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Chromosome elimination in plant wide hybrids – explaining the phenomenon and applying lessons from a model system in Hordeum to problems of speciation, gene introgression and breeding new crop plants

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Reintrodurre nell'orzo i geni per la sopravvivenza già presenti nelle piante selvatiche

Lo sviluppo di nuove e migliori varietà di coltivazioni partendo da specie o generi diversi è uno dei modi per introdurre caratteristiche desiderabili tratte dalle varietà selvatiche. Questo processo, tuttavia, viene talvolta ostacolato dalla completa eliminazione del complemento cromosomico di uno dei ceppi originari.

Per riuscire a sfruttare i prodotti genetici dell'evoluzione finalizzati alla sopravvivenza, il progetto Chromelim ha studiato l'eliminazione selettiva dei cromosomi parentali durante lo sviluppo di embrioni ibridi. Il team ha utilizzato incroci dell'Hordeum, un genere che comprende l'orzo coltivato commercialmente, con l'Hordeum vulgare (H. vulgare) e con circa 30 specie di erbe native delle regioni temperate. Gli scienziati hanno valutato gli effetti di variabili come il genotipo parentale e la temperatura sulla stabilità cromosomica e sulle proprietà della cromatina, coltivando ibridi di esemplari selvatici di H. bulbosum ed H. marinum. Gli studiosi del progetto Chromelim hanno scoperto che, a differenza degli embrioni ibridi di H. vulgare e H. bulbosum, sull'eliminazione o il mantenimento cromosomico non si verificava alcun effetto dovuto alla temperatura e che in base all'analisi dell'ibridizzazione genomica in situ erano presenti tutti i sette cromosomi di ognuno degli esemplari genitori. A livello molecolare, la proteina CENH3 (histone H3-like centromeric protein A) è altamente conservata e funge da regolatore del processo di eliminazione dipendente dalla mitosi. Gli scienziati hanno studiato i cromosomi avvalendosi del protocollo di immunostaining nella fase 2C della divisione cellulare, nella quale entrambi i gruppi cromosomici parentali sono presenti ma non sono ancora stati replicati. Riuscire a identificare con precisione l'attività e la posizione della proteina CENH3 costituirebbe un progresso estremamente importante per le coltivazioni. I ricercatori del progetto Chromelim hanno infatti scoperto che in questo ibrido selvatico l'attività di questa proteina fondamentale non subisce importanti riorganizzazioni. L'ibridizzazione dei raccolti provoca spesso la perdita dei geni di base che conferiscono l'immunità alle malattie che caratterizzava gli esemplari originari selvatici, perciò riuscire a reintrodurre questi tratti rappresenterebbe un vantaggio molto importante per il settore agricolo.

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