Genetica, genomica ed innovazione varietale UO9, Parco Tecnologico Padano Pietro Piffanelli, Pamela Abbruscato, barbara Menin

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1 Progetto POLORISO Incontro di coordinamento della attività scientifica del progetto CRA - Unità di Ricerca per la risicoltura Vercelli, aprile 0 Genetica, genomica ed innovazione varietale UO9, Parco Tecnologico Padano Pietro Piffanelli, Pamela Abbruscato, barbara Menin

2 Obiettivi previsti dalla scheda di ricerca /0/0-0/0/0 LdR.: CREAZIONE LINEE SSD: mesi 0- anno (Lug0/Gen0)..- Preparazione stock di semi single seed descent (SSD) di 00 linee di riso per successive analisi.. - Preparazione e validazione stock di DNA per analisi di genotipizzazione delle 00 linee SSD LdR. ANALISI GENOTIPIZZAZIONE: mesi 7- anno / (Apr0/Ott0) Genotipizzazione tramite GBS delle 00 linee SSD di riso e analisi di bioinformatica dei dati ottenuti LdR. - FENOTIPIZZAZIONE BLASTEST: mesi - anno / (Gen0/Lug0) Fenotipizzazione di 00 linee SSD per la resistenza al brusone in condizioni LdR. - ANALISI ASSOCIAZIONE: mesi - (attività NON prevista nell anno ) Analisi bioinformatica di associazione fenotipo-genotipo in collaborazione con la U.O. CRA con integrazione dei dati fenotipici generati dalle U.O. UNIMI/CRA LdR. - RI-SEQUENZIAMENTO GENOMI: mesi - anno (Lug0/Gen0) Caratterizzazione genomica delle due varietà Carnaroli, Arborio tramite ri-sequenziamento genomico in collaborazione con la U.O. CRA GPG LdR. - ANALISI GENOMI: mesi 7- (Ott0/Apr0) Analisi bioinformatica dei dati di ri-sequenziamento/assemblaggio de novo dei genomi di Carnaroli e Arborio in collaborazione con la U.O. CRA GPG.

3 Risultati raggiunti (/) LdR.: CREAZIONE LINEE SSD: mesi 0- anno (Lug0/Gen0)..- Preparazione stock di semi single seed descent (SSD) di 00 linee di riso per successive analisi.. - Preparazione e validazione stock di DNA per analisi di genotipizzazione delle 00 linee SSD

4 .. - Preparazione stock di semi SSD LdR.: CREAZIONE LINEE SSD 00 accessioni di riso sono state selezionate per costituire la collezione POLORISO comprendenti per la maggior parte varietà di riso temperato coltivate in Italia e in Europa, e varietà straniere entrate nei programmi di miglioramento genetico in Italia o riconosciute come varietà di riferimento a livello internazionale singola pianta/accessione è stata selezionata per la moltiplicazione - Le singole accessioni sono state moltiplicate in purezza presso il CRA-RIS di Vercelli, per discendenza da singola pianta Gli stock di seme sono conservati al CRA-RIS di Vercelli e sono utilizzati per le analisi di genotipizzazione e fenotipizzazione previste nel progetto

5 LdR.: CREAZIONE LINEE SSD.. - Preparazione e validazione stock di DNA Per ognuna delle 00 linee SSD, è stato estratto il DNA e quantificato Ogni campione di DNA è stato validato mediante fingerprinting con un set di SSR messi a punto per verificare l identità varietale delle diverse accessioni di riso I campioni di DNA validati sono stati quindi utilizzati per le analisi di genotipizzazione mediante GBS Gli stock di DNA sono conservati presso il PTP e disponibili per ulteriori analisi SSR fingerprinting Estrazione automatizzata del DNA

6 Risultati raggiunti (/) LdR. ANALISI GENOTIPIZZAZIONE: mesi 7- anno / (Apr0/Ott0) Genotipizzazione tramite GBS delle 00 linee SSD di riso e analisi di bioinformatica dei dati ottenuti

7 LdR. ANALISI GENOTIPIZZAZIONE Genotipizzazione delle 00 linee SSD Le 00 linee SSD sono state genotipizzate mediante tecnologia GENOTYPING-BY- SEQUENCING (GBS) La tecnologia GBS si basa sul sequenziamento (NGS) di librerie di DNA genomico arricchite in sequenze codificanti mediante l utilizzo di enzimi di restrizione metilazione-sensibili e permette il processamento simultaneo di numerosi campioni (9-plex) Clean-up Clean-up. Plate DNA and adapter pair. Pool 9 DNAs Primers. PCR. Digest DNA with RE (ApeKI). Evaluate fragment sizes. Ligate adapters (Elshire et al. 0)

8 Genotipizzazione delle 00 linee SSD LdR. ANALISI GENOTIPIZZAZIONE Un analisi bioinformatica preliminare dei dati GBS è stata effettuata per un primo set di 0 linee SSD ~ SNP polimorfici call rate > 90% MAF > 0.0 intergenici ~7 000 genici % esoni % introni % UTR- UTR Distanza media tra SNP: 8.7 Kb Distribuzione degli SNP in prevalenza nelle regioni trascritte Chr Gene density GBS SNP density

