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Filiera MaisTrac dal seme alla farina
San Giorgio Canavese 26.01.2015
Caratterizzazione molecolare e tracciabilità degli ecotipi piemontesi di mais
Ezio Portis (DISAFA Genetica Agraria – Università di Torino)
Filiera MaisTrac dal seme alla farina
San Giorgio Canavese 26.01.2015
- Identificazione delle piante caratterizzate dalla maggiore uniformità genetica per la produzione della semente
- Caratterizzazione molecolare degli ecotipi locali di mais
- Sviluppo di marcatori per il rilievo della presenza di ibridi commerciali nelle farine di mais locali
Rappresentano uno strumento efficiente ed affidabile per
selezionare e caratterizzare il materiale vegetale
La caratterizzazione mediante marcatori molecolari
La caratterizzazione mediante marcatori molecolari
DNA
Caratteri morfologici e fisiologici
Un segmento di DNA (gene) porta l’informazione per la
manifestazione di un carattere
Alcuni caratteri (detti quantitativi) sono influenzati da molti geni
Es. forma e dimensioni della spiga e del tutolo, intensità di colorazione della granella
La caratterizzazione mediante marcatori molecolari
DNA
Caratteri morfologici e fisiologici
marcatori molecolari
Limitati ed influenzati dalle condizioni ambientali
Aum
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reci
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Un segmento di DNA (gene) porta l’informazione per la
manifestazione di un carattere
La caratterizzazione mediante marcatori molecolari
DNA FINGERPRINTING: ‘Impronta digitale’ molecolare DNA BARCODE: codice a barre molecolare
La caratterizzazione mediante marcatori molecolari
Per studiare il DNA occorre:
Estrarlo
Tagliarlo
Clonarlo (ottenerne tante copie)
Analizzarlo
(termociclatore)
(enzimi di restrizione)
La caratterizzazione mediante marcatori molecolari
Esempio dei marcatori Microsatelliti: Nel DNA sono presenti regioni costituite da brevi porzioni che si ripetono in successione
(sequenza ripetuta 12 volte)
8
12
16
(sequenza ripetuta 16 volte)
(sequenza ripetuta 8 volte)
E’ possibile con tecniche di analisi molecolare verificare quante volte il frammento
è ripetuto nel DNA di una pianta o individuo
La caratterizzazione mediante marcatori molecolari
PROFILO DEL COLPEVOLE
INDIZIATI
COLPEVOLE
A B C D E F
“TEST DEL DNA”
La caratterizzazione mediante marcatori molecolari
Ottofile rosso
Ottofile giallo
Ottofile bianco
Ostenga
Pignoletto giallo
Pignoletto rosso
Nostrano dell’Isola
La caratterizzazione molecolare degli antichi mais
Marcatori Microsatelliti
La caratterizzazione molecolare degli antichi mais
Nostrano dell’isola
Ostenga del canavese
Ottofile biancoOttofile giallo (cas.)Ottofile giallo (cun.)Ottofile rosso
Pignoletto giallo (alb.Pignoletto giallo (mor.)Pignoletto giallo (tor.)Pignoletto rosso (banc.)Pignoletto rosso (cav.)Pignoletto rosso (tor.)
-0.60 -0.32 -0.05 0.23 0.50
-0.5
0-0
.25
0.00
0.25
0.50
Pignoletti Ottofile
Ostenga
Nostrano Ottofile giallo
Pignoletto rosso
Pignoletto giallo
Prov. ‘albese’
La caratterizzazione molecolare degli antichi mais
•adattamenti ereditari ai particolari ambienti
•resistenza ai parassiti
•speciali caratteristiche qualitative
Antiche varietà locali
Risorse dal potenziale insostituibile per il futuro lavoro di
miglioramento genetico
La Banca del Germoplasma del DISAFA - Genetica Agraria
Filiera MaisTrac dal seme alla farina
MATERIALE VEGETALE Ottofile giallo – Azienda Zappino (30 piante)
Pignoletto rosso – Azienda Caretto (30 piante) Nostrano dell’isola - Azienda Caretto (30 piante)
Materiale di riferimento:
Pignoletto rosso - Rivara 2014 (30 semi) - Banchette Ivrea 2014 (30 semi) Nostrano dell’isola - Banchette Ivrea, 2013 (30 semi) - Quincinetto Motta Frè 2014 (30 semi)
Totale 210 piante
- Identificazione delle piante caratterizzate dalla maggiore uniformità genetica per la produzione della semente
M
500 bp
400 bp
330 bp
300 bp
250 bp
200 bp
150 bp
Pignoletto Az. Caretto Pignoletto Banchette Nostrano Az. Caretto Nostrano Banchette
[marcatori molecolari AFLP]
-0,4
-0,3
-0,2
-0,1
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
-0,5 -0,4 -0,3 -0,2 -0,1 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5
Ottofile Giallo Zappino
Pignoletto rosso Banchette Pignoletto Rosso Caretto
Pignoletto Rosso Rivara
Nostrano Isola Caretto
Nostrano Isola Banchette
ANALISI DELLA VARIABILITÀ GENETICA
Ecotipo (provenienza) NBP % no ne He J Ottofile giallo (Zappino) 42 56.0 1.56 1.37 0.122 0.83 Pignoletto rosso (Caretto) 44 58.7 1.59 1.24 0.163 0.76 Pignoletto rosso (Banchette) 32 42.7 1.43 1.22 0.108 0.84 Pignoletto rosso (Rivara) 39 52.0 1.52 1.25 0.159 0.79 Pignoletto rosso (totale) 49 65.3 1.65 1.39 0.157 0.77 Nostrano dell’isola (Caretto) 45 60.0 1.60 1.20 0.141 0.78 Nostrano dell’isola (Banchette) 43 57.3 1.57 1.28 0.152 0.79 Nostrano dell’isola (Quincinetto) 48 64.0 1.64 1.27 0.181 0.77 Nostrano dell'isola (totale) 52 69.3 1.69 1.42 0.162 0.78
Totale ecotipi 75 100.0 2.00 1.66 0.221 0.52
INDICI DI VARIABILITÀ GENETICA
Numero di alleli osservato (no) Numero di alleli effettivo (ne) Numero di bande polimorfiche (NBP) Eterozigosi attesa (He) Indice di similarità genetica (J)
ANALISI DELLA VARIABILITÀ GENETICA
Identificazione delle piante caratterizzate dalla maggiore uniformità genetica per la produzione della semente
0,494
-0,6
-0,4
-0,2
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
-0,6 -0,4 -0,2 0 0,2 0,4 0,6 0,8
Pignoletto Rosso Banchette
Pignoletto Rosso Caretto
Pignoletto Rosso Rivara
-0,8
-0,6
-0,4
-0,2
0
0,2
0,4
0,6
0,8
-0,8 -0,6 -0,4 -0,2 0 0,2 0,4 0,6 0,8
Nostrano Isola Caretto
Nostrano Isola Banchette
Nostrano Isola Quincinetto
ANALISI DELLA VARIABILITÀ GENETICA
Indice di fissazione: GST
Totale: 33,5%
Nostrano dell’isola: 2,5% Pignoletto rosso: 9,8%
Ottofile giallo (Zappino)
Pignoletto rosso (Banchette)
Pignoletto rosso (Caretto)
Pignoletto rosso (Rivara)
Nostrano dell’isola (Quincinetto)
Nostrano dell’isola (Banchette)
Nostrano dell’isola (Caretto)
ANALISI DELLA VARIABILITÀ GENETICA
ANALISI DELLA VARIABILITÀ GENETICA
Filiera MaisTrac dal seme alla farina
MATERIALE VEGETALE
- Sviluppo di marcatori per il rilievo della presenza di ibridi commerciali nelle farine di mais locali
21 Ibridi vitrei commerciali
Filiera MaisTrac dal seme alla farina
- Sviluppo di marcatori per il rilievo della presenza di ibridi commerciali nelle farine di mais locali
Pignoletto rosso Az. Caretto
Rivara
Banchette
30 campioni di Pignoletto rosso per ogni provenienza (=90 individui)
BULK (Nostrano dell’isola, Ottofile bianco, rosso, giallo, Ostenga, Pignoletto giallo)
MATERIALE VEGETALE
Pignoletto rosso Banchette Pignoletto rosso Az. Caretto
Pignoletto rosso Az. Caretto Pignoletto rosso Rivara
Pignoletto rosso Rivara Bulk Ibridi F1
Marcatori Microsatelliti
Microsatellite p-dupssr7
Bp
p-du
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120 131 143 148 153 158 165 173 175
Marcatori esclusivi per gli ibridi
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SS
145 150 158 175 180 186 190 196 200 215 220 240
Marcatori esclusivi per gli ibridi
Microsatellite p-dupssr10
Bp
SSR
N22
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185 188 195 200 208 212 225 230 244 250 255 265 275 285
Marcatori esclusivi per gli ibridi
Microsatellite N22
Bp
SSR
N60
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SS
195 225 258 270 290 295 300 315 330 350 360
Marcatori esclusivi per gli ibridi
Microsatellite N60
7 microsatelliti hanno permesso di discriminare in maniera univoca 18 ibridi su 21
Marcatori esclusivi per gli ibridi
Ibridi non discriminabili: - Julian (Ersa Friuli) - Corniola (Apsov Sementi) - Roano (Sivam)
SSR7
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SSR N22
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185 188 195 200 208 212 225 230 244 250
SSR10
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11 varianti alleliche esclusive identificate per la varietà Pignoletto rosso
CARETTO
BANCHETTE RIVARA
SSR p-dupssr7
BANCHETTE
BANCHETTE
CARETTO CARETTO
CARETTO
RIVARA
RIVARA
RIVARA
SSR p-dupssr10
BANCHETTE BANCHETTE RIVARA
Marcatori esclusivi per Pignoletto rosso
Prova di analisi sulle farine
Farine 100% Pignoletto rosso Altre farine commerciali
Prova di analisi sulle farine
Microsatellite p-dupssr7
Microsatellite p-dupssr10
Prova di analisi sulle farine
Microsatellite N22
Microsatellite N60
Filiera MaisTrac dal seme alla farina
San Giorgio Canavese 26.01.2015
Grazie per l’attenzione
Coefficient0.11 0.33 0.56 0.78 1.00
NostrIsolaCAR01
OttGiallo01 OttGiallo22 OttGiallo02 OttGiallo04 OttGiallo28 OttGiallo23 OttGiallo03 OttGiallo29 OttGiallo07 OttGiallo05 OttGiallo30 OttGiallo06 OttGiallo08 OttGiallo19 OttGiallo13 OttGiallo18 OttGiallo14 OttGiallo25 OttGiallo24 OttGiallo09 OttGiallo20 OttGiallo15 OttGiallo26 OttGiallo10 OttGiallo21 OttGiallo27 OttGiallo17 OttGiallo12 OttGiallo11 OttGiallo16 PignRossoBAN01 PignRossoBAN10 PignRossoBAN17 PignRossoBAN08 PignRossoBAN22 PignRossoBAN16 PignRossoBAN21 PignRossoBAN18 PignRossoBAN13 PignRossoBAN27 PignRossoCAR28 PignRossoBAN02 PignRossoBAN09 PignRossoBAN28 PignRossoBAN29 PignRossoBAN20 PignRossoBAN24 PignRossoBAN06 PignRossoBAN15 PignRossoBAN25 PignRossoCAR08 PignRossoBAN11 PignRossoBAN19 PignRossoCAR09 PignRossoBAN23 PignRossoBAN07 PignRossoBAN14 PignRossoBAN12 PignRossoBAN26 PignRossoCAR10 PignRossoBAN30 PignRossoRIV04 PignRossoRIV07 PignRossoRIV09 PignRossoCAR04 PignRossoCAR21 PignRossoRIV01 PignRossoRIV02 PignRossoRIV03 PignRossoRIV14 PignRossoRIV17 PignRossoRIV08 PignRossoRIV13 PignRossoRIV05 PignRossoRIV06 PignRossoRIV11 PignRossoRIV10 PignRossoRIV16 PignRossoRIV12 PignRossoRIV15 PignRossoBAN03 PignRossoBAN04 PignRossoBAN05 PignRossoCAR02 PignRossoCAR06 PignRossoCAR12 PignRossoCAR14 PignRossoCAR22 PignRossoCAR11 PignRossoCAR17 PignRossoCAR18 PignRossoCAR16 PignRossoCAR20 PignRossoCAR19 PignRossoCAR01 PignRossoCAR13 PignRossoCAR15 PignRossoCAR03 PignRossoCAR07 PignRossoCAR05 PignRossoCAR23 PignRossoRIV23 PignRossoCAR24 PignRossoRIV20 PignRossoRIV18 PignRossoRIV29 PignRossoCAR26 PignRossoCAR29 PignRossoRIV30 PignRossoRIV26 PignRossoRIV19 PignRossoRIV21 PignRossoRIV22 PignRossoRIV24 PignRossoCAR25 PignRossoRIV27 PignRossoCAR30 PignRossoRIV25 PignRossoCAR27 PignRossoRIV28 NostrIsolaCAR01 NostrIsolaBAN03 NostrIsolaCAR25 NostrIsolaBAN27 NostrIsolaCAR09 NostrIsolaQUIN1 NostrIsolaQUIN1 NostrIsolaCAR17 NostrIsolaBAN11 NostrIsolaBAN19 NostrIsolaBAN15 NostrIsolaQUIN1 NostrIsolaCAR02 NostrIsolaCAR10 NostrIsolaQUIN0 NostrIsolaCAR18 NostrIsolaCAR26 NostrIsolaQUIN1 NostrIsolaCAR08 NostrIsolaQUIN0 NostrIsolaCAR16 NostrIsolaBAN02 NostrIsolaBAN09 NostrIsolaQUIN1 NostrIsolaBAN17 NostrIsolaQUIN0 NostrIsolaQUIN2 NostrIsolaQUIN2 NostrIsolaQUIN2 NostrIsolaBAN25 NostrIsolaCAR03 NostrIsolaCAR19 NostrIsolaBAN21 NostrIsolaCAR06 NostrIsolaBAN04 NostrIsolaBAN12 NostrIsolaQUIN1 NostrIsolaBAN20 NostrIsolaQUIN1 NostrIsolaCAR14 NostrIsolaQUIN2 NostrIsolaCAR30 NostrIsolaQUIN0 NostrIsolaBAN28 NostrIsolaCAR20 NostrIsolaBAN05 NostrIsolaCAR27 NostrIsolaBAN29 NostrIsolaBAN23 NostrIsolaCAR11 NostrIsolaBAN13 NostrIsolaQUIN1 NostrIsolaCAR12 NostrIsolaQUIN1 NostrIsolaQUIN2 NostrIsolaCAR04 NostrIsolaCAR28 NostrIsolaBAN30 NostrIsolaQUIN0 NostrIsolaBAN06 NostrIsolaQUIN2 NostrIsolaCAR21 NostrIsolaBAN22 NostrIsolaQUIN0 NostrIsolaQUIN2 NostrIsolaCAR05 NostrIsolaCAR29 NostrIsolaBAN07 NostrIsolaCAR13 NostrIsolaQUIN2 NostrIsolaCAR22 NostrIsolaQUIN1 NostrIsolaBAN14 NostrIsolaCAR07 NostrIsolaCAR23 NostrIsolaQUIN0 NostrIsolaCAR15 NostrIsolaBAN01 NostrIsolaBAN08 NostrIsolaBAN16 NostrIsolaBAN10 NostrIsolaQUIN0 NostrIsolaQUIN2 NostrIsolaCAR24 NostrIsolaBAN26 NostrIsolaBAN18 NostrIsolaBAN24 NostrIsolaQUIN2 NostrIsolaQUIN0 NostrIsolaQUIN3
Ottofile giallo Pignoletto rosso Nostrano dell’isola
ANALISI DELLA VARIABILITÀ GENETICA
Ecotipo N° bande polimorfiche N° alleli locali N° alleli privati
Ottofile giallo (Zappino) 42 5 11 Pignoletto rosso (Caretto) 44 7 3 Pignoletto rosso (Banchette) 32 5 2 Pignoletto rosso (Rivara) 39 4 1 Nostrano dell’isola (Caretto) 45 2 1
Nostrano dell’isola (Banchette) 43 1 2
Nostrano dell’isola (Quincinetto) 48 2 2
ANALISI DELLA VARIABILITÀ GENETICA
INDICI DI VARIABILITÀ GENETICA
Numero di alleli osservato (no) Numero di alleli effettivo (ne) Numero di bande polimorfiche (NBP) Eterozigosi attesa (He) Indice di similarità genetica (J)
La caratterizzazione mediante marcatori molecolari
Alcuni caratteri (detti quantitativi) sono influenzati da molti geni
Es. forma e dimensioni della spiga
e del tutolo, intensità di colorazione della granella
………e fortemente influenzati dall’ambiente
La Banca del Germoplasma del DISAFA - Genetica Agraria
