Indagine sulle relazioni genetiche tra specie selvatiche di Cicer

annuali e perenni tramite l’utilizzo di polimorfismi ISSR (inter simple

sequence repeat).

Margherita Banella

Obiettivi dell’esperimento

Analizzare la variabilità genetica del genere Cicer per:

• Conoscere le relazioni di parentela esistenti tra le specie selvatiche di Cicer;

• Pianificare con maggiore efficienza gli incroci e la creazione di ibridi per l’agricoltura;

• Indagare i meccanismi evolutivi che hanno portato all’attuale diversità.

Metodologie• Estrazione del DNA di 23 individui appartenenti a 13

specie di Cicer, 6 annuali e 7 perenni

Annuali PerenniCicer arietinum Cicer acanthophyllum

Cicer reticulatum Cicer macracanthum

Cicer echinospermum Cicer pungens

Cicer yamasithae Cicer nuristanicum

Cicer bijugum Cicer anatolicum

Cicer judaicum Cicer microphyllum

Cicer oxyodon

• Amplificazione tramite 40 cicli di PCR utilizzando 100 primers rappresentanti ripetizioni di due, tre, quattro e cinque basi, di cui alcuni ancorati all’estremità 3’;

• Corsa in gel dei prodotti della PCR; • Registrazione della presenza o

assenza di bande;

Risultati ottenuti• Dei 100 primers utilizzati 25 hanno dato come

risultato una buona amplificazione e ma solo 15 evidenziano polimorfismi – Per essere considerare polimorfico un locus è necessario

che una banda sia presente in una sola lane

Primers utilizzati per l’analisi

1. (GA)8 T 9. (AC)8 YT

2 (GA)8 C 10. (GT)8 A

3. (GA)8 A 11. (GT)8 YT

4. (GA)8 YT 12. (TG)8 A

5. (AG)8 YT 13. (ATG)6

6. (CT)8 RC 14. (GAA)6

7. (CA)8 T 15. (GGAGA)6

8. (CA)8 RT

Analisi dei dati

• Caratterizzazione della variabilità trovata tramite analisi molecolare della varianza;

• Riunione delle 13 specie in 3 gruppi;

• Costruzione di un dendrogramma basato sul confronto a coppie degli individui (UPGMA).

GruppiGruppi Specie Annuale/Perenne Origine

1.

Cicer acanthophyllum Perenne Tajikistan

Cicer macracanthum Perenne Pakistan

Cicer pungens Perenne Afghanistan

Cicer nuristanicum Perenne Pakistan

Cicer arietinum Annuale India

Cicer reticulatum Annuale Turchia

Cicer echinospermum Annuale Turchia

2.

Cicer anatolicum Perenne Turchia

Cicer microphyllum Perenne India

Cicer oxyodon Perenne Turchia

3.

Cicer yamasithae Annuale Afghanistan

Cicer bijugum Annuale Turchia

Cicer judaicum Annuale Libano

AMOVA

• Una prima analisi della varianza considerando i gruppi annuali/perenni ha mostrato che la varianza tra gruppi è del 12,85%.

• Considerando invece i gruppi formati con i risultati delle indagini molecolari la varianza tra gruppi è risultata essere del 16.95%.

Discussione

• Il dendrogramma mostra come alcune specie siano particolarmente vicine dal punto di vista genetico e spiega i rari casi di interfertilità tra le varie specie del genere.– Ad esempio la specie Cicer arietinum

presenta notevoli somiglianze con le specie Cicer reticolatum e Cicer echinospermum ed empiricamente sono state le uniche a produrre ibridi vitali.

• I raggruppamenti risultati dal dendrogramma sono in accordo, oltre che con i dati ricavati da esperimenti di incrocio, anche da quelli derivati dallo studio delle proteine immagazzinate nei semi.

Dati evolutivi

Durante l’evoluzione le alcune specie di Cicer sono passate dall’essere perenni (condizione ancestrale) all’annualità.

• Uno studio del 1991 di Kazan e Muehlbauer sostiene l’origine monofiletica delle specie annuali

• Uno di Tayar e Waines del 1996 afferma, al contrario, che il gruppo sia polifiletico

• I risultati di questo studio confermano la teoria dell’origine polifiletica, infatti, analizzando la struttura del dendrogramma ottenuto, si evidenziano forti affinità tra alcune specie annuali e perenni; le distanze genetiche suggeriscono che le differenti specie annuali si siano differenziate separatamente ed in momenti diversi. Questo è confermato anche dai dati di analisi della varianza.

Tratto dall’articolo:Genetic relationships among annual e perennial wild species of Cicer using inter simple sequences repeat (ISSR)

polymorphismdi:

P.N. Rajesh, V.J. Sant, V.S. Gupta, F.J. Muehlbauer & P.K. Ranjekar