Creare e selezionare le nuove varietà con strumen2 di gene2ca avanzata. Luca Gianfranceschi

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1 Creare e selezionare le nuove varietà con strumen2 di gene2ca avanzata Luca Gianfranceschi

2 Come selezionare le nuove varietà? Iden2ficando: i geni responsabili del cara;ere U2lizzando: Marcatori molecolari Sfru;ando: Conoscenze di biologia molecolare Sviluppi delle biotecnologie 2

3 Marcatori molecolari Sono uno strumento che serve per marcare una precisa posizione all interno del DNA di un organismo Quali cara;eris2che devono avere Non sono influenza2 dall ambiente Stabili Numerosi Mostrare elevata variabilità Facili da monitorare Analisi automa2zzabili 3

4 Quan2 marcatori abbiamo? Nel proge;o AGER melo abbiamo u2lizzato circa marcatori SNP sono sta2 posiziona2 sulla mappa gene2ca La mappa gene2ca del genoma di melo è circa cm C è un marcatore ogni cm è è U2lizzando il marcatore più vicino al gene per selezionare faremmo un errore 6-8 volte ogni Se u2lizzassimo i due marcatori fiancheggian2 per la selezione del gene gli errori sarebbero circa 2-4/ La dimensione del genoma del melo è circa 790 milioni di nucleo2di Distanza media tra marcatori è di circa nucleo2di 4

5 Mappa gene2ca del melo Distribuzione lungo i 17 cromosomi di melo dei marcatori mappa2 in 21 popolazioni di incrocio di melo (raggruppa2 per Focal Point) Bianco et al. PLoS ONE 2014, 9(10): e (doi: /journal.pone ) 5

6 Mappatura di cara;eri complessi m 1 Varietà 1 m 2 Varietà 2 m 3 Popolazione segregante m 1 m 2 m 3 Mappa gene2ca Dato feno2pico 6

7 QTL analysis Esiste Come un associazione scoprire se esiste tra un associazione il geno1po del tra marcatore il geno2po del molecolare marcatore e molecolare il cara5ere e il quan1ta1vo? cara;ere feno2pico Frequenza Mm MM mm Dimensione 7

8 QTL analysis Come scoprire se esiste un associazione tra il geno2po del marcatore molecolare e il cara;ere feno2pico Frequenza mm Mm MM Dimensione 8

9 QTL analysis Cara7ere quantitativo M 1 M 1 m 1 m 1 b 0 0 M 1 M 1 m 1 m 1 Genotipo marcatore Il marcatore NON è associato al cara;ere feno2pico Ê nelle vicinanze del marker NON c è un gene che controlla il cara;ere 9

10 QTL analysis Cara7ere quantitativo M 2 M 2 m 2 m 2 b 0 0 M 2 M 2 m 2 m 2 Genotipo marcatore Il marcatore È ASSOCIATO al cara;ere feno2pico Ê nelle vicinanze del marker è presente un gene che controlla il cara;ere 10

11 Quali cara;eri studiare? Aspe;o Dolcezza Aromi Durezza Succosità Consistenza Maturità Conservabilità Acidità Resistenza a malage 11

12 La resistenza alle malage La maggior parte delle resistenze derivano da specie selva2che senza valore commerciale e con cara;eris2che nega2ve Alla resistenza sono associa2 mol2 cara;eri nega2vi del fru;o che dovrebbero essere elimina2 L iden1ficazione dei geni di resistenza perme5e: Di selezionare molto precocemente le piante resisten2 Di individuare piante che hanno più di un gene di resistenza (piramidizzazione) Di eliminare più velocemente il genoma della specie selva1ca producendo una pianta con elevata qualità Malus flo ribunda 8 21 (Vf) 12

