Drupomics, sequenziamento del genoma del pesco

Il pesco [Prunus persica (L.) Batsch] è tra le specie frutticole più importanti per il nostro paese ed è considerata una specie modello per la famiglia delle Rosacee in quanto presenta diversi vantaggi dal punto di vista genetico e riproduttivo. E’, infatti, una specie diploide con un genoma molto contenuto. Al contrario di altre specie frutticole ha un periodo improduttivo molto limitato (2-3 anni).

E’ una specie autogama e sono disponibili diverse linee diaploidi omozigoti a tutti i loci. Negli ultimi anni sono stati svilppati in pesco diversi strumenti genomici (mappe genetiche e fisiche, collezioni di Est) che consentono indagini molecolari molto approfondite. L’avvento dell’era del seqenziamento ha aperto nuove frontiere per la genomica delle piante.

Diversi organismi sono stati già sequenziati (Arabidopsis, Riso, Pioppo, Vite papaya) e molti altri sono in via di sequenziamento. In questo contesto il ministero per le Politiche agricole, alimentari e forestali ha finanziato un progetto nazionale Drupomics allo scopo di affiancare l’iniziativa internazionale, coordinata da istituzioni di ricerca degli Stati Uniti d’America, per il
sequenziamento del genoma della specie.

Il progetto italiano è coordinato dal Cra - Centro di ricerca per la frutticoltura di Roma e viene sviluppato con la collaborazione di 14 istituzioni di ricerca. Operativamente il progetto si articola in 4 linee di ricerca:

- Nella Linea di ricerca 1 (Sequenziamento del Genoma), come contributo al sequenziamento internazionale, è prodotta in Italia una sequenza con copertura 2X mediante metodologia WGS. In totale il consorzio internazionale ha prodotto una sequenza WGS con una copertura 8X. Il progetto italiano contribuirà anche all’assemblaggio ed all’annotazione del genoma della specie. Il genotipo individuato per il sequenziamento è un doppio aploide della cultivar Lovell. La scelta di un diaploide è motivata dal fatto che un individuo omozigote a tutti i loci rende più semplice la fase di assemblaggio della sequenza.

- Nella Linea di Ricerca 2 (Mappe genetico-molecolari di associazione: arricchimento e allineamento alla mappa di sequenza. Risequenziamenti), che si svolge in parallelo con la Fase 1, si completano mappe molecolari di associazione. Le sequenze assemblate verranno ancorate alle mappe genetico-molecolari usando ponti SNPs o SSR al fine di ricondurle alla loro collocazione cromosomica. Il genoma è coperto con marcatori (principalmente SNP), con una densità di un marcatore ogni 0,5 cM. Questa fase include l’individuazione di SNP da EST e la loro localizzazione sulle mappe genetico-molecolari.

Il risequenziamento dei parentali delle popolazioni segreganti (TxE, PxF, CxA) o dei loro ibridi F1 permetterà l’isolamento di ulteriori SNP che saranno localizzati sulle mappe molecolari. I parentali delle progenie di mappa verranno risequenziati con tecnologia Illumina con una copertura 20X. I marcatori individuati mediante risequenziamento dei parentali di mappa consentono l’allineamento diretto tra le mappe genetiche e la sequenza. Inoltre, allo scopo di analizzare la variabilità esistente nel germoplasma della specie ed individuare SNP utili un panel di accessioni di pesco, individuati per la loro ampia variabilità genetica, fenotipica e geografica, verrà risequenziato con tecnologia Illumina con una copertura di 3X.

- Nella Linea di Ricerca 3 (Gestione informatica dei dati ed analisi strutturale del genoma) si realizzano gli strumenti bioinformatici per la gestione informatica di tutto il progetto. In particolare si sviluppano ed adottano algoritmi per l’analisi della sequenza genomica, e si sviluppa tutta l’attività bioinformatica necessaria a consolidare le mappe integrate genetico- molecolari e di sequenza.

- La Linea di Ricerca 4 (Qualità della Drupa: Approcci genomici e post-genomici) abbraccia aspetti legati alla qualità del frutto di pesco quali intenerimento della polpa, vie metaboliche degli zuccheri, acidi organici, carotenoidi e ABA e loro interazioni. A questo scopo verranno utilizzati approcci genomici, trascrittomici, proteomici e metabolomici. 

 

A cura di:

Verde ed il Consorzio per il sequenziamento del genoma del pesco