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Progressi meteorici per la genomica dei cereali

Per soddisfare il fabbisogno alimentare di una popolazione in costante crescita in condizioni mutevoli e spesso difficilissime, occorre compiere un fenomenale balzo nella produzione di grano, orzo e segale.
Progressi meteorici per la genomica dei cereali
La mera complessità della genetica delle colture di cereali ha ostacolato progressi significativi nei programma di selettocoltura relativo alle Triticeae, in particolare grano, orzo e segale. Gli avanzamenti nella mappatura a livello molecolare e lo sviluppo di nuovi strumenti bioinformatici per strutturare, correlare e analizzare esaustivamente dati di genomica su larga scala hanno consentito l’avvio di corposi programmi genetici connessi alle Triticeae.

Il progetto TRITICEAEGENOME (Genomics for Triticeae improvement), leader nell’impegno della ricerca internazionale, ha mappato i cromosomi 1 e 3, particolarmente importanti per la resistenza alle malattie, la resa e la qualità delle Triticeae.

Avvalendosi di algoritmi appena sviluppati e di impronte digitali ad alto contenuto di informazioni, accanto a minimal tiling path (MTP, set minimi di cloni sovrapposti), i ricercatori hanno costruito sequenze contigue (segmenti sovrapposti) di cromosoma artificiale batterico (BAC), per comporre una mappa completa di ciascun MPT.

Vagliando 5 400 sequenze contigue di BAC con circa 140 000 marcatori, è stato ancorato oltre il 75 % dei cromosomi del grano, oltre a due braccia cromosomiche dell’orzo. In un lavoro rilevante in particolare per resa, la qualità e il deterioramento dell’orzo e del grano, il team ha mappato con maggior precisione due loci e tre loci di tratti quantitativi in relazione a caratteri di resistenza a malattie fungine, resa e qualità, mediante le mappe già prodotte.

Gli agricoltori sono sempre più interessati al grano invernale, con le sue potenzialità di resa e produttività, oltre all’idoneità a inserirsi nelle rotazioni delle colture. Al fine di ottenere la massima diversità di germoplasma, i ricercatori hanno creato un nuovo gruppo di 376 varietà di grano invernale provenienti da Germania, Francia e Regno Unito. Sono state effettuate analisi di associazione a livello di genoma per la data di spigatura, resa del grano e altezza della pianta, insieme alle rispettive ubicazioni.

Per accogliere l’enorme quantità di dati generati, TRITICEAEGENOME ha costituito due database interattivi. Tra gli strumenti sviluppati figurano un nuovo algoritmo per l’assemblaggio di mappa fisica e un visualizzatore di genoma comparativo, CrowsNest. Inoltre, il team del progetto ha perfezionato TriAnnot, una pipeline per l’annotazione automatica di sequenza di genoma di Triticeae.

I risultati della ricerca del progetto sono stati divulgati in oltre 250 eventi, cui ha partecipato un pubblico globale di oltre 85 000 unità. Il sito Web pubblico ha ricevuto 11 000 visite da ogni parte del pianeta, a partire da maggio 2010. I dati genomici e gli strumenti sviluppati contribuiranno ad adattare le future colture di cereali alle necessità di produttori, trasformatori e consumatori.

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Keywords

Cereale, genomica, Triticeae, mappatura, TRITICEAEGENOME