Crioconservazione (conservazione in azoto liquido, -196°) di germoplasma vegetale

Il termine crioconservazione (conservazione criogenica) si riferisce allo stoccaggio di cellule, tessuti ed organi vegetali alla temperatura ultra-bassa dell’azoto in fase liquida (-196°C). A questa temperatura le cellule vegetali entrano in uno stato di “quiescenza assoluta”, in quanto tutte le reazioni fisiche e biochimiche sono praticamente arrestate; in questa particolare condizione, i tempi di conservazione divengono praticamente illimitati. L’applicazione della criogenia alla conservazione di materiale vegetale, proposta per la prima volta nel 1968 per il mantenimento di colture cellulari, è oggi una realtà anche per la conservazione di organi e tessuti differenziati. Quando le cellule vegetali sono portate in questa condizione estrema di ultra-raffreddamento seguendo opportune procedure “preparatorie”, la vitalità non ne risulta compromessa e, al ritorno a condizioni standard di coltura, queste possono riassumere la loro piena funzionalità. Tra i principali vantaggi della crioconservazione si ricorda la possibilità di porre in conservazione un’ampia gamma di organi e tessuti vegetali (apici vegetativi da vitrocoltura, semi ed assi embrionali, embrioni somatici, bulbilli, gemme prelevate in campo, polline), gli spazi assai contenuti per la conservazione (potendosi stoccare in un contenitore di azoto liquido di media grandezza dai 5000 ai 10000 espianti), i bassi costi di conservazione (in pratica, solo quelli necessari al controllo della criobanca e al mantenimento a livello dell’azoto liquido, una sostanza facilmente reperibile e di costo contenuto), il mantenimento del materiale vegetale in assoluta sicurezza genetico-sanitaria. Inoltre, in azoto liquido si possono conservare linee cellulari e “hairy roots” che producono metaboliti secondari di interesse farmacologico o industriale, colture cellulari embriogeniche e/o geneticamente trasformate. Recentemente, la tecnologia criogena si sta dimostrando anche efficace nell’indurre il risanamento delle piante da virus, fitoplasmi e batteri (crioterapia). Da oltre un decennio presso il CNR-IVALSA/Istituto per la Valorizzazione del Legno e delle Specie Arboree di Sesto Fiorentino (FI) è operante un gruppo di ricerca, coordinato dal Dr. Maurizio Lambardi, che studia l’applicazione della tecnologia criogena alla conservazione del germoplasma di specie arboree da frutto e da legno. Efficienti procedure sono state sviluppate in questi anni per la crioconservazione di gemme ascellari ed apicali di pioppo bianco, pero, susino domestico, kaki e olivo, semi interi di Citrus e Pistacia spp., linee embriogeniche di olivo, ippocastano e frassino. Prevalentemente, si opera con l’uso della soluzione vitrificante PVS2, impiegata sia su espianti “nudi”, sia sottoposti a incapsulazione, in questo traendo vantaggio da una vasta esperienza nella produzione e utilizzo di semi sintetici. Particolarmente innovativa risulta una procedura di recente sviluppo che permette la conservazione in azoto liquido di gemme di melo, impiegate dopo scongelamento per il recupero delle accessioni mediante innesto a gemma su portinnesti. Importanti informazioni sulle caratteristiche macro-morfologiche degli espianti provenienti da crioconservazione sono ottenute mediante indagini isto-anatomiche.

Team

Maurizio Lambardi (responsabile)
Carla Benelli
Anna De Carlo
Elif Aylin Ozudogru

Recenti pubblicazioni

Lambardi M., Ozudogru A.E., Benelli C., 2008. Cryopreservation of embryogenic callus. In: Reed B. (eds) Plant Cryopreservation: A Practical Guide. Springer, Berlin, pp. 177-210.

Ozudogru E.A., Capuana M., Kaya E., Panis B., Lambardi M., 2009. Cryopreservation of Fraxinus excelsior L. embryogenic callus by one-step freezing and slow cooling techniques. CryoLetters 31:63-75.

Lambardi M., De Carlo A., 2009. Tecniche ed applicazioni della criogenia alla conservazione ed al risanamento di germoplasma vegetale. Italus Hortus 16(1): 79-98.

Wang Q.C., Panis B., Engelmann F., Lambardi M. and Valkonen J.P.T., 2009. Cryotherapy of shoot tips: a technique for pathogen eradication to produce healthy planting materials and prepare healthy plant genetic resources for cryopreservation. Ann. Appl. Biol. 154(3): 351-363.         

De Carlo A., Lambardi M., Ozudogru A.E.,  2011. Cryogenic technologies for the long-term storage of Citrus germplasm. In: Yeung E. and Thorpe T.A. (eds) Plant Embryo Culture: Methods and Protocols, Molecular Biology Series, vol. 710. Springer, pp. 185-200.

Keywords

- crioconservazione
- criogenia
- azoto liquido
- vitrificazione
- PVS2

[Last updated on: 02-11-2015]
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