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.