Miglioramento genetico delle piante: Mendel e le pratiche agricole

Biodiversità e Miglioramento Genetico

vengono conservati i semi di tutta la biodiversità esistente nel modo così da poter recuperarle sé ognuna di queste va in estinzione). Un'altro metodo di conservazione, però, sono anche le colture in vitro. Se non abbiamo biodiversità non possiamo fare miglioramento genetico. Parlando di quest'ultimo, però, bisogna ricordare che non esiste niente di naturale in quello che coltiviamo, alleviamo e mangiamo, indipendentemente dagli OGM. I mutamenti dei miglioramenti genetici sono avvenuti tramite la domesticazione delle piante. Questo, però, non significa che ogni cosa non naturale è negativa.

Il metodo base del miglioramento genetico è rappresentato dagli incroci, perché incrociando le piante otteniamo una progenie (una diversa dall'altra). Il processo che porta alla formazione dei gameti è la gametogenesi e la meiosi in cui avviene il crossing over (ovvero un rimescolamento dei geni nel momento in cui si formano) ottenendo molta variabilità che può essere fruttata nella selezione in base a ciò di cui ho bisogno. Dopo una lunga fase in cui l'uomo ha operato come semplice Colore dell' involucre Colore del seme selezionatore della variabilità naturale, intorno al XVII-XVIII secolo ha iniziato a 'combinare' in modo controllato la variabilità. Sono di questo periodo i numerosi incroci inter- e intra- Forma del sem specifici con lo scopo principale di studiare le funzioni del polline e ovulo.

Mendel e le Basi della Genetica

O Lunghezza dello stula Il miglioramento genetico prese un punto di svolta grazie agli studi fatti da Mendel, in quanto fino a quel momento erano poche le conoscenze che riguardavano la biologia di cellule animali e vegetali e quindi fino ad allora i progressi che sono stati fatti in agricoltura erano concentrati ricorrendo principalmente alla selezione, quindi osservazione della Pianta di linca pura per i semi variabilità esistente, con individuazione del genotipo che avesse caratteri che interessavano P Accrescimento all'agricoltore (> produzione, frutti + grandi ) quindi scelte concentrate in ambito Pinte di pisello di aspetto visivo ma non si sapeva appunto per alcuni individui presentavano caratteri differenti da altri. Da Mendel ci furono scoperte scientifiche, in ambito di eredità di caratteri, ma il passaggio tra una generazione all'altra si ottenne solo dopo la fine della metà dell'800. Mendel F 1 era un monaco, viveva in un monastero, studio soprattutto la botanica, aveva il suo monastero una serra e un orto, da cui effettuò i suoi studi sulla trasmissione dei caratteri ereditari delle piante. Prima nessuno sapeva cosa fosse il DNA, si sapeva solo l'esistenza del gamete maschile e femminile anche nei fiori e, che il gamete femminile poteva essere fecondato da quello maschile, attraverso l'impollinazione. Ogni gene era contenuto del genoma, ciascuno di questi geni, corrispondeva ad un carattere specifico del genotipo, non sapeva nemmeno l'esistenza del processo di meiosi, da cui si potevano ricavare gameti. Gli studi alla base del miglioramento genetico, al tempo non avevano molta importanza ma non eran nemmeno molto conosciuti, lui presentò i risultati dei suoi studi alla Società di Scienze Naturali ma non furono presi molto in considerazione, fino agli inizi del 900, dove si capì la loro importanza. Grazie a Mendel, si capirono le eredità dei caratteri ma fu anche il primo ad applicare il metodo scientifico. Infatti, nel momento in cui, si pianifica un esperimento, bisogna pianificarlo considerando delle ripetizioni e devono essere ripetuti molte volte i processi, in quanto un esperimento per essere valido, con i risultati che scaturiscono da questo elemento, si dice che debbano essere riproducibili. Il concetto di Mendel, doveva essere riproducibile, in quanto se io pubblico i risultati dell'esperimento ma anche i diversi procedimenti eseguiti, chiunque vuole eseguire tale esperimento, deve ottenere anche i miei stessi risultati. Mendel è riconosciuto quindi, per tali motivi soprattutto per il vigore per il suo esperimento, e anche per i suoi risultati. Fu molto furbo/fortunato, in quanto scelse del materiale di partenza, ovvero il pisello (PISUM SAVITUM) scelse una specie quindi molto facile da coltivare, che accresce velocemente e si autofeconda con i suoi fiori etero-sessuali, il polline infatti feconda l'ovulo dello stesso fiero, quindi si autoimpollina. Le antere possono essere annullate e per questo è facile ottenere incroci, quindi utilizzare polline di un altro individuo. Le piante di pisello, in cui ci sono tante varietà che differiscono per pochi caratteri facilmente individuabili e registrabili. La sua bravura era nell'analisi dei dati, pianificò l'esperimento con ripetizioni e più dati si raccoglievano e, più i risultati ottenuti sarebbero stati validi e riproducibili. Per la pianta di pisello, quindi il materiale di partenza di Mendel, che ha come caratteristica di essere autoincompatibile, lui ricorse alle linee pure, ovvero un individuo che ha per ciascun locus due alleli identici, noi siamo eterozigoti in quanto metà del nostro patrimonio genetico è della nostra mamma e l'altra di nostro padre. Non esistono organismi omozigoti, ma esistono almeno individui che hanno uno stesso DNA, come nel caso dei gemelli omozigoti, in cui avviene la fecondazione, si parte da essere eterozigoti, l'ovulo si divide in due, diventano due individui, con stesso corredo cromosomico, ma in realtà noi siamo tutti eterozigoti. Nel caso delle piante, abbiamo l'opportunità di effettuare l'autofecondazione, cioè i due gameti che si incontrano appartengono allo stesso genotipo, quindi quando si formano i gameti, essi proverranno dallo stesso genoma. Più si va avanti con i cicli di autoimpollinazione e più i gameti che si formeranno saranno simili, fin quando si andrà avanti con gameti che risulteranno essere praticamente identici. Quindi è una caratteristica della linea pura, cioè di piante che se continuano a fecondarsi rimarranno sempre identiche, anche al genitore. IN BREVE: Tutti i gameti che producono linee pure, sono gameti identici.

O Forma del barcelk O Colore dei beccel Pianta di Inea pura per i sem rugoss Accrescimento Trasferimento reciproco del poline ale parte di pisello Maturazione Tutti i semi Fi sono Isci. F1 Somina dei som ko Fa F2PRIMO ESPERIMENTO DI MENDEL, che diede origine all'uniformità degli ibridi. Utilizzò due parentali differenti per un solo carattere, ovvero incrocio monoibrido, chiamato così in quanto tra i due parentali ne considerò solo uno. Abbiamo il carattere semi liscio (omozigote) e semi rugoso (omozigote).

