B.2 GENETICA VEGETALE

B 58 BOTANICA, FISIOLOGIA VEGETALE, GENETICA AGRARIA - GENETICA VEGETALE B.2 Genetica vegetale 1. Genetica generale La genetica è la scienza che studia la trasmissione, da una generazione a quella successiva, dei caratteri ereditari. Tale disciplina è rilevante in ogni settore della biologia e, a partire dalla seconda metà del XIX secolo, si è verificato un notevole sviluppo di discipline specialistiche, quali la citogenetica (la genetica a livello cellulare), la genetica molecolare, la genetica dei microrganismi e quella delle colture vegetali, la genetica umana, ecc. 1.1 Materiale ereditario. Il materiale ereditario è ciò che influenza le modalità di sviluppo, di funzionamento e di comportamento degli organismi e risponde ai seguenti requisiti: 1) informazioni in grado di guidare lo sviluppo e il funzionamento dell organismo; 2) capacità di replicarsi; 3) facoltà di cambiare nel lungo periodo. contenuto nel genoma, i cui componenti sono i cromosomi che contengono i geni. Questi ultimi sono segmenti di DNA che controllano la sintesi di una determinata proteina e quindi la comparsa di un dato carattere ereditario e vengono trasmessi da una generazione a quella successiva attraverso la riproduzione. 1.1.1 Struttura degli acidi nucleici. Ogni organismo possiede un genoma contenente l informazione biologica necessaria per costruire e mantenere in vita l organismo stesso. La maggior parte dei genomi è formata da DNA (acido desossiribonucleico), ma alcuni virus hanno genomi a RNA (acido ribonucleico). DNA e RNA sono polimeri costituiti da monomeri chiamati nucleotidi (Fig. 2.1). Il genoma degli organismi multicellulari consiste in due parti distinte: genoma nucleare, suddiviso in molecole lineari di DNA che costituiscono i cromosomi; genoma mitocondriale, formato da molecole circolari di DNA, presenti in copie multiple nei mitocondri. Gli organismi che svolgono la fotosintesi possiedono, inoltre, un genoma nel cloroplasto formato da molte copie di molecole circolari di DNA. Il DNA è un polimero lineare in cui le subunità monomeriche sono rappresentate da quattro nucleotidi che si possono legare fra loro in qualsiasi ordine formando catene lunghe centinaia, migliaia o milioni di unità. Ciascun nucleotide è formato da tre componenti: 29-desossiribosio: uno zucchero pentoso derivato dal ribosio in cui al carbonio, in posizione 2, è unito un gruppo idrogeno; una base azotata pirimidinica (citosina, timina) o purinica (adenina, guanina) unita al carbonio 1 dello zucchero con un legame b-N-glicosidico; un gruppo fosfato formato da tre unità fosfato unite al carbonio 5 dello zucchero. Una molecola formata da zucchero e base è chiamata nucleoside e l aggiunta dei fosfati comporta la formazione di un nucleotide. Per formare un polinucleotide, i singoli nucleotidi sono uniti fra loro da un legame fosfodiesterico che si instaura fra il carbonio 5 e il carbonio 3 e comporta la rimozione di due gruppi fosfato. Le due estremità di un polinucleotide sono chimicamente distinte: una ha un gruppo trifosfato unito al carbonio 5 (estremità 59), mentre l altra ha un gruppo idrossilico unito al carbonio 3 (estremità 39). Le molecole di DNA sono formate da due polinucleotidi, o filamenti, avvolti ad a-elica, con direzione opposta 59 e 39, tenuti insieme da legami idrogeno e interazioni idrofobiche fra le basi (adenina su un filamento e timina sul filamento opposto, oppure citosina e guanina).

SEZIONE B
SEZIONE B
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