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Roberto Tuberosa

Professore ordinario

Dipartimento di Scienze e Tecnologie Agro-Alimentari

Settore scientifico disciplinare: AGR/07 GENETICA AGRARIA

Temi di ricerca

Parole chiave: Espressione genica Clonaggio di QTL Genomica Sequenziamento Resistenza alla siccità Resilienza al climate change Cereali Sostenibilità delle produzioni

Ricerche svolte nell'ambito di progetti nazionali ed internazionali: - Analisi del trascrittoma per l'identificazione di geni differenzialmente espressi in condizioni di carenza idrica. - Approcci per migliorare la sostenibilità della produzione cerealicola in termini di efficienza d'uso dell'acqua e dell'azoto e di resistenza a fitopatie. - Dissezione delle caratteristiche dell'apparato radicale nei cereali e loro coinvolgimento nella reattività a stress idrico. - Mappaggio fine e clonaggio posizionale di QTL in mais (e.g. QTL per data di fioritura, per caratteristiche dell'apparato radicale) e in frumento duro (e.g. QTL per la resa ed il peso del seme). - Analisi molecolare della diversità genetica in collezioni di germoplasma e mappatura per associazione. - Studi di genomica funzionale.

Uno degli aspetti oggetto di ricerca è stato il ruolo svolto dall'acido abscissico (ABA) nella reattività della pianta a condizioni di scarsa disponibilità idrica in mais. Attualmente è in corso il clonaggio posizionale di Root-ABA1 un QTL ad effetto maggiore che influenza l'apparato radicale e il contenuto in ABA. Le ricerche sulla reattività allo stress idrico in frumento duro vengono condotte sia utilizzando popolazioni di mappa biparentali sia collezioni di germoplasma di diversa origine. Questi materiali genetici sono valutati, in collaborazione con altre Istituzioni operanti nel Bacino del Mediterraneo, sia sotto il profilo agronomico che fisiologico in condizioni di diversa disponibilità idrica. Questi studi sono affiancati anche da analisi molecolari e di espressione genica condotta su materiali selezionati. Obiettivo applicativo è l'individuazione di genotipi dotati di buona stabilità produttiva nei diversi ambienti. L'identificazione di QTL principali per caratteri coinvolti nella risposta adattativa della pianta allo stress può poi portare allo sviluppo di programmi di selezione assistita da marcatori ed eventualmente al loro clonaggio posizionale. E' nota l'importanza della fase di induzione fiorale in mais in quanto, segnando l'inizio della fase riproduttiva, è in relazione ad aspetti agronomici quali-quantitativi della produzione. Nel nostro gruppo di ricerca sono in corso studi rivolti alla dissezione del controllo genetico dell'induzione fiorale in mais. Si è iniziato analizzando, con marcatori del DNA, popolazioni sperimentali ottenute dall'incrocio tra linee inbred medio-tardive e la varietà Gaspé Flint caratterizzata da elevata precocità, nonchè collezioni di germoplasma rappresentative del mais coltivato. Tramite approcci di analisi QTL e di mappaggio per associazione, si è giunti al clonaggio di Vgt1  e Vgt3 (Vegetative to Generative Transition 1 and 3). Vgt1 è il locus ad effetto più rilevante sul carattere in esame. Vgt1 non codifica per nessuna proteina e sembra essere una regione regolativa (enhancer) dell'espressione di un gene (fattore di trascrizione della famiglia AP2) posto a valle di Vgt1. Attualmente è in corso un'approfondita caratterizzazione dell'attività regolativa di tale locus. E' in corso anche l'applicazione di approcci di analisi QTL per l'identificazione, il mappaggio ed eventualmente il clonaggio di geni o locus genetici coinvolti nello sviluppo radicale in mais. A tal fine si stanno analizzando diverse popolazioni da incrocio. L'identificazione di regioni cromosomiche sede di geni coinvolti nel controllo dello sviluppo radicale nonché degli alleli ad azione favorevole offre la possibilità di selezionare linee inbred per la costituzione di ibridi caratterizzati da uno sviluppo dell'apparato radicale in grado di conferire una migliore risposta allo stress idrico, efficienza d'uso dei fertilizzanti e resistenza all'allettamento. Stante la facilità attuale nell'acquisire informazioni di sequenza di un genoma, sono disponibili, in database pubblici e privati, molte sequenze nucleotidiche (anche geniche) di cui non si conosce la funzione. Per risalire alla funzione di un gene a partire dalla sua sequenza, si possono utilizzare approcci di genetica inversa come ad esempio il TILLING. Nel nostro gruppo di ricerca è stata sviluppata una risorsa TILLING basata su ca. 5000 linee di orzo mutagenizzato con sodio azide. Questa risorsa, che è a disposizione della comunità scientifica, è in grado di fornire, a seguito di screening basato su PCR e digestione dell'amplicone con uno specifico enzima (endonucleasi), circa 10 alleli mutanti per amplicone (1000 basi) indagato. E' possibile poi risalire alle piante portatrici di tali alleli e valutarle per verificare eventuali alterazioni a livello fenotipico. Date le strette relazioni filogenetiche tra orzo e frumento, tale risorsa potrà essere utilizzata anche per studi di genetica inversa in frumento.

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