NEBBIOLO GENOMICS: genomica strutturale-funzionale su aspetti patologici e qualitativi

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1 NEBBIOLO GENOMICS: genomica strutturale-funzionale su aspetti patologici e qualitativi

2 Il gruppo di ricerca è costituto da 2 enti pubblici ed un partner operativo: Istituto di Virologia Vegetale del Consiglio Nazionale delle Ricerche (UO1), capofila Unità di Grugliasco (TO) Sede di Torino Dipartimento di Biotecnologie dell Università di Verona (UO2) Vignaioli Piemontesi SCA (UO3)

3 Perché il Nebbiolo? Importanza economica dei vini a base Nebbiolo Diversi ambienti di coltivazione Stretto legame con il territorio

4 L obiettivo del progetto è la valorizzazione e la tutela del patrimonio vitivinicolo della provincia di Cuneo, attraverso la caratterizzazione genetica approfondita del Nebbiolo. L approccio proposto è pluridisciplinare, combinando informazioni agronomiche e metodi scientifici d avanguardia (analisi del genoma e del trascrittoma). I dati frutto di tale caratterizzazione saranno fondamentali per comprendere in modo organico vari aspetti patologici e qualitativi del Nebbiolo, e nel contempo saranno un modello di riferimento da estendere ad altri vitigni.

5 SOTTOPROGETTI: WP1) Sequenziamento del genoma del Nebbiolo WP2) Genomica funzionale dell interazione Flavescenza dorata (FD)-vitigno WP3) Definizione dei caratteri di tipicità dei cloni e delle uve Nebbiolo WP4) Coordinamento del progetto e disseminazione dei risultati

6 WP1) Sequenziamento del genoma del Nebbiolo Responsabile: Mario Pezzotti. Unità coinvolte: UO1, UO2 Scopo: rendere disponibili 3 genomi di riferimento di altrettanti cloni di Nebbiolo selezionati in base alle caratteristiche fenotipiche, in modo tale da ottenere un quadro genetico il più possibile preciso del vitigno, noto per l ampia variabilità intravarietale. CVT 71 (Nebbiolo Michet) CVT 185 (Nebbiolo Lampia) CVT 423 (Nebbiolo Picotener)

7 Il DNA di ciascun clone verrà estratto a partire dalle piante madri dei cloni conservate in un apposita screen-house a Guarene (CN). Seguiranno il sequenziamento e l assemblaggio. Per annotare i trascritti di ciascun clone verrà anche estratto l RNA da cui derivare i dati di predizione genica.

8 WP2) Genomica funzionale dell interazione FD-vitigno Responsabile: Cristina Marzachì. Unità coinvolte: UO1, UO2 Barbera è noto per la sua elevata suscettibilità alla malattia con sintomi drammatici che si manifestano fin dalle prime fasi vegetative con la comparsa di una sindrome precoce. Nebbiolo ha una bassa suscettibilità alla FD, con scarsa manifestazione di sintomi e bassa moltiplicazione del patogeno. Recovery: > 55% circa 20%

9 Questo WP si propone due obiettivi: 1) Identificazione di marcatori molecolari del fenomeno del recovery da FD 2) Analisi dell espressione di geni del fitoplasma associato alla FD Su Barbera e Nebbiolo, in 3 momenti della stagione vegetativa

10 Identificazione di markers di recovery da FD Su piante di Barbera e Nebbiolo sane e recovered, ossia infette da FD in precedenza ma che non presentano più infezione da due anni, si seguirà l espressione di una serie di geni appartenenti a diverse vie metaboliche. Vie metaboliche di interesse individuate: proteine floematiche metabolismo di zuccheri proteine PR difesa energia jasmonato Il lavoro sarà svolto mediante Real Time RT-PCR. L andamento dei geni sarà seguito in tre momenti della stagione per entrambe le cultivar

11 Analisi dell espressione di geni del fitoplasma di FD 1) arricchimento, mediante apposito kit, dell RNA del fitoplasma a partire da RNA totale di vite infetta 2) quindi sequenziamento per identificare le effettive sequenze codificanti del fitoplasma espresse nella pianta. Si otterranno dati sull espressione genica del fitoplasma nelle due cultivar, utili ad identificare i meccanismi con cui il batterio aggredisce la pianta ovvero a comprendere i meccanismi di interazione tra FD e vite con particolare riferimento al processo di patogenesi e guarigione.

12 WP3) Definizione dei caratteri di tipicità dei cloni e delle uve Nebbiolo Responsabile: Franco Mannini. Unità coinvolte: UO1, UO2, UO3 Scopo di questo WP è determinare le interazioni tra genotipo e ambiente di coltivazione. In particolare sarà studiata l espressione genica per quanto riguarda la sintesi degli antociani nelle bacche, per comprendere come l ambiente possa condizionare la peculiare composizione antocianica dell uva Nebbiolo

13 3 vigneti coetanei ed in piena produzione, aventi giacitura e terreni diversi, in cui sono presenti i 3 cloni di Nebbiolo di cui il WP1 ha sequenziato il genoma: 1) Treiso (CN): giacitura collinare, orientamento sud-est, con suolo di medio impasto a ph subalcalino 2) Monforte d Alba (CN), giacitura collinare, orientamento est-ovest, con suolo argilloso a ph fortemente basico 3) Monforte d Alba (CN), giacitura collinare a forte pendenza (45%), con suolo di medio impasto a ph sub-acido

14 Le analisi saranno svolte in 3 stadi di sviluppo degli acini: pre-invaiatura, invaiatura e maturità. Al fine di distinguere l influenza genetica da quella ambientale saranno effettuate in parallelo analoghe analisi anche su acini di Barbera

15 Le interazioni genotipo-ambiente saranno analizzate con diversi approcci: 1) Analisi agronomiche e qualitative 2) Analisi genetiche delle interazioni tra biodiversità genetica e ambiente mediante RNA-seq

16 Analisi agronomiche e qualitative: Caratterizzazione pedo-climatica degli ambienti Analisi serie storiche dei dati meteorologici Analisi chimico-fisiche dei suoli Evoluzione della maturazione Aspetti fenologici, agronomici (es. vigoria) e produttivi Analisi dei mosti, inclusi polifenoli

17 Analisi genetiche delle interazioni tra biodiversità genetica e ambiente mediante RNA-seq, tecnica che consentirà di analizzare l espressione differenziale dei geni di Nebbiolo in diversi ambienti pedoclimatici (terroirs) Estrazione RNA, suo sequenziamento, analisi bioinformatiche, allineamento sul genoma di riferimento, analisi di espressione, monitoraggio di particolari geni con Real Time RT-PCR

18 Inoltre: ricerca di marcatori clone-specifici I risultati del sequenziamenti verranno utilizzati per individuare mutazioni puntiformi (SNPs) Scopo è messa a punto di protocollo per il fingerprinting dei cloni, necessario per la loro tracciabilità e rintracciabilità.

19 WP4) Coordinamento del progetto e disseminazione dei risultati Responsabile: Ivana Gribaudo. Unità coinvolte: UO1, UO2, UO3 Disseminazione dei risultati: no richieste di brevetto, i risultati saranno valorizzati e resi pubblici attraverso articoli scientifici e tecnici ed incontri e conferenze, di carattere sia scientifico/specialistico sia divulgativo.

20 Grazie!