9 Risultati raggiunti (/) LdR. - FENOTIPIZZAZIONE BLASTEST: mesi - anno / (Gen0/Lug0) Fenotipizzazione di 00 linee SSD per la resistenza al brusone in condizioni controllate

10 Risultati raggiunti (/): LdR. - FENOTIPIZZAZIONE BLASTEST APPROCCIO SPERIMENTALE Sistema di screening per la valutazione del livello di resistenza e/o suscettibilità di varietà di riso a Brusone (BLAST), tramite l infezione di riso con isolati selezionati di Magnaporthe oryzae

11 cm cm cm cm cm cm cm cm cm cm cm cm cm cm cm cm cm m cm Risultati raggiunti (/): LdR. - FENOTIPIZZAZIONE BLASTEST APPROCCIO SPERIMENTALE TESTIMONI GIGANTE VERCELLI (altamente resistente) SCHEMA di SEMINA R MS S VOLANO (Moderatamente suscettibile) MARATELLI (altamente suscettibile) , cm R MS S X repliche BIOLOGICHE SCALARI R MS S MS S

12 Risultati raggiunti (/): LdR. - FENOTIPIZZAZIONE BLASTEST RISULTATI PRELIMINARI ) SELEZIONE ISOLATI rappresentativi dei principali gruppi/sottogruppi della collezione di Magnaporthe oryzae UNIPV-PTP, ottenuti in base a fingerprinting molecolare con SSR (progetti BIOGESTECA e RISINNOVA) ) SCELTA DEGLI ISOLATI PER IL BLASTEST a seguito di test di sporulazione ) BLASTEST inoculando una miscela di /0 ceppi di M.oryzae in condizioni controllate ) REGISTRAZIONE e CATALOGAZIONE dei SINTOMI secondo la scala a classi da Altamente resistente () ad Altamente suscettibile ().

13 Attività prevista per il 0 LdR. - FENOTIPIZZAZIONE BLASTEST fine prevista entro Luglio 0 - Prima replica biologica in corso - Prossime attività: Completamento della /a replica di fenotipizzazione BLASTEST in condizioni controllate Causa ritardo attività : attesa del completamento delle attività.. di preparazione stock di semi single seed descent (SSD) delle 00 linee di riso tempi fisiologici di crescita delle piante per le repliche biologiche eseguite separatamente LdR. - ANALISI ASSOCIAZIONE: mesi - ) Analisi di associazione dati fenotipici ottenuti tramite BLASTEST e dati di genotipizzazione (GBS) delle 00 linee SSD per l identificazione di geni candidati associati alla resistenza/suscettibilità al brusone ) Successiva analisi e caratterizzazione dei geni candidati

14 Risultati raggiunti (/) LdR. - RI-SEQUENZIAMENTO GENOMI: mesi - anno (Lug0/Gen0) Caratterizzazione genomica delle due varietà Carnaroli, Arborio tramite ri sequenziamento genomico Annotazione genica del genoma di Carnaroli (definizione di modelli genici, annotazione di EST, cdna, SNPs, posizionamento manuale di geni di interesse) Realizzazione di una piattaforma Gbrowse per la visualizzazione delle annotazioni sul genoma di Carnaroli, e per la visualizzazione della sintenia rispetto a Indica e Japonica Trasferimento dei dati a CRA-GPG per integrazione con NGS su altre varietà

15 Sintenia Carnaroli Japonica (MSUv) Ricerca per posizione Annotazione modelli genici

16 Sintenia Japonica (MSUv) Indica (9)

17 Sintenia Japonica Carnaroli (GS) Stop Codon

18 Impatto dell attività di ricerca effettuata Creazione di risorse genetiche utilizzabili dall intera comunità scientifica a livello nazionale Sviluppo di una piattaforma bioinformatica per analisi di associazione genotipo-fenotipo Contributo alla decodifica di genomi di riso italiani Identificazione di marcatori di rilevanza per i programmi di miglioramento genetico a livello nazionale (resistenza al brusone) Caratterizzazione di una collezione di 00 varietà di riso per i livelli di resistenza al brusone

19 Attività previste per il 0 (/) LdR. ANALISI GENOTIPIZZAZIONE: mesi 7- anno / (Apr0/Ott0) Conclusione e finalizzazione analisi di bioinformatica dei dati GBS LdR. - FENOTIPIZZAZIONE BLASTEST: mesi - anno / (Gen0/Lug0) Completamento della /a replica di fenotipizzazione BLASTEST in condizioni controllate LdR. - ANALISI ASSOCIAZIONE: mesi - (attività NON prevista nell anno ) Analisi bioinformatica di associazione fenotipo genotipo (dati GBS) in collaborazione con la U.O. CRA con integrazione dei dati fenotipici generati dalle U.O. UNIMI/CRA Per i seguenti caratteri: - resistenza al brusone PTP - dati fenotipici da CRA-RIS - dati fisiologici da UNIMI LdR. - ANALISI GENOMI: mesi 7- (Ott0/Apr0) Completamento e finalizzazione dell analisi bioinformatica dei dati di ri-sequenziamento/assemblaggio de novo dei genomi di Carnaroli e Arborio in collaborazione con la U.O. CRA-GPG

20 Attività di divulgazione e/o didattica 0 Creato link al sito del progetto Poloriso -riso&catid=7&itemid=9&lang=en Pubblicata News Kick off Meeting del progetto POLORISO