Strategie innovative di miglioramento genetico

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1 Convegno Nazionale Pioppicoltura e arboricoltura da legno in Italia Centro di ricerca per le foreste e il legno Sede di Casale Monferrato ottobre 2016 Strategie innovative di miglioramento genetico del pioppo Giuseppe Nervo, Lorenzo Vietto, Paolo Calligari, Giorgia Carletti CREA Casale Monferrato Casale Monferrato ottobre /11/2016 1

2 GN1 Il pioppo (Populus spp.) è considerato uno tra i sistemi modello nell ambito delle piante arboree da legno e forestali per alcune sue peculiarità (rapidità di crescita e facilità di propagazione vegetativa) oltre che per avere un genoma relativamente piccolo, completamente sequenziato (Tuskan et al. 2006). Dopo i primi interessanti risultati ottenuti per Populus trichocarpa altri lavori hanno portato alla costruzione di mappe genetiche (P. deltoides, P. nigra ecc.) ed all individuazione di numerosi marcatori molecolari (AFLP, SSR e SNPs) già ampiamente utilizzati per la gestione delle risorse genetiche e per l identificazione clonale. 04/11/2016 2

3 Diapositiva 2 GN1 Giuseppe Nervo; 24/10/2016

4 Innovazioni di carattere biotecnologico sono perseguibili per la relativa plasticità e facilità di rigenerazione in vitro di cellule e tessuti di pioppo e salice, consentendo modificazioni mirate a soli caratteri utili in cloni di provato valore colturale. 04/11/2016 3

5 Protocolli per la coltura in vitro di cloni P. deltoides ( Lux, Lena) P. alba ( Villafranca) P. tremula x alba (N 717-1B4) P. nigra (Jean Pourtet, N077) P.x canadensis (Neva, I-214) 04/11/2016 4

6 Resistenza a erbicidi di basso impatto ambientale Piante transgeniche di Populus alba L. clone Villafranca trattate con erbicida BASTA a dosi equivalenti di campo 04/11/2016 5

7 Modificazione genetica per la resistenza ad insetti Gene esogeno : Atcys cistatina di Arabidopsis thaliana Funzione : codifica per un inibitore delle cistein-proteasi di Coleotteri Costrutto : pbi121-35s-atcys Analisi e prove sperimentali svolte : - Saggio di inibizione ibi i enzimatica in vitro con proteasi digestive di Chrysomela.populi - Analisi molecolari: PCR, Southern blot, Northern blot - Saggio biologico con larve di Chrisomela populi Chrisomela populi 04/11/2016 6

8 Nuovi obiettivi di ricerca Messa a punto di tecnologie di modificazione genetica mediante: Cisgenesi Genome editing Tolleranza a malattie crittogamiche ed insetti Accrescimento e portamento pianta (Biosintesi e regolazione fitormoni) Contenuto in biopolimeri (cellulosa e lignina) 04/11/2016 7

9 Utilizzo di marcatori molecolari in pioppo e salice Analisi fingerprint per l identificazione di cloni di pioppo e la caratterizzazione di germoplasma di salice Amplificazioni con primer di pioppo WPMS 09, WPMS 14, WPMS 18 WPMS 16, WPMS 20, ORPM 127 PMGC 14, PMGC 2060, PMGC 2163 Amplificazioni con primer di salice SB 85, SB 38 SB 80, SB100 PHTR3 04/11/2016 8

10 Caratterizzazione germoplasma salice mediante SSRs Salix alba Salix alba Salix spp. 130 CLONI DI SALICE ( 100 Salix alba e 30 IBRIDI o ALTRE SPECIE) 04/11/2016 9

11 04/11/

12 Ottenimento di mappe molecolari per P. deltoides e P. nigra Usando una progenie di P x canadensis sono state sviluppate due mappe genetiche (two-way pseudo-testcross mapping strategy), una per P. deltoides clone D-092 e una per P. nigra clone N-074 ad elevata densità di marcatori molecolari (5.667 marcatori di cui SNPs e 61 SSRs). La scelta dei due parentali è stata effettuata sulla base del diverso comportamento nei confronti dell afide lanigero del pioppo. (P. nigra è altamente t suscettibile, P. deltoides resistente). t Le due mappe hanno permesso l identificazione di 3 QTLs (un major QTL sul cromosoma 5 e due minor QTL sui cromosomi 16 e 19) in grado di spiegare il 65.8% della varianza genetica osservata nella progenie in risposta alla resistenza all afide lanigero del pioppo ( Ph. Passerinii). 04/11/

13 Ottenimento di mappe molecolari per P. deltoides e P. nigra Dense genetic linkage map of poplar based on genotyping by sequencing for QTL analysis of pest resistance. 04/11/

14 Nuovi obiettivi di ricerca Uno specifico marcatore molecolare (evidenziato in rosso), risultato statisticamente superiore al livello soglia di associazione, è stato identificato come strettamente associato alla resistenza I marcatori molecolari strettamente associati alla resistenza verranno utilizzati nei programmi di MAS 04/11/

15 Nuovi obiettivi di ricerca Index - I-214 Value Evaluation Genotype Genotype n. % 0,00-0,29 5 Highly resistant ,8 0,30-0,59 4 Resistant 97 16,5 0,60-0,79 3 Tolerant 82 14,0 0,80-1,00 2 Susceptible ,7 >1,00 1 Very susceptible 65 11,1 Association mapping in Populus nigra L. per ulteriori i approfondimenti sulle basi genetiche della resistenza all afide lanigero del pioppo. 04/11/