Cisgenesi e Intragenesi come alternativa alle piante transgeniche

The genetic manipulation of plants were met with considerable skepticism by the public, arousing indeed many concerns regarding both health (production by plants of toxic or allergenic substances) and the environment (transmission of genes in varieties not sexually compatible). To answer this concern, two new concepts of transformation, cisgenesis and intragenesis, have been developed as alternatives to the conventional method of transgenesis. The production of GM crops requires several steps. First, you need an efficient genes transport system; the most used is usually the one mediated by Agrobacterium Tumefaciens that transfers a short sequence of plasmid DNA (T-DNA) to the genome of the infected plant. Once you have isolated the gene we want, simply insert it through the action of DNA ligase in the plasmid, which were removed unwanted pieces of T-DNA through cuts in left and right border zone. The bacterium with the new plasmid, in contact with pieces of plant tissue, will transfer to the cells our gene. Instead of, Cisgenesis and intragenesi are based on the exclusive use of genes or genetic material derived from same species or from species taxonomically close, which the sexual hybridization can be realized. This is the novelty that would replace the method of transgenesis, which involves the use of genes from any other species, even not plant. there are some differences between cisgenesis and intragenesis. With cisgenesis we mean the insertion of an identical copy of the endogenous gene including a promoter, introns and terminator associated with the T-DNA borders that are derived from A.Tumefaciens. Intragenesi differs from cisgenesis both because it may include the use of new combinations of genes created by rearrangements in vitro functional genetic elements and also because the sequences of the T-DNA borders must derive from a gene pool sexually compatible (P-DNA borders) , making the construct intragenic as 'clean' as possible. Furthermore, in both techniques genes used as selection markers are absent or removed. Several strategies have been developed to eliminate the selection gene from GM plants; the most known involves the use of an enzyme (recombinase) that after being activated by chemical treatments, causes the cutting of the marker gene, deleting it from the sequence. Thus, although the intragenic and cisgenic concepts were introduced internationally only 9 and 7 years ago, several different traits in a variety of crops have currently been modified according to these concepts; five of those crops are now in field trials (high amylopectin potato, potato with processing characteristics altered, potato with late blight resistance, apple scab-resistant and barley with phytase activity) and two of them are subject to a request for deregulation, falling intragenic plants / cisgenic under the same regulations valid for the transgenic crops. the European Commission (EC) set up a working group (NTWG) in 2007 to evaluate different new breeding techniques and to determine whether they should be regarded as techniques of genetic modification. Also in the United States recent developments have shown a willingness to reconsider these techniques in a different way. It is possible that intragenic / cisgenic method can be used in the future for a new form of genetic modification under a less restrictive regulation that provides incentives and tools to breeding companies and scientists to continue the research in plant improvement.

Le manipolazioni genetiche delle piante sono state accolte con notevole scetticismo dall'opinione pubblica, suscitando infatti non poche preoccupazioni sia per quanto riguarda la salute (produzione da parte delle piante di sostanze tossiche o allergeniche) sia per l'ambiente ( trasmissione di geni a varietà non sessualmente compatibili). Per rispondere a questa preoccupazione due nuovi concetti di trasformazione, cisgenesi e intragenesi, sono stati sviluppati come alternative al convenzionale metodo della transgenesi . La produzione di piante transgeniche richiede diversi passaggi. Innanzitutto è necessario un sistema di trasporto efficiente di geni; il piu usato è solitamente quello mediato da grobacterium tumefaciens che traferisce una breve sequenza di DNA plasmidico (T-DNA) al genoma della pianta infetta. Una volta isolato il gene che desideriamo, è sufficiente inserirlo tramite l'azione dell DNA ligasi all'interno del plasmide, a cui sono stati rimossi pezzi di T-DNA indesiderati attraverso tagli nelle zone right e left border. Il batterio con il nuovo plasmide, a contatto con pezzi di tessuto vegetale, provvederà a trasferire alle cellule il nostro gene. Cisgenesi e intragenesi al contrario si basano sull'impiego esclusivo di geni o materiale genetico derivante dalla stesa specie o da specie tassonomicamente vicine, con le quali può realizzarsi l'ibridazione sessuale. È questa la novità che andrebbe a sostituire a sostituire il metodo della transgenesi, che prevede l'utilizzo di geni provenienti da qualsiasi altra specie, anche non vegetale. Tra cisgenesi e intragenesi esistono però delle differenze. Con cisgenesi intendiamo l'inserzione di una copia identica del gene endogeno compreso di promotore, introni e terminatore, associata ai T-DNA borders che derivano dal vettore A.Tumefaciens. L'intragenesi invece differisce sia perché può prevedere l'utilizzo di nuove combinazioni di geni creati da riarrangiamenti in vitro di elementi genetici funzionali sia perché anche le sequenze dei T-DNA borders devono derivare da un pool genetico sessualmente compatibile (P-DNA borders), rendendo il costrutto intragenico il più 'pulito' possibile. Inoltre, in entrambe le tecniche i geni utilizzati come marcatori di selezione sono assenti o rimossi. Sono state sviluppate numerose strategie per eliminare il gene di selezione dalle piante GM; la più nota implica l'utilizzo di un enzima (Ricombinasi) che dopo essere stato attivato da trattamenti chimici, provoca il taglio del gene marcatore, eliminandolo dalla sequenza. Sebbene i concetti di intragenesi e cisgenesi siano stati introdotti a livello internazionale solo 9 anni fa, molti tratti genomici di diverse colture sono attualmente modificati in base a questi due principi ; cinque sono ora in prova su campo (patata ad alto contenuto di amilopectina, patata con migliorate qualità per trasformazione industriale, patata con alta resistenza alla peronospora, mela resistente alla ticchiolature e orzo con attività di fitasi) e due di esse sono sottoposte ad una domanda di deregolamentazione, ricadendo gli impianti intragenici / cisgenici sotto le stesse normative valevoli per le colture transgeniche. Per quanto riguarda l'Europa, nel 2007 la CE ha istituito un gruppo di lavoro per valutare se le nuove tecniche emergenti debbano essere considerate delle vere e proprie tecniche di modificazione genetiche; anche negli Stati uniti recenti sviluppi hanno mostrato una disponibilità nel riconsiderare queste tecniche in maniera differente. È pertanto possibile che il percorso intragenico / cisgenico sia in futuro utilizzato per una nuova forma di modificazione genetica sotto un regolamento meno restrittivo che fornisca a imprenditori e scienziati inventivi e strumenti per poter continuare la ricerca nel miglioramento vegetale.