SEZIONE B

B 66 BOTANICA, FISIOLOGIA VEGETALE, GENETICA AGRARIA - GENETICA VEGETALE Uno specifico gene può essere espresso da differenti induttori oppure un singolo stimolo può avere effetti totalmente diversi su geni differenti. Le funzioni cellulari specializzate dipendono da proteine strutturali, che conferiscono la forma alle cellule, da proteine enzimatiche, che catalizzano specifiche reazioni chimiche, da ormoni che portano segnali da cellula a cellula e così via. L embrione precoce contiene molte cellule più o meno simili tra loro; tuttavia, ad un certo punto dello sviluppo (competenza), queste cellule si differenziano e iniziano ad accumulare prodotti in modo specializzato. Tutte le cellule, tuttavia, continuano a produrre proteine essenziali per la vita: tutte sintetizzano RNA-polimerasi e proteine ribosomali. A causa delle loro funzioni di mantenimento, i geni codificanti per queste proteine fondamentali sono chiamati geni di mantenimento. I geni che codificano per prodotti cellulari specializzati sono detti di lusso, non essenziali per la sopravvivenza della cellula ma certamente non di lusso per l intero organismo. In definitiva, differenti cellule specializzate producono proteine specifiche e differenziate e queste proteine determinano la funzione della cellula. La differenziazione cellulare è, quindi, un riflesso dell attività genica differenziale. Uno dei primi meccanismi individuati, in grado di realizzare nella cellula l espressione genica differenziale, ha riguardato la connessione tra condensazione di interi cromosomi o di porzioni di essi e la repressione dell attività genica. Fu ipotizzato che le proteine basiche, gli istoni, potessero essere gli inibitori dei geni. La prima indicazione fu ricavata dal pisello: i semi contengono una proteina di riserva (globulina) sintetizzata e accumulata nei cotiledoni in sviluppo, ma non negli altri tessuti della pianta come gli apici vegetativi. I geni per la sintesi della globina sono repressi negli apici e la repressione è dovuta agli istoni. Il rapporto 1:1 fra DNA e istoni è particolamente efficace nelle repressioni. La loro azione è però di tipo generico: gli istoni sono molto simili nelle diverse specie e il loro basso numero (cinque classi) non consente di classificarli come repressori di specifici geni. Tuttavia, poiché almeno il 70% del DNA nucleare è represso, gli istoni, specie quelli ricchi in lisina, sarebbero coinvolti nel mantenere permanentemente repressa questa parte del genoma. Il cromosoma è formato anche da proteine non istoniche, eterogenee per peso molecolare e variabili a seconda della specie, dei tessuti e delle cellule. L importanza delle proteine non istoniche nella regolazione dell attività genica è stata messa in evidenza mediante esperimenti di ricostruzione della cromatina in vitro in cui si dimostra che le proteine non istoniche sono capaci di promuovere la trascrizione in diversi tessuti. Il controllo dell espressione dei geni si realizza a tre livelli principali: trascrizione, post-trascrizione (processamento e modificazione dei trascritti nella forma matura) e traduzione. Molte proteine, poi, subiscono modificazioni post-traduzionali. Il controllo trascrizionale è comune poiché la trascrizione è il livello più economico rispetto al quale controllare l attività del gene; infatti, consente ai geni di essere trascritti solo se i loro prodotti sono necessari. Consideriamo le possibili alternative: se non ci fosse controllo della trascrizione, tutti i geni sarebbero ugualmente trascritti. I trascritti non utilizzati potrebbero essere non processati oppure, se processati, non verrebbero tradotti e, in tutti i casi, i trascritti in più verrebbero degradati. Ciò costituirebbe un forte dispendio, considerando l energia richiesta per produrre RNA. fuori di dubbio che un organismo sopravviva se trascrive sempre tutti i suoi geni. L evidenza migliore viene dall esame dei prodotti di trascrizione in differenti tessuti,

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BOTANICA, FISIOLOGIA VEGETALE...
La Botanica è la scienza che studia le forme di vita del mondo vegetale e ne analizza i rapporti ecologici attraverso diverse branche: ad esempio, la citologia studia la cellula vegetale e le sue funzioni; l’istologia si occupa dei tessuti; l’anatomia analizza gli organi; la genetica controlla la trasmissione dei caratteri di generazione in generazione; la fitosociologia e l’ecologia cercano di individuare i rapporti dei vegetali, fra loro e con gli altri viventi. A sua volta, ciascuna branca focalizza alcuni particolari aspetti del mondo vegetale: le modalità nutrizionali o riproduttive, la distribuzione geografica, i possibili utilizzi in altri campi (scientifico, farmaceutico, alimentare, ecc.).Le conoscenze botaniche, evolutesi nel contesto della stessa evoluzione umana, sono particolarmente importanti per le applicazioni in campo agronomico poiché rappresentano una delle fondamentali basi scientifiche sulle quali costruire e articolare buona parte dei saperi orientati alla produzione agraria. La pianta, sia che abbia avuto origine dall’incontro dei due gameti, maschile e femminile, con formazione del seme, o dalla moltiplicazione di una porzione di pianta, per esempio da una talea d’innesto, o ancora da un insieme di cellule meristematiche attraverso la tecnica della micropropagazione in vitro, rappresenta sempre il punto focale della disciplina agronomica.In questa Sezione B del Manuale dell’Agronomo sono poi sviluppati e approfonditi anche tutti gli aspetti legati alla Genetica agraria (dalle conoscenze consolidate della genetica mendeliana alla genetica molecolare, all’ingegneria genetica, all’analisi del genoma). Oltre ai contenuti di carattere generale, sono trattati separatamente, in parallelo, i due settori di applicazione del miglioramento genetico in campo agrario: quello vegetale e quello animale per l’ambito applicativo zootecnico. Coordinamento di SezionePaolo CecconRealizzazione e collaborazioniPaolo Ceccon, Elio Cirillo, Maurizio Cocucci, Stefania Dall’Olio, Adalberto Falaschini, Maria Nives Forgiarini, Marcello Guiducci, Carlo Lorenzoni, Adriano Marocco, Roberto Pinton, Aldo Pollini, Domenico Ugulini