Stefano La Malfa Alessandra Gentile Dipartimento di Scienze delle Produzioni Agrarie e Alimentari Università degli Studi di Catania

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1 SIMBIOTIC PROJECT KICK-OFF MEETING UNIVERSITY OF MALTA, MSIDA, MALTA 25/05/ /05/2011 Day 1 WP3 Characterization, collection and propagation of Mediterranean plant germplasm Stefano La Malfa Alessandra Gentile Dipartimento di Scienze delle Produzioni Agrarie e Alimentari Università degli Studi di Catania

2 Il dono di una pianta utile mi sembra più prezioso della scoperta di una vena d oro ed è un monumento più durevole di una piramide (Bernardino di Saint Pierre, 1773)

3 Avere ma non sapere cosa e dove equivale a non avere LE TAPPE DEL PERCORSO DELLA TUTELA Individuazione Eventuale recupero Conservazione Caratterizzazione bioagronomica (Quali descrittori?) Caratterizzazione molecolare (Quali marcatori?) Eventuale valorizzazione

4 marcatori genetici Cosa sono??? Caratteri ereditati in maniera mendeliana semplice - morfologici - biochimici - molecolari

5 marcatori molecolari Cosa sono??? Differenze a livello del DNA, rilevate mediante diverse tecniche di biologia molecolare, che segregano secondo le leggi mendeliane

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7 marcatori molecolari A cosa possono servire? Identificazione varietale (Fingerprinting) (A = B; A B) Studi di filogenesi Costruzione mappe genetiche Selezione assistita Identificazione di geni utili

8 CONFRONTO TRA I PRINCIPALI MARCATORI MOLECOLARI RFLP RAPD SSR AFLP PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO endonucleasi 'Southern Blotting' Ibridazione con sonde amplificazione con primer random (casuali) amplificazione di sequenze semplici ripetute amplificazione di filamenti di DNA legati ad adattatori TIPO DI POLIMORFISMO inserzione o delezione di basi azotate inserzione o delezione di basi azotate lunghezza della sequenza ripetuta inserzione o delezione di basi azotate GRADO DI POLIMORFISMO medio (2-4 alleli) medio (2-5 alleli) alto (6-10 alleli) medio ABBONDANZA alta molto alta medio-alta molto alta ALLELISMO codominante dominante codominante dominante QUANTITA DI DNA 2-10 µg ng ng 0,2-l µg QUALITA DEL DNA alta media bassa alta NECESSITA DI UNA SEQUENZA DI DNA NOTA no no si no COSTI DI LABORATORIO medio basso alto medio METODO RADIOATTIVO si/no no si/no si/no TRASFERIBILITA si no si no ripresa e adattata da Pancaldi, 1998

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12 Vantaggi e svantaggi Vantaggi Richiede una piccola quantità di DNA non di alta qualità Altamente polimorfico Uniformemente distribuiti sul genoma Semplice interpretazione dei risultati Facilmente automatizzabile, permettendo la multiplex Buona risoluzione analitica e alta riproducibilità Svantaggi Complessa procedura di scoperta dei microsatelliti costoso

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14 WP3 CHARACTERIZATION, COLLECTION AND PROPAGATION OF MEDITERRANEAN PLANT GERMPLASM ACTIVITIES 1. Map and field identification of target species populations and local knowledge collection 2. Genetic diversity assessment of Quercusilex in MT remnant copses 3. Morphological and molecular characterization of varieties of carob 4. Germplasmcollection, propagation and procurement of native Mediterranean plant species

15 WP3 CHARACTERIZATION, COLLECTION AND PROPAGATION OF MEDITERRANEAN PLANT GERMPLASM OUTPUT INDICATORS Plan for germplasm collection including collection locations/maps for marsh and maquis species to be propagated as well as Ceratonia siliqua and Quercus ilex Scientific article and fact sheet on evergreen oak in Malta Plans for germplasm collection Scientific article on genetic diversity of evergreen oak in Malta Fact sheet on evergreen oak in Malta WP 3 Morphological description of carob varieties; Scientific article and brochure on carob varieties, genetics, uses, and management; Report on plant species collected and their locations, plants placed in nursery for germination and production, and plants commercially procured Scientific article on carob diversity Brochure on carob diversity, and uses Number of germplasm collection and propagation reports 1 1 4

16 WP3 CHARACTERIZATION, COLLECTION AND PROPAGATION OF MEDITERRANEAN PLANT GERMPLASM Equipment, Infrastructure and Team Molecular Laboratories of DISPA, Catania University Involved People: 1 Full Professor 1 Researcher 1 post doc (to be contracted) 1 bioinformatic Apparatus: - Thermal cycler; Electrophoresis equipment, Automatic DNA sequencer, real Time PCR, other lab facilities

17 Dendrogramma UPGMA Provenienza accessioni Italia Spagna Turchia Israele E: Ermafrodita; F: Femminile; M: Maschile Coefficient Negra (F) Pampaneira (F) Banya de Cabra (F) Surera2 (F) Mollar Los Brianes (F) Surera (E) Ramillete (E) Rojali (E) Ermafrodita Gerratana (E) Mollar1 (E) Tantillo (E) Sangimignana (E) Aguilucho (F) Carascoy (F) Mollar (F) Chaparrita (F) Latinissima (F) Racemosa (F) Giubiliana (F) Saccarata1 (F) Targia (F) Saccarata2 (F) Ermafrodita2 (E) F Sortino (F) Rosolini (M) Mersin (M) Amele di Bari (F) Pasta (F) Sp Sortino (M) Ermafrodita1 (E) Cukurova (F) Haifa1 (M) Haifa10 (M) Haifa4 (F) Haifa2 (F) Haifa7 (M) Haifa3 (M) Haifa9 (F) Ibla (F) Mollar El Mirador (F) Imida D2 (F)

18 Analisi delle coordinate principali Mollar1 Tantillo Genotipi spagnoli Ermafrodita Gerratana Ramillete Rojali Surera Pampaneira Genotipi italiani Genotipi turchi Genotipi israeliani Carascoy Negra Principal Coordinate 2 Ermafrodita 2 Aguilucho Latinissima Racemosa Giubiliana Saccarata 1 Targia Rosolini Saccarata 2 Pasta F Sortino Mollar Los Brianes Sangimignana Amele di Bari Mollar Mersin Sp Sortino Chaparrita Ermafrodita 1 Banya de Cabra Ibla Surera2 Imida D-2 Mollar El Mirador Cukurova Haifa 1 Haifa 10 Haifa 7 Haifa 3 Haifa 2 Haifa 9 Haifa 4 Principal Coordinate 1

19 WP3 CHARACTERIZATION, COLLECTION AND PROPAGATION OF MEDITERRANEAN PLANT GERMPLASM Methods to be deployedinsitu and exsitu - Adoption of a suitable descriptors list - Sampling in Malta and Sicily of carob tree (varieties and wild types) (photographs, geolocalization,...) - How many samples? - DNA extraction - SSR amplification (primer availability?) - Data Analysis...