Nel mondo della coltura di tessuti vegetali, la scelta dell'agente gelificante può sembrare un piccolo dettaglio, ma gioca un ruolo fondamentale per il successo della propagazione e della rigenerazione delle piante. Per decenni, l'agar è stato l'agente solidificante di riferimento per i terreni di coltura utilizzati nelle colture di tessuti vegetali.
Tuttavia, negli ultimi anni, la gomma di gellano nella coltura di tessuti vegetali è emersa come una potente alternativa che offre diversi vantaggi rispetto all'agar tradizionale. Sta diventando sempre più popolare tra i ricercatori e i coltivatori commerciali grazie alle sue proprietà uniche e ai vantaggi in termini di prestazioni.
In questo post esploreremo cos'è la gomma gellano nella coltura di tessuti vegetali, come funziona e perché sempre più laboratori e ricercatori la scelgono oggi.
La gomma di gellano è un polisaccaride solubile in acqua prodotto dal batterio Sphingomonas elodea. Originariamente sviluppata come agente addensante e stabilizzante per i prodotti alimentari, le sue proprietà uniche hanno rapidamente attirato l'attenzione delle comunità biotecnologiche e delle scienze vegetali.
La gomma di gellano è disponibile in due tipi principali:
Gomma di Gellano ad alto acile vs. basso acile
Gomma gellano ad alto contenuto acilico: forma un gel morbido ed elastico grazie alla presenza di gruppi acilici. Offre una maggiore flessibilità ed è adatto per le applicazioni in cui è necessario un supporto delicato.
Gomma gellano a basso contenuto di acili: produce un gel solido e friabile con elevata chiarezza e stabilità. È preferito per le applicazioni che richiedono gel chiari e definiti, come ad esempio in microbiologia, nella coltura di tessuti vegetali e nei prodotti alimentari come gelatine, bevande in sospensione e dolciumi.
Per la maggior parte delle applicazioni di coltura di tessuti vegetali, la gomma gellano a basso contenuto di acili è preferita per la sua capacità di formare gel chiari e stabili a concentrazioni relativamente basse (in genere tra 0,2% e 0,4%).
Perché usare la gomma di Gellano invece dell'Agar?
Sebbene l'agar sia stato a lungo lo standard per la solidificazione dei terreni di coltura dei tessuti vegetali, la gomma di gellano offre diversi vantaggi chiave che la rendono una scelta superiore per le applicazioni moderne.
Una delle differenze più evidenti è la trasparenza del terreno di coltura. La gomma di gellano produce un gel cristallino, con livelli di trasparenza che raggiungono i 90%, rendendo molto più facile osservare lo sviluppo delle radici, la formazione del callo e altri cambiamenti morfologici. Questo alto livello di visibilità è particolarmente prezioso in contesti di ricerca in cui il monitoraggio visivo è fondamentale, e permette anche di individuare precocemente eventuali contaminazioni.
La gomma di gellano raggiunge una forte formazione di gel a concentrazioni molto più basse rispetto all'agar - in genere tra 0.05% e 0.5% , o circa un quinto della quantità necessaria per l'agar . In questo modo non solo si riducono i costi dei materiali, ma si minimizza anche l'interferenza con la disponibilità di nutrienti e la crescita delle piante.
A differenza dell'agar, la cui composizione può variare a seconda della fonte, la gomma di gellano è un polisaccaride ben definito e chimicamente puro. Questa coerenza porta a una maggiore riproducibilità tra gli esperimenti e tra i laboratori, rendendo i risultati più affidabili e facili da confrontare.
I gel di gomma gellano trattengono l'umidità meglio dell'agar, riducendo significativamente il rischio di essiccazione durante periodi di coltura prolungati. Ciò è particolarmente vantaggioso per le specie a crescita lenta o quando le colture devono essere mantenute per lunghi periodi senza frequenti sottocolture.
Gli studi hanno dimostrato che la gomma gellano può contribuire a ridurre l'imbrunimento fenolico e la contaminazione microbica rispetto all'agar. La sua purezza e la mancanza di carboidrati complessi la rendono meno adatta a favorire la crescita di contaminanti come le muffe, migliorando la salute generale della coltura e i tassi di successo.
I gel formati dalla gomma gellano a basso contenuto di acili sono solidi e fragili piuttosto che elastici. Questa struttura può essere vantaggiosa in alcune applicazioni, in particolare quelle che prevedono l'utilizzo di espianti sensibili o sistemi di rigenerazione in cui è preferibile una resistenza meccanica minima.
Grazie alla sua natura fragile, la gomma gellano può essere facilmente lavata via dalle radici delle piante prima del trapianto. Questo semplifica il processo di acclimatazione, riduce lo stress delle piante e migliora i tassi di sopravvivenza dopo il trasferimento nel terreno o in altri substrati di coltivazione.
Una volta fissata, la gomma gellano non si scioglie quando viene riscaldata: una caratteristica utile durante la sterilizzazione e la conservazione a lungo termine delle colture. Questa stabilità al calore garantisce una struttura costante del terreno di coltura per tutto il periodo di coltura, anche in condizioni di temperatura variabili.
La gomma di gellano è stata utilizzata con successo in un'ampia gamma di tecniche di coltura di tessuti vegetali, dimostrando di essere un agente gelificante versatile ed efficace. Queste applicazioni includono:
La gomma di Gellan favorisce la rapida moltiplicazione di specie di alto valore come orchidee, rose e piante di banano, offrendo un terreno chiaro e stabile per la proliferazione dei germogli e lo sviluppo delle radici.
La struttura uniforme del gel e la sua trasparenza lo rendono ideale per l'induzione e lo sviluppo di embrioni somatici, soprattutto in specie come le conifere e il caffè.
Le proprietà gelificanti stabili della gomma gellano favoriscono la formazione di germogli, radici e altri organi da espianti, rendendola adatta agli studi di rigenerazione.
La gomma di gellano fornisce una matrice consistente che supporta la crescita del callo e la successiva rigenerazione in piante intere, particolarmente utile negli esperimenti di trasformazione genetica.
Nei programmi di riproduzione, la gomma di gellano viene spesso utilizzata nella coltura di antere o microspore grazie alla sua capacità di mantenere un ambiente stabile per la divisione e lo sviluppo delle cellule.
Si è dimostrato efficace sia per le specie monocotiledoni che dicotiledoni, con un notevole successo in piante difficili da coltivare come orchidee, banane, patate e varie specie legnose. Le sue prestazioni in diversi sistemi lo rendono una scelta privilegiata per i laboratori che mirano a migliorare l'efficienza e la riproducibilità della coltura di tessuti vegetali.
L'uso della gomma gellano nella coltura tissutale è semplice, ma ci sono alcune buone pratiche da tenere a mente per ottenere risultati ottimali:
Per la maggior parte delle applicazioni di coltura di tessuti vegetali, una concentrazione di Da 0,2% a 0,4% (p/v) La gomma gellano è in genere sufficiente. Questo si traduce in 2-4 grammi per litro di terreno di coltura. Una marca comunemente usata è GELRITE® e 2 g/L sono spesso sufficienti a formare un gel stabile.
Per la maggior parte delle applicazioni di coltura di tessuti vegetali, una concentrazione di Da 0,2% a 0,4% (p/v) La gomma gellano è in genere sufficiente. Questo si traduce in 2-4 grammi per litro di terreno di coltura. Una marca comunemente usata è GELRITE® e 2 g/L sono spesso sufficienti a formare un gel stabile.
Includere tutti i nutrienti, le vitamine, gli zuccheri e i regolatori di crescita delle piante necessari prima del riscaldamento. Alcune formulazioni possono beneficiare dell'aggiunta di piccole quantità di CaCl₂ o MgSO₄ per aumentare la forza del gel.
Riscaldare il composto mescolando continuamente fino a quando non raggiunge l'ebollizione. Far bollire per circa un minuto per sciogliere completamente la gomma di gellano.
Dopo aver sciolto la gomma di gellano e gli altri componenti, controllare e regolare il pH del terreno di coltura in base alle necessità, di solito tra 5,6 e 5,8 per la maggior parte delle specie vegetali.
Versare il terreno di coltura in recipienti (ad esempio, vasi, provette, piastre di Petri) e sterilizzare in autoclave a 121°C per 15-20 minuti .
Dopo l'autoclave, lasciare raffreddare il terreno a temperatura ambiente senza disturbare. Il gel si formerà man mano che la soluzione si raffredda.
A differenza dell'agar, la gomma gellano forma un gel chiaro e stabile al momento del raffreddamento, senza richiedere temperature elevate per la solidificazione. La sua chiarezza e consistenza la rendono particolarmente utile per osservare lo sviluppo delle radici e altri cambiamenti morfologici durante la coltura.
Con la continua evoluzione della coltura di tessuti vegetali, si evolvono anche gli strumenti e i materiali che utilizziamo, soprattutto quando si tratta di selezionare il giusto gelificante. La gomma di Gellan nella coltura di tessuti vegetali rappresenta un progresso significativo nella tecnologia di gelificazione, in quanto offre maggiore chiarezza, consistenza e prestazioni rispetto all'agar tradizionale.
Sia che si lavori in un laboratorio di micropropagazione commerciale o che si conduca una ricerca accademica, l'incorporazione della gomma gellano nella coltura di tessuti vegetali potrebbe portare a migliori risultati di crescita, meno contaminanti e flussi di lavoro più efficienti.
Quindi, la prossima volta che preparate i vostri terreni di coltura, prendete in considerazione l'idea di provare la gomma gellano: le vostre piante potrebbero ringraziarvi!
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