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INIZIO_TESTO_DA_INDICIZZARE

PROGRAMMA DI RICERCA 2004

italiano - english
Unità di Ricerca
Programmi di ricerca simili:
Classificazione scientifico-disciplinare
Classificazione brevettuale
  • CHEMISTRY; METALLURGY
    • BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
      • APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY (installation for fermenting manure A01C3/02; preservation of living parts of humans or animals A01N1/02; physical or chemical apparatus in general B01; malting or mashing apparatus C12C1/00; brewing apparatus C12C13/00; fermentation apparatus for wine C12G; apparatus for preparing vinegar C12J1/10)
      • FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESIZE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE (fermentation processes to form a food composition A21, A23; compounds in general, see the relevant compound class, e.g. C01, C07; brewing of beer C12C; producing vinegar C12J; processes for producing enzymes C12N9/00; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification C12N15/00)
Classificazione geografica
Bibliografia
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Parole Chiave
PIANTE MEDICINALI; COLTURE IN VITRO; COLTURE IDROPONICHE; METABOLISMO SECONDARIO; ECHINACEA SPP.; PASSIFLORA SPP.; ANALISI FITOCHIMICA; INDUZIONE GENICA; PROFILO METABOLICO

PRODUZIONE DI METABOLITI SECONDARI NELLE PIANTE MEDICINALI IN COLTURA ARTIFICIALE

Università di Pisa
Abstract
Sotto la spinta di una crescente domanda di rimedi naturali, le piante medicinali sono diventate vere e proprie colture agrarie. Le tecniche agronomiche, d'altra parte, non sono state ancora ottimizzate per gran parte di queste colture; conseguentemente, il loro rendimento produttivo, sia quantitativo che qualitativo, non è ancora soddisfacente.
L'impiego di sistemi di coltura artificiale, quali l'idroponica e la coltura in vitro, potrebbe consentire numerosi vantaggi, soprattutto in termini di standardizzazione del processo produttivo, aumento della resa in principi attivi e miglioramento della qualità del materiale vegetale destinato alla lavorazione industriale.
Il progetto di ricerca intende intraprendere uno studio fisiologico, biochimico e molecolare relativo all'accumulo di alcuni metaboliti secondari (derivati dell'acido caffeico, flavonoidi, alchilammidi e polialcheni/polialchini) in due importanti specie medicinali, Echinacea angustifolia e Passiflora incarnata, allo scopo di fornire le informazioni necessarie allo sviluppo di protocolli di coltura idroponica e di coltura in vitro (soprattutto di tipo autotrofico o microponica). Il lavoro è incentrato su di una serie di esperimenti con piante in vitro ed in idroponica, nei quali saranno determinate le attività di alcuni enzimi marker delle vie biosintetiche che portano alla sintesi dei suddetti metaboliti. Le piante saranno allevate in diverse condizioni ambientali e nutrizionali allo scopo di >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca
Franco TOGNONI Università di PISA
Obiettivo del Programma di Ricerca
La proposta riguarda uno studio interdisciplinare condotto con lo scopo di verificare la possibilità di produrre in idroponica e/o in vitro materiale vegetale particolarmente ricco di principi attivi d'interesse farmaceutico e di facile lavorazione industriale. Il lavoro è incentrato su due specie principali, Echinacea angustifolia e Passiflora incarnata, scelte come modelli sperimentali in base a considerazioni di natura economica (diffusione sul mercato, ad es. Echinacea) e scientifica (accumulo di particolari metaboliti secondari, come i flavonoidi nelle foglie di Passiflora, ed i derivati dell'acido caffeico nelle radici di Echinacea). La scelta di queste due specie è legata anche all'ampia utilizzazione dei fenoli semplici (derivati del cinnamico, stilbene e cumarine) e di quelli piu' complessi come i flavonoidi. La ricerca è ambiziosa e non può avere, evidentemente, che una durata pluriennale. Sono state, in ogni modo, identificate alcune attività con obiettivi che appaiono raggiungibili nei due anni e che sono, d'altra parte, necessari per un eventuale proseguimento della ricerca:
1) studio dell'adattamento delle due specie alla coltura idroponica in serra e verifica della possibilità di stimolare la sintesi e l'accumulo di principi attivi attraverso l'opportuna manipolazione delle condizioni di crescita;
2) sviluppo di metodi di propagazione in vitro in condizioni standard di eterotrofia e/o sviluppo di sistemi in vitro mixotrofici ed autotrofici >>>

Risultati parziali attesi
Protocolli di propagazione in vivo delle specie considerate.
Protocolli per la raccolta e la conservazione dei campioni vegetali per studi biochimici.
Protocolli per la determinazione delle varie attività enzimatiche.
Saggi biologici.
Acquisizione di cDNA di Arabidopsis omologhi a geni della via biosintetica dei composti medicinali di interesse e conferma dell'omologia di sequenza.Protocolli di coltivazione idroponica delle diverse specie.
Protocolli di propagazione in vitro di tipo eterotrofo per le diverse specie.
Informazioni sulla relazione tra condizioni di crescita e sintesi di particolari metaboliti secondari.
Profilo fitochimico del materiale vegetale raccolto da colture idroponiche.
Protocolli di estrazione dei principi attivi
Valutazione dei livelli di espressione genica ed individuazione di geni la cui espressione assume particolare rilevanza in relazione alla produzione di metaboliti attivi; tali geni saranno oggetto di ulteriori studi durante il secondo anno.Valutazione dell' efficienza dei sistemi di coltivazione e definizione delle condizioni di crescita sulla produzione di biomassa e
stimolazione del metabolismo secondario.
Protocolli colturali per l'allevamento in idroponica delle specie medicinali di interesse.
Realizzazione di sistemi di coltura in vitro di tipo eterotrofo ed autotrofo
Definizione di protocolli per la propagazione e coltura in vitro delle specie di >>>

Durata
24 mesi
Base di partenza scientifica nazionale o internazionale
Si stima che circa il 40% dei farmaci utilizzati nel mondo occidentale sia stato inizialmente scoperto da fonti naturali, il 25% dei quali da piante a fiore (Houghon, 2001). Nell'ambito dei farmaci ad attività antitumorale ed antibatterica, la percentuale di molecole di origine naturale sale addirittura a circa il 60% (Yue-Zhong Shu, 1998). Inoltre l'11% dei 252 farmaci che l'Organizzazione Mondiale della Sanità ha definito essenziali sono ottenuti esclusivamente da fonti vegetali (WHO, 1992). D'altra parte si pensa che questa sia solo la punta dell'iceberg, dato che solamente il 10% circa delle specie vegetali sarebbe stato testato per qualche attività biologica (Verpoorte, 1998). La grande capacità delle piante di produrre molecole con attività biologica dipende essenzialmente dalla peculiare strategia di vita di questi organismi. Le piante sono organismi sessili, quindi incapaci di "evitare" gli stimoli esterni biotici ed abiotici che gravano su di esse. Per questo motivo numerose sono le molecole organiche coinvolte nella risposta delle piante agli stress, tutte appartenenti al metabolismo secondario ed in grado di svolgere una vera e propria difesa chimica. Negli ultimi dieci anni il consumo di rimedi naturali è aumentato sensibilmente, soprattutto nei paesi sviluppati, e di conseguenza è cresciuto l'interesse delle società farmaceutiche verso l'identificazione, lo sviluppo e la produzione di principi attivi di origine vegetale (Briskin, 2000; Raskin et al., 2002) >>>