13 Marcatori disponibili Patogeno locus R marker fonte Venturia inaequalis Vf CH- Vf1 Vinatzer et al 2004 Venturia inaequalis Vd CH02b07 Tartarini et al 2004 Venturia inaequalis Vd DCA- SSR1, - 2, - 3, - 17, questo proge;o - 21, - 22, - 26, - 29, - 30 Venturia inaequalis Vm Hi07h02 Patocchi et al 2005 Venturia inaequalis Vh2 CH02b10 Bus et al 2005 Venturia inaequalis Vh2 CH05e03 Bus et al 2005 Venturia inaequalis Vh4 CH02c02a Bus et al 2005 Podosphaera leucotricha Pl1 AT20- SCAR Markussen et al 1995 Erwinia amylovora [da Fiesta] AE375 Khan et al 2007 Erwinia amylovora [da Fiesta] GE8019 Khan et al

14 Popolazioni di incrocio u2lizzate per la mappatura di nuovi geni di resistenza in melo Locus Incrocio Progenie (n) Gruppi coinvol1 Va? Reinders x Antonovka PI UNIBO/UNIMI Va? Golden delicious x Antonovka 80 UNIBO/UNIUD DCA Va? Fuji x Antonovka DCA 81 UNIBO/UNIUD Vb Golden D. x Hansen s baccata #2 a.100 UNIBO/FEM- IASMA Vm Golden D. x [Galaxi x Murray] > 1000 UNIBO/FEM- IASMA Vx? Golden delicious x Striato dolce a. 500 FEM- IASMA- UNIUD Vy? Golden delicious x Dal dolç a. 500 FEM- IASMA- UNIUD AP Coop12 x Coop UNIBO/UNIUD FB Durello di Forlì x Fiesta 174 UNIBO/UNIMI 14

15 Lista dei geno2pi con resistenze piramidate selezionate nell ambito del proge;o Varietà/Geno1po Origine loci piramida1 Ariwa (a) Golden Delicious x A Vf, Vg, Plx, FBx, Nx Florina (a) x Jonathan Vf, ALx Golden Orange (a) Ed Gould Golden X PRI Vf, PM QTL DD59 (s) Durello di Forlì x Discovery Vd, V QTLD DF120 (s) Durello di Forlì x Fiesta Vd, V QTLF DF128 (s) Durello di Forlì x Fiesta Vd, V QTLFa DF163 (s) Durello di Forlì x Fiesta Vd, V QTLFa GK13 (s) GoldRush x Realka Vf,Vh2, Vh4 GM37 (s) GoldRush x Murray Vf, Vm GR40 (s) GoldRush x Russian seedling R A Vf, Vr HM47, - 57, (s) Harmonie x Murray Vf, Vm GMALx (a) accessioni di M. orientalis Vr2, FBx, Rux (a) varietà/accessione acquisita (s) genotpo selezionato da incrocio nell ambito del progewo Vx = Venturia inaequalis, 2cchiolatura Plx = Podosphera leucotricha, oidio FBx = Erwinia amylovora, fire blight, colpo di fuoco ba;erico Nx = Nectria, cancro rameale Ru = cedar apple rust ALx = afide lanigero 15

16 Lista dei nuovi incroci prodog per la piramidizzazione di resistenze Incrocio (tra parentesi il locus R) Coop 39 Crimson Crisp (Vf) x Sel. HM47 (Vm) Coop 39 Crimson Crisp (Vf) x Sel. HM57 (Vm) Daline;e Choupe;e (Vf) x Sel. HM47 (Vm) Daline;e Choupe;e (Vf) x Sel. HM57 (Vm) GK13 x HM45 HM45 x GK15 Coop 39 Crimson Crisp (Vf) x Realka (Vr) Daline;e Choupe;e (Vf) x Realka (Vr) Semenzali o semi

17 Collaborazioni Work Package: Development and use of molecular markers and selec3on of new varie3es with mul3ple resistance traits nel proge;o AGER melo responsabile: Prof. Guido Cipriani Prof. Stefano Tartarini Do;. Riccardo Velasco & al. Do;. Silvio Pellegrino Do;. Luca Gianfranceschi Collegamen2 anche con il proge;o EU Fruitbreedomics Do;. Eric Van de Weg (Plant Research Interna2onal, NL) 17

18 Grazie dell attenzione 18

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