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PROGRAMMA DI RICERCA 2005

italiano - english
Unità di Ricerca
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Bibliografia
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Parole Chiave
SINTENIA; ORYZA SATIVA; ZEA MAYS; HORDEUM VULGARE; GENE CANDIDATO; SEQUENZIAMENTO DEL GENOMA; BIOINFORMATICA; QTL; MUTANTI DELLO SVILUPPO

Analisi di macro- e micro-sintenia tra cereali per l'identificazione di geni di importanza agronomica

Università degli Studi di Bologna
Abstract
La conservazione di un riconoscibile ordine cromosomico dei geni (sintenia) tra specie filogeneticamente vicine fornisce l'opportunità di utilizzare specie a genoma semplice per facilitare il clonaggio di geni di interesse in specie coltivate a genoma complesso. Tra i cereali, la specie a genoma più semplice (440 Mb) è il riso (Oryza sativa) e per questo è stata scelta come modello. Il recente ottenimento della sequenza dell'intero genoma di riso ha notevolmente aumentato il potenziale impatto sulla genomica dei cereali di un maggiore utilizzo delle informazioni di sintenia.
Questo progetto si propone di utilizzare le relazioni di sintenia tra riso, orzo e mais, al fine di mappare geneticamente e fisicamente una serie di geni di importanza agronomica in orzo e mais, e porre le basi per il loro clonaggio. Forte enfasi verrà data all'identificazione di geni candidati, che verranno identificati sulla sequenza annotata di riso sintenica a quella del locus oggetto di studio nella specie originale. Il progetto si propone anche di sequenziare una porzione del genoma di mais (ca. 2 Mb), ed eventualmente di una più breve sequenza corrispondente di orzo. Oltre a consentire l'identificazione di geni candidati ai loci oggetto di questo studio, l'ottenimento di tale informazione di sequenza permetterà un'estesa analisi di microsintenia riso-orzo-mais e, più in generale, fornirà informazioni sull'organizzazione e sull'evoluzione del genoma dei cereali.

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca
Roberto TUBEROSA Università degli Studi di BOLOGNA
Obiettivo del Programma di Ricerca
Il presente progetto, utilizzando una serie di attività tra loro integrate, si pone come obiettivo la mappatura di loci di interesse agronomico di orzo e mais in relazione a geni candidati ed ove possible in relazione alla mappa fisica. Le attività verteranno attorno all'utilizzo della sintenia tra cereali, che consentirà di semplificare e migliorare le fasi di mappatura genetica e fisica e l'identificazione di geni candidati. Attraverso una significativa attività di sequenziamento, il progetto contribuirà a chiarire la struttura del genoma di mais e di orzo; tale attività consentirà, a sua volta, di migliorare le conoscenze riguardanti la sintenia tra riso, orzo e mais per le regioni sede dei geni bersaglio e fornirà informazioni sull'organizzazione e sull'evoluzione del genoma dei cereali.

I loci oggetto di studio, per i quali si procederà ad una mappatura genetica fine (risoluzione pari almeno ad 1 cM) ed eventualmente alla mappatura fisica, sono:
• root-ABA1, un QTL che influenza la struttura dell'apparato radicale e controlla l'accumulo di acido abscissico nella foglia (L-ABA) in mais (Tuberosa et al., 1998; Landi et al., 2005);
• i mutanti gametofitici di mais GaMS1 (Sari-Gorla et al., 1996) e Ga-1 (Ziegler e Ashman, 1994);
• 2-3 mutanti dello sviluppo di orzo, scelti tra una lista iniziale di 40 mutanti già mappati in orzo (Pozzi et al., 2000, 2003).

Due fra i loci di mais oggetto di studio, root-ABA1 e GaMS1 >>>

Durata
24 mesi
Base di partenza scientifica nazionale o internazionale
SINTENIA E SUO UTILIZZO.
Sebbene esista notevoli differenze in numero cromosomico e contenuto in DNA tra le specie della famiglia delle Poaceae, esse mostrano una elevata conservazione nella struttura del genoma per quanto concerne l'ordine lineare dei geni sui cromosomi. Tale caratteristica è stata osservata inizialmente nel corso di studi di mappatura genica comparativa, in cui le stesse sonde RFLP a copia singola venivano mappate su popolazione di mappa di specie diverse (bibliografia riassunta in Gale and Devos, 1998). Il confronto basato sulla disponibilità di campioni di sequenze genomiche ha recentemente dimostrato che le differenze in dimensioni del genoma sono attribuibili in gran parte al diverso contenuto e livello di duplicazione di sequenze trasponibili nelle regioni intergeniche (SanMiguel et al., 1996). Queste osservazioni hanno portato allo proposta di un modello di lavoro, definito del clonaggio posizionale comparativo (Feuillet and Keller, 1999) o clonaggio posizionale basato su piccoli "surrogate genomes" (Bennetzen and Ma, 2003), in cui i geni oggetto di studio sono mappati approssimativamente nella specie coltivata a genoma complesso, ma le lunghe e costose fasi di chromosome walking sono svolte in una specie imparentata, a genoma più semplice. Pur con le dovute cautele, tali considerazioni si applicano anche al clonaggio di QTL (Salvi and Tuberosa, 2005). Per i cereali, la specie modello è il riso, grazie al suo piccolo genoma (ca. 440 Mb), gi >>>