Incrocio Monoibrido e Legge dell'Uniformità degli Ibridi

SS x ss Quando parliamo di parentali, ci riferiamo alle linee pure. Prese una pianta maschile che porta carattere seme liscio e quella femminile con carattere seme rugoso, la pianta femminile o porta seme è stata emasculata e fu fecondata con il polline della pianta maschile. Una volta Ss x 5$ s effettuata l'impollinazione, la pianta femminile ha iniziato a produrre frutti una volta fecondata. Ss Prelevò tutti frutti della pianta femminile o porta seme, dando origine ad una generazione detta F1. Osservò che tutti i semi appartenenti alle piante, erano lisci, come se il carattere seme rugoso fosse scomparso. Quindi se noi incrociamo due linee pure diverse per un carattere, nella generazione F1 (prima generazione) apparirà solo uno dei due caratteri. Ma 55)x ss Mendel si chiese dove fosse finito il carattere seme-rugoso. Per capire questo, prese le piante F1, cioè che avevano prodotto semi lisci e le fece autofecondare e non incrociò. Anche qui, S Ss x ss Ss . 55 . Ss osservò tutti i frutti e semi che la pianta avesse prodotto, gli ha contati e vide che improvvisamente era ricomparso il carattere rugoso in una proporzione3:1. Quindi i 3/4 dei semi ottenuti erano sempre lisci mentre 1/4 era rugoso. Mendel capì che da un lato, se io incrocio due linee pure diverse per un carattere, nella generazione F1, l'ibrido manifesterà sempre e solo un carattere, tale carattere maschera viene chiamato dominante in quanto maschera il carattere rugoso, che a sua volta non si vede e viene detto recessivo. Nella generazione F1 verrà manifestato solo il carattere dominante, ovvero il seme liscio ... ma nel liscio - verde momento in cui si autofeconda, ricomprare anche il carattere recessivo in proporzione di 1:4, rugoso - giallo 1 rugoso - verde questo significa che nella generazione F2, si è avuta la segregazione dei caratteri (vengono di nuovo manifestati i caratteri presenti nei parentali). Il carattere recessivo passa quindi dalla generazione F1 (cioè dei parentali) alla F2, senza subire alcuna modifica, ma ha una manifestazione solo in quest'ultima. Mendel dalla uniformità degli ibridi alla segregazione dei caratteri, concluse che ci sono geni responsabili della trasmissione dei caratteri sono presenti come forme alternative, detti alleli che sono responsabili della forma del carattere. Questi alleli si separano durante la formazione dei gameti. Gli omozigoti sono individui che per un dato carattere possiedono una coppia di alleli identici (SS o ss) mentre gli eterozigoti sono quelli che per un dato carattere possiedono una coppia di alleli alternativi (Ss). Mendel definì fenotipo ciò che si vede in un carattere, mentre genotipo sono tutti i materiali che caratterizzano un individuo. Nel caso di linee pure, i due alleli presenti sul cromosoma sono identici. Nel caso del parentale maschile, abbiamo un individuo diploide, in cui per il carattere del seme ha SS nel caso del seme liscio e ss in quello rugoso (linea pura=due alleli identici). Nel momento in cui tale pianta che produce i semi lisci, deve produrre i suoi gameti attraverso la meiosi, in cui si separano i due setti cromosomici e per questo carattere avremo da una parte SS e dall'altra solo ss. Quindi quando le piante producono i gameti attraverso la meiosi, si ha prima la duplicazione del corredo cromosomico e poi la formazione di 4 cellule gametiche con la metà del corredo cromosomico (se un individuo è 2n la cellula gametica è n). Se i parentali di questo locus, sono SS o ss, condurranno solo gameti SS o ss. Nel momento in cui i gameti SS o ss, si incrociano, danno origine tutti ad individui Ss, saranno tutti uniformi quindi. Tutti gli individui F1 avevano seme liscio, in quanto S era carattere dominante rispetto ad s, quindi nella F1 erano tuti lisci, ma quando voleva capire dove fosse il carattere rugoso, gli fece autoimpollinare, con F1 che poteva produrre sia gameti con S o s. Per capire quali individui si troveranno nella F2 si è utilizzato il quadrato di Punnet, in cui si incrociano tutte le diverse possibilità (gamete S con s oppure gamete s con S) prodotti dal parentale femminile per una parte, mentre l'altra da quello maschile. Nel momento in cui si ha la fecondazione, si possono incontrare gameti che portano SS, o gameti che portano ss oppure quelli che portano Ss. Quindi 3/4 avranno seme liscio e 1/4 seme rugoso. A livello genotipico avremo 3/4 di piante che portano semi lisci e 1/4 di piante che portano semi rugosi. Quindi sono uguali fenotipicamente (3 seme liscio SS e 1 seme rugoso ss) ma non genotipicamente.

