE ANDROGENESI E GINOGENESI
Figura 16.26 Modelli di sviluppo della microspora fino alla formazione di un proembrione androgenetico.
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16.6 OTTENIMENTO DI APLOIDI MEDIANTE ANDROGENESI E GINOGENESI
Figura 16.27 Tipi di morfogenesi: differenziazione diretta e indiretta di piante aploidi a partire dal proembrione androgenetico.
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16.6 OTTENIMENTO DI APLOIDI MEDIANTE ANDROGENESI E GINOGENESI
B Figura 16.28 Rappresentazione schematica di una spighetta (A); struttura fiorale tipica delle graminacee con in evidenza antere e pistillo (B).
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16.6 OTTENIMENTO DI APLOIDI MEDIANTE ANDROGENESI E GINOGENESI
Figura 16.29 Sviluppo dei boccioli fiorali (A) in relazione agli eventi della microsporogenesi (B) in peperone: tetrade di microspore, polline immaturo uni, bi e trinucleato maturo.
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16.6 OTTENIMENTO DI APLOIDI MEDIANTE ANDROGENESI E GINOGENESI
Tabella 16.4 Costituzione di alcuni substrati di coltura idonei per l’induzione (m-l) androgenetica delle spore, la rigenerazione (m-R) e il mantenimento (m-M) delle plantule androgenetiche.
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16.6 OTTENIMENTO DI APLOIDI MEDIANTE ANDROGENESI E GINOGENESI
B C D E F G H I L M N O Figura 16.30 Processo di androgenesi in peperone: microspora uninucleata; (B) microspora binucleata (con nucleo vegetativo e generativo); (C) microspora trinucleata; (D) microspora tetranucleata (con soli nuclei vegetativi); (E) microspora plurinucleata (con un nucleo generativo); (F) proembrione (sono visibili le pareti cellulari); (G-I) antere con calli e plantule in rigenerazione; (L) plantule aploidi; (M) piante diploidizzate; (N) metafase aploide; (O) metafase diploide.
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16.6 OTTENIMENTO DI APLOIDI MEDIANTE ANDROGENESI E GINOGENESI
B C D E F H I L M N O R P Q Figura 16.31 Processo di androgenesi in loietto: porzione di antera con microspore; (B) microspora matura; (C-D) microspora bi- e tetranucleata (V = nuclei vegetativi); (E) microspora plurinucleata con due nuclei generativi (G); (F) proembrioni entro l’antera; (G) proembrioni con parete cellulare ricostituita (W); (H) antera con calli in formazione; (I) antere con strutture proembrionali; (L) embrione androgenetico; (M) callo in fase di rizogenesi; (N) particolare dell’apice radicale; (O) emissione del germoglio; (P) plantula rigenerata; (Q) plantula albina; (R) metafase aploide (n=x=7).
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16.6 OTTENIMENTO DI APLOIDI MEDIANTE ANDROGENESI E GINOGENESI
B Figura 16.32 Cariotipo di una pianta aploide androgenetica (3200 X); (B) cariotipo di una pianta diaploide androgenetica (3200 X) costituiti, rispettivamente, da 10 cromosomi metacentrici o sub-metacentrici e due cromosomi acrocentrici; uno degli acrocentrici presenta un satellite, mentre uno dei sub-metacentrici è molto più lungo dei restanti del corredo (la freccia indica il satellite).
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16.6 OTTENIMENTO DI APLOIDI MEDIANTE ANDROGENESI E GINOGENESI
B C D E F G Figura 16.33 Pianta diaploide di peperone alla maturazione dei frutti; (B-C) differenze nella dimensione e nella forma dei frutti tra genotipi donatori e diaploidi; (D-G) variabilità del numero, della forma e della dimensione dei semi riscontrata nei frutti delle piante diaploidi.
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16.6 OTTENIMENTO DI APLOIDI MEDIANTE ANDROGENESI E GINOGENESI
Tabella 16.5 Schema di costituzione di una varietà di frumento impiegando la coltura di antere (H deriva dal termine inglese haploid).
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16.6 OTTENIMENTO DI APLOIDI MEDIANTE ANDROGENESI E GINOGENESI
Tabella 16.6 Principali risultati ottenuti con la coltura di antere nelle specie arboree.
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16.7 SEME SINTETICO A B Figura 16.34
(A) Embrione somatico maturo di erba medica; (B) Embrione incapsulato in alginato di sodio (seme sintetico).
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16.7 SEME SINTETICO Figura 16.35 Confronto tra embriogenesi somatica e zigotica.
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16.7 SEME SINTETICO Figura 16.36 Protocollo di incapsulamento di materiale di propagazione rappresentato da microtalee ed embrioni somatici (fonte: M. Micheli).
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16.7 SEME SINTETICO Figura 16.37 Propaguli bipolari e unipolari ottenuti in vitro per la produzione di seme sintetico: (A) embrione somatico di finocchio (Foeniculum vulgare); (B) bulbillo di giglio (Lilium longiflorum Thumb.); (C) microtalea ascellare del portainnesto M26 di melo (foto: M. Micheli).
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16.7 SEME SINTETICO Tabella 16.7
Elenco delle specie dove sono stati impiegati propaguli vegetativi derivati in vitro di natura non embrioidica per l’ottenimento di semi sintetici.
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