ETD

• callogenesi vegetale
• callus cultures
• colture cellulari vegetali
• plant callogenesis
• plant cell cultures
• quillaia
• Quillaja saponaria
• quillay
• saponine
• saponins

Quillaja saponaria is an evergreen tree from Chile, whose main commercial interest lies in its production of saponins, complex amphiphilic molecules with many applications. As of today, most of these saponins are obtained from the bark of trees older than 10 years. In this study, I tested the possibility to produce suspension plant cell cultures (PCC) of Q. saponaria, which have faster growth rates compared to the whole tree, may reach higher concentrations of saponins on dry weight and may have simpler and cheaper purification processes.
For this purpose, I set up a callus regeneration protocol for Q. saponaria, as a first step for PCC production. Multiple callus cultures of Q. saponaria were started from different plant tissues, to test their growth on media with various hormonal makeups of auxins and cytokinins. Calli were analyzed through optical and fluorescent microscopy assays to evaluate cellular morphology and vitality, and to compare the observations between the different mediums. Additionally, I reconstructed a possible biosynthetic pathway for the production of the most relevant saponins obtained from the plant, especially QS-21, with the aim of understanding each step of the synthesis and potentially trace and pinpoint the involved genes and study their relative expression levels, to optimize the production of saponins.

Quillaja saponaria è un albero sempreverde originario del Cile. In ambito commerciale è particolarmente rilevante per la produzione di saponine, molecole anfifiliche complesse con numerose applicazioni. Ad oggi, la maggior parte di queste saponine viene ottenuta dalla corteccia di alberi di età superiore ai 10 anni. In questo studio, ho valutato la possibilità di produrre colture cellulari vegetali in sospensione (PCC) di Q. saponaria, che potrebbero presentare tassi di crescita più rapidi rispetto all’albero intero, raggiungere concentrazioni più elevate di saponine sul peso secco e beneficiare di processi di purificazione più semplici ed economici.
Per questo scopo, ho messo a punto un protocollo di rigenerazione dei calli per Q. saponaria, come primo passo per la produzione di PCC. In seguito, ho avviato diverse colture di calli di Q. saponaria a partire da diversi tessuti vegetali, per testarne la crescita su terreni di coltura con varie composizioni ormonali di auxine e citochinine. Ho dunque analizzato i calli mediante microscopia ottica e a fluorescenza per valutare la morfologia e la vitalità cellulare e per confrontare le osservazioni tra i diversi terreni di coltura. Inoltre, ho ricostruito una possibile via biosintetica per la produzione delle saponine più rilevanti ottenute dalla pianta, in particolare QS-21, con l’obiettivo di comprendere ogni fase della sintesi, e potenzialmente individuare e identificare i geni coinvolti e studiarne i relativi livelli di espressione, al fine di ottimizzare la produzione delle saponine.