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I cambiamenti climatici e l’esaurimento delle risorse, in particolare dei carburanti fossili, hanno dato maggiore impulso allo sviluppo di piante per la produzione sostenibile di un ampio spettro di materiali e prodotti chimici utili all’uomo. Gli sforzi sono stati focalizzati principalmente verso piante per la produzione di biocarburanti, come bioetanolo e biodiesel, ma è stata indagata anche la possibilità di ottenere un più ampio range di biomateriali come, ad esempio, biopolimeri con caratteristiche termoplastiche. Numerose sono le ricerche rivolte allo sviluppo ed alla produzione di biopolimeri che abbiano caratteristiche tali da poter essere utilizzati come sostituti biodegradabili delle attuali plastiche. Fra quelli oggetto di maggiore attenzione troviamo i poliidrossialcanoati (PHA).
I PHA sono poliesteri di idrossiacidi naturalmente sintetizzati da più di 100 generi di batteri, con funzione di riserva di fonte di carbonio e di potere riducente. I poliidrossialcanoati presentano caratteristiche simili ai materiali termoplastici, con proprietà elastomeriche paragonabili alle plastiche convenzionali, ed in più sono biodegradabili.
Negli anni recenti, verificata la potenzialità industriale di questi composti, gli studi sono stati indirizzati al miglioramento dell’efficienza del sistema biologico di biosintesi, in termini di qualità e di produttività dei PHA, mirando a ridurne i costi di produzione per renderli comparabili a quelli delle plastiche sintetizzate chimicamente. Fra le vie esplorate, la realizzazione di piante transgeniche PHA-produttrici e l’espressione eterologa in E. coli sono ritenute le più promettenti.
Diversamente dai batteri, che generalmente necessitano di costosi processi fermentativi, la produzione di PHA in piante può risultare un sistema più economico in quanto viene utilizzata la CO2 atmosferica come fonte di carbonio e la luce solare come fonte energetica. Inoltre, un impianto per la produzione di PHA in pianta avrebbe un impatto ambientale praticamente nullo e la possibilità di ottenere sottoprodotti ad elevato valore aggiunto (oli, amidi, fibre, materiale di scarto fermentabile).
In questo lavoro è stato realizzato un vettore di espressione perossisomale per la PHA sintasi 1 di Pseudomonas corrugata e la trasformazione Agrobacterium mediata di Nicotiana benthamiana,

Il costrutto ottenuto, denominato pNos/PHAC1PST-GFP, è costituito da una cassetta di espressione in cui il gene phaC1Pco, fuso con una sequenza di localizzazione perossisomiale (PST: Perossiomal Target Sequence), è stato clonato sotto il controllo del promotore e del terminatore NOS (nopalina sintasi). Tale cassetta è stata amplificata e trasferita nel plasmide T-0029 modificato (per una maggiore flessibilità ed una relativa facilità d’applicazione), recante il T-DNA, il gene NptII che codifica per la neomicina fosfotrasferasi conferendo resistenza alla Kanamicina ed il gene che codifica per la Green Fluorescent Protein (GFP). Il costrutto finale ottenuto è stato trasfettato nel ceppo di Agrobacterium tumefaciens EHA 105 contenete il plasmide pSoup (plasmide helper) per la successiva trasfezione in pianta (infezione di frammenti fogliari con capacità rigenerativa mediante immersione in colture liquide del batterio, co-coltivazione e successiva rigenerazione degli espianti putativamente trasformati in mezzo selettivo).
Lo screening per la verifica della trasformazione delle piante di N. benthamiana, rigenerate su Kanamicina, è stato effettuato attraverso l’estrazione del DNA e successiva amplificazione con primer specifici per phaC1Pco.