Distinzione tra Semi Lisci Omozigoti ed Eterozigoti

COME SI DISTINGUONO PERO' I SEMI LISCI OMOZOZIGOTI PER IL CARATTERE DOMINANTE E I SEMI LISCI CHE SONO ETEROZIGOTI IN CUI IL CARATTERE ECCESSIVO È PRESENTE MA MASCHERATO? Si risponde, facendo il reincrocio. Adesso lo si fa solo attraverso l'analisi del DNA, ma prima non si sapeva nemmeno cosa fosse. Il reincrocio, consistenza nell'incrociare i fenotipi che presentavano seme liscio con il fenotipo ss (CHE PORTA IL CARATTERE RECESSIVO). In questo caso rifacendo il quadrano di Punnett, si ottengono tutti individui con i semi lisci, in quanto il mio parentale era SS. Quindi quando si ottiene, fenotipo 100% seme liscio e genotipo 100% eterozigote, vuol dire che il parentale liscio che si aveva, era omozigote per quel carattere. Ma se reincrocio, il parentale liscio con il recessivo, si otterranno gameti ss da una parte e dall'altra gameti Ss, quindi produrranno metà degli individui con il carattere seme liscio e metà individui con il rugoso e non più il 100%. PER RIASSUMERE: Dal primo studio fatto con gli incroci monoibridi Mendel, ha ricavato la legge di uniformità degli ibridi, cioè quando vengono incrociati due individui

Esperimento 1: Uniformità degli Ibridi e Segregazione dei Caratteri

ESPERIMENTO 1 - visione d'insieme Generazione Le ports Fy producono Generazione F1 angine a piante tune Generazione F2

I Legge di Mendel o dell'Uniformità degli Ibridi

I LEGGE DI MENDEL o dell' uniformità degli ibridi Quando vengono incrociati due individui omozigoti differenti per una forma di un carattere determinato da una coppia di alleli, tutta la prole è uguale e presenta il fenotipo di uno dei genitori (dominante). 5 Fenotipo: 100% S Genotipo: 100 % Ss

II Legge di Mendel o della Segregazione dei Caratteri

II LEGGE DI MENDEL o della segregazione dei caratteri Quando vengono incrociati due individui eterozigoti per la medesima coppia d alleli, % della prole presentano il fenotipo della F1 (dominante) e W il carattere parentale assente nella F1 (recessivo), Fenotipo: % S - W 5 3 : 1 Genotipo: (4 SS)-(1) Ss) -(14 55 1 : 2 :1

Reincrocio per la Verifica dei Tratti Dominanti

MENDEL E LE BASI DELLA GENETICA REINCROCIO Metodo per verificare se un dato individuo che mostra tratti dominanti e omozigote (SS) o eterozigote (Ss). COME? Si incrocia l'individuo con un omozigote per il tratto recessivo (ss),

Esperimento 2: Assortimento Indipendente dei Caratteri

MENDEL E LE BASI DELLA GENETICA ESPERIMENTO 2 - assortimento indipendente dei caratteri Incrocio diibrido: incrocio tra individui di linee pure che differiscono per due care - aspetto dei semi [S]: liscio e rugoso colore dei semi [Y]: giallo e verde COME? Procedimento analogo all'esperimento 1

1. Incrocio fra le due linee pure: formazione di una F1 omogenea di individui SsYy. Ividui sevy Essendo S e Y dominanti, I semi risulteranno tutti lisci e gialli,
2. Autoimpollinazione della F1 Ssty: formazione di quattro tipi di gameti (SY, Sy, sY, sy) che combinandosi danno origine ad una F2 con 9 genotipi e 4 fenotipi in rapporto 9:3:3:1: liscio - giallo Fenotipo: 100% S Genotipo: 100% Ss Fenotipo: 12 5 - 12 5 Genotipo: 1 Ss - 1 ss