Arboricoltura e Genetica Agraria
Temi e progetti di ricerca
Miglioramento genetico delle specie da frutto (classico e mediante biotecnologie)
La sezione di arboricoltura e genetica agraria si è impegnata nel miglioramento genetico e nella messa a punto di piani di incroci e di selezione di diverse specie arboree da frutto volti alla creazione di nuove varietà con migliorate caratteristiche agronomiche di interesse.
La messa a punto di tecniche di sequenziamento e di analisi molecolari sempre più precise ed economiche ha reso possibile l’utilizzo di marcatori molecolari legati a caratteri di interesse per guidare il processo di selezione di nuove varietà. La sezione è al momento impegnata in programmi di selezione assistita da marcatori (MAS) per tratti di interesse agronomico in agrumi, vite da tavola, mandorlo, carrubo, pero ed altre specie.
Altre attività di ricerca riguardano la validazione funzionale di geni candidati e lo studio di meccanismi di interazione pianta-patogeno. A tal proposito sono stati costituiti genotipi con un modificato habitus vegetativo o con una maggiore resistenza/tolleranza a fattori di stress biotici o abiotici. L’analisi della tolleranza agli stress abiotico e biotico ha anche riguardato la costituzione e caratterizzazione di piante di tabacco trasformate con geni di resistenza. Attività di ricerca riguardano, inoltre, il clonaggio e l’espressione in vitro di proteine ricombinanti e l’ingegnerizzazione di proteine mutate attraverso la mutagenesi sito-specifica. Su agrumi, attraverso l’impiego di mutanti e di tecniche di analisi di espressione differenziale, sono stati identificati geni coinvolti nei meccanismi di interazione polline-pistillo, nei processi di maturazione del frutto, nella biosintesi delle antocianine e nelle risposte allo stress abiotico.
Coltura in vitro e micropropagazione
La sezione di arboricoltura e genetica agraria si avvale di un laboratorio di micropropagazione dotato della strumentazione necessaria per svolgere tutte le fasi della coltura in vitro. Sono stati messi a punto ed ottimizzati protocolli per la rigenerazione di specie arboree di interesse per l’agricoltura mediterranea (agrumi, vite, ficodindia). La coltura in vitro viene impiegata, oltre che per la micropropagazione, anche per la messa a punto di varietà virus-esenti e per l’applicazione di moderne tecniche di breeding.
Utilizzo di marcatori molecolari per analisi fingerprinting e di genetica di popolazione
Una delle attività della sezione riguarda il recupero e la valorizzazione del germoplasma di specie arboree di interesse per l’agricoltura mediterranea quali agrumi, vite, olivo, ciliegio, pero, melo, mandorlo, nocciolo, melograno, ficodindia e carrubo. La sezione si è occupata del recupero, della valutazione e della conservazione del germoplasma locale in campi collezioni ex situ così come della loro caratterizzazione attraverso l’uso di marcatori molecolari.
Studi di associazione marcatore-fenotipo (analisi QTL, GWAS, GS)
La disponibilità di piattaforme di genotipizzazione capaci di analizzare migliaia di locus genetici contemporaneamente ha dato il via a nuove tipologie di analisi volte, attraverso l’analisi di locus polimorfici uniformemente sparsi nel genoma, all’individuazione di regioni genetiche associate a modificazioni fenotipiche e dei relativi marcatori molecolari. La sezione di arboricoltura e genetica agraria è attivamente impegnata nella genotipizzazione (mediante SNP array o risequenziamento) di popolazioni segreganti al fine di individuare QTL relativi a caratteri di interesse. I risultati delle analisi QTL permettono di individuare quali siano i geni coinvolti in pathway biosintetici di interesse e l’individuazione di marcatori molecolari utilizzabili in piani di miglioramento genetico attraverso selezione assistita da marcatori (MAS)
Analisi fisiologiche e qualitative
La sezione di arboricoltura e genetica agraria si avvale di un laboratorio pomologico dotato delle principali strumentazioni per l’analisi dei principali parametri fisiologici (conduttanza stomatica, potenziale fotosintetico etc) e della determinazione dei principali parametri qualitativi (contenuto in zuccheri, acidità, antociani etc) al fine di una puntuale analisi dello stato fisiologico della pianta e della qualità dei frutti e di altri organi della pianta di interesse agronomico (es. cladodi di ficodindia).
Analisi istologiche
La sezione di arboricoltura e genetica agraria si avvale di un laboratorio istologico dotato di un microscopio ottico a fluorescenza ed uno stereoscopio (e di tutta la strumentazione accessoria necessaria per una corretta fruizione dei microscopi). Le analisi istologiche sono principalmente volte allo studio dei meccanismi della biologia riproduttiva in agrumi e altre specie da frutto e dell’influenza della struttura cellulare nelle caratteristiche di croccantezza e succosità in melo.
Analisi dell’influenza delle tecniche agronomiche sulle caratteristiche produttive delle specie da frutto
Per quanto riguarda gli aspetti agronomici vengono condotti studi sulle scelte varietali e dei portinnesti delle principali specie arboree da frutto, con particolare riferimento agli agrumi. A tal proposito sono ad oggi in corso studi sull’influenza di diversi portainnesti di recente introduzione nelle caratteristiche produttive dell’arancio pigmentato. Sono stati altresì effettuati studi sull’influenza di alcune tecniche colturali, quali la gestione dell’irrigazione e della potatura e l’utilizzo di fitoregolatori sul comportamento vegeto-produttivo e fisiologico.
Identificazione delle modifiche del trascrittoma e dell’epigenoma indotte dallo stress abiotico
La sezione di Arboricoltura e Genetica agraria è impegnata nello studio delle variazioni indotte dallