Negli ultimi anni, i progressi nelle tecnologie di sequenziamento di nuova generazione (Next-Generation Sequencing - NGS) hanno rivoluzionato la nostra capacità di esaminare e acquisire rapidamente informazioni genetiche complesse, aprendo nuove prospettive in numerosi ambiti di ricerca, dalla genomica alla medicina personalizzata. In questo studio, abbiamo utilizzato il protocollo K-seq (Ziarsolo et al. 2021), basato su tecnologie NGS, adattandolo per lo studio del genoma del mais. Questo protocollo si basa sull'amplificazione di regioni genomiche attraverso due passaggi di amplificazione utilizzando oligonucleotidi di ridotta lunghezza, progettati sulla base di insiemi di k-meri identificati ‘in silico’ sulla sequenza genomica disponibile. Tali amplificazioni consentono di rilevare numerosi polimorfismi genetici. Questa ricerca è stata condotta nell'ambito del "Progetto GER-MAIS": Germoplasma degli ecotipi di mais piemontesi, finanziato dalla Regione Piemonte (PSR 2014-2024 - Op. 10.2.1). Il progetto si è incentrato sullo sviluppo di strategie ottimali per la conservazione del germoplasma di mais locale e per l'individuazione di validi criteri di selezione che permettano di stabilizzarne le produzioni dal punto di vista quali-quantitativo, nell'ottica di una loro valorizzazione come prodotti tipici di nicchia, marchi DOP e marchi IGP. Nella prima fase del progetto, il protocollo K-seq è stato ottimizzato analizzando un sottoinsieme di genotipi campionati entro dieci ecotipi locali piemontesi. Sette ecotipi, denominati 'Ottofile giallo', 'Ottofile rosso', 'Ottofile bianco', 'Ostenga', 'Nostrano dell'Isola', 'Pignoletto giallo' e 'Pignoletto rosso', erano già stati identificati in precedenza (Portis et al. 2011), mentre 'Ottofile nero', 'Pignoletto nero' e 'Quarantina' sono stati qui selezionati per la prima volta. Complessivamente, sono stati generati circa 23 milioni di reads (PE150), allineate al genoma di riferimento per identificare circa 2,9 milioni di marcatori SNP (single nucleotide polymorphism). Dopo il filtraggio, questo numero è stato ridotto a circa 10 mila marcatori utilizzati per la costruzione di un dendrogramma UPGMA che riporta le relazioni filogenetiche esistenti tra i dieci ecotipi in analisi. Circa 30 piante, coltivate in campi isolati, sono state quindi selezionate all'interno di ciascun ecotipo e, sulla base dei dati molecolari raccolti, sono stati identificati i genotipi più rappresentativi. La nostra attenzione si è concentrata sui genotipi che mostravano caratteristiche distintive e capaci di includere la maggior parte della variabilità genetica, con l'obiettivo di facilitare e ottimizzare la loro conservazione in situ ('on-farm') ed ex situ presso la Banca del Germoplasma del DISAFA - Università di Torino. Parole chiave: agrobiodiversità; protocollo K-seq; NGS (Sequenziamento di nuova generazione); genetica delle popolazioni Bibliografia: Portis et al. (2011). Recupero e valorizzazione di ecotipi piemontesi di mais da polenta. Atti 8° Convegno AISTEC, pp. 44-48; Ziarsolo et al (2021). K-seq, an affordable, reliable, and open Klenow NGS-based genotyping technology. Plant Methods, 17, 1-11.
Strategie di sequenziamento di nuova generazione per lo studio della variabilità genetica nei mais piemontesi.
Martina M.;Milani A. M.;Comino C.;Portis E.
2024-01-01
Abstract
Negli ultimi anni, i progressi nelle tecnologie di sequenziamento di nuova generazione (Next-Generation Sequencing - NGS) hanno rivoluzionato la nostra capacità di esaminare e acquisire rapidamente informazioni genetiche complesse, aprendo nuove prospettive in numerosi ambiti di ricerca, dalla genomica alla medicina personalizzata. In questo studio, abbiamo utilizzato il protocollo K-seq (Ziarsolo et al. 2021), basato su tecnologie NGS, adattandolo per lo studio del genoma del mais. Questo protocollo si basa sull'amplificazione di regioni genomiche attraverso due passaggi di amplificazione utilizzando oligonucleotidi di ridotta lunghezza, progettati sulla base di insiemi di k-meri identificati ‘in silico’ sulla sequenza genomica disponibile. Tali amplificazioni consentono di rilevare numerosi polimorfismi genetici. Questa ricerca è stata condotta nell'ambito del "Progetto GER-MAIS": Germoplasma degli ecotipi di mais piemontesi, finanziato dalla Regione Piemonte (PSR 2014-2024 - Op. 10.2.1). Il progetto si è incentrato sullo sviluppo di strategie ottimali per la conservazione del germoplasma di mais locale e per l'individuazione di validi criteri di selezione che permettano di stabilizzarne le produzioni dal punto di vista quali-quantitativo, nell'ottica di una loro valorizzazione come prodotti tipici di nicchia, marchi DOP e marchi IGP. Nella prima fase del progetto, il protocollo K-seq è stato ottimizzato analizzando un sottoinsieme di genotipi campionati entro dieci ecotipi locali piemontesi. Sette ecotipi, denominati 'Ottofile giallo', 'Ottofile rosso', 'Ottofile bianco', 'Ostenga', 'Nostrano dell'Isola', 'Pignoletto giallo' e 'Pignoletto rosso', erano già stati identificati in precedenza (Portis et al. 2011), mentre 'Ottofile nero', 'Pignoletto nero' e 'Quarantina' sono stati qui selezionati per la prima volta. Complessivamente, sono stati generati circa 23 milioni di reads (PE150), allineate al genoma di riferimento per identificare circa 2,9 milioni di marcatori SNP (single nucleotide polymorphism). Dopo il filtraggio, questo numero è stato ridotto a circa 10 mila marcatori utilizzati per la costruzione di un dendrogramma UPGMA che riporta le relazioni filogenetiche esistenti tra i dieci ecotipi in analisi. Circa 30 piante, coltivate in campi isolati, sono state quindi selezionate all'interno di ciascun ecotipo e, sulla base dei dati molecolari raccolti, sono stati identificati i genotipi più rappresentativi. La nostra attenzione si è concentrata sui genotipi che mostravano caratteristiche distintive e capaci di includere la maggior parte della variabilità genetica, con l'obiettivo di facilitare e ottimizzare la loro conservazione in situ ('on-farm') ed ex situ presso la Banca del Germoplasma del DISAFA - Università di Torino. Parole chiave: agrobiodiversità; protocollo K-seq; NGS (Sequenziamento di nuova generazione); genetica delle popolazioni Bibliografia: Portis et al. (2011). Recupero e valorizzazione di ecotipi piemontesi di mais da polenta. Atti 8° Convegno AISTEC, pp. 44-48; Ziarsolo et al (2021). K-seq, an affordable, reliable, and open Klenow NGS-based genotyping technology. Plant Methods, 17, 1-11.
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