N. benthamiana è una specie di pianta erbacea del solanacee famiglia originaria dell'Australia. Si tratta di una specie halotetraploide (2N=4X=38, 3,13 Gb) che è il risultato di un'antica ibridazione di circa 10M anni fa, che molto probabilmente ha coinvolto il Nicotiana sezioni Silvestri e Noctiflore. Oggi N. benthamiana è la specie vegetale preferita per l'agricoltura molecolare, in quanto particolarmente adatta alla produzione di proteine ricombinanti in biocontenimento. Ciò è dovuto alla sua permissività alla propagazione di vettori di espressione transitori e all'elevato accumulo di prodotti ricombinanti, come recentemente evidenziato con il caso di ZMapp, un cocktail di anticorpi utilizzato durante l'epidemia di Ebola del 2015.
Un fattore significativo nel successo di N. benthamiana è che l'accesso utilizzato per Molecular Farming contiene un inserimento naturale nel gene della RNA polimerasi 1 RNA-dipendente, Rdr1, che porta a un livello ridotto di silenziamento genico. Questo è un eccellente esempio di come un tratto specifico di N. benthamiana può essere sfruttato per migliorare l'ospite come telaio di espressione e fornisce un'eccellente motivazione per il progetto Newcotiana.
Il tabacco coltivato è una pianta erbacea annuale appartenente alla famiglia delle Solanacee. N. tabacum è una pianta allotetraploide (2N=4X=48, 5,06 Gb), risultante dall'ibridazione interspecifica di N. sylvestris e N. tomentosiformis antenati circa 0,2 milioni di anni fa.
La storia della coltivazione del tabacco in Europa risale al XVI secolo, concentrandosi inizialmente nei suoi attributi ornamentali e medicinali, e solo nel corso del XX secolo la sua coltivazione si espanse fino a coprire gli usi del fumo. La coltivazione tradizionale del tabacco è in declino in Europa, principalmente a causa della riduzione del consumo di tabacco da fumo e prodotti correlati. Dal 1989 al 2014 la produzione di tabacco dell'UE-15 è diminuita del 70%. Nel 2007 la coltivazione è stata completamente interrotta in tre Stati membri (Austria, Belgio e Cipro). La tendenza è continuata negli ultimi anni e il calo medio della superficie coltivata totale nell'UE dal periodo 2006-2014 è di 11%, con alcuni paesi particolarmente colpiti come la Grecia 22% e la Bulgaria 36%. Il tabacco è attualmente coltivato in 12 paesi dell'UE; i principali produttori sono Italia, Bulgaria, Grecia, Spagna e Polonia, che rappresentano circa 85% della superficie totale di coltivazione nell'UE. Nel 2014 la coltivazione del tabacco nell'UE ha rappresentato appena 90.886 ettari e ha coinvolto 54.470 produttori specializzati, principalmente situati in aree rurali povere, il che rende il declino un problema con implicazioni sociali. In passato sono stati compiuti sforzi per trovare usi alternativi per il tabacco, basati principalmente sul suo utilizzo come coltura bioenergetica in combinazione con la valorizzazione di prodotti endogeni, ma finora questi approcci non sono stati commercialmente fattibili. Le prospettive sono peggiorate con il recente calo dei prezzi dei combustibili fossili. Pertanto, l'allevamento di una biofabbrica "Newcotiana" competitiva per prodotti non fumatori di alto valore che aiuta a preservare i posti di lavoro nelle aree di coltivazione tradizionali del tabacco ha forti implicazioni sociali.
Il tabacco è attualmente uno degli “chassis” più appropriati per essere utilizzato come ampia piattaforma di Molecular Farming per diversi motivi, che includono: (i) elevata versatilità metabolica; (ii) facilità di coltivazione e resa elevata; (iii) disponibilità di strumenti genetici per la manipolazione dei caratteri; (iv) suscettibilità a nuove tecniche di selezione vegetale; (v) status non alimentare, che riduce al minimo la possibilità di contaminazione dell'approvvigionamento alimentare con prodotti industriali designati; (vi) rischi trascurabili di incroci con parenti selvatici nativi nell'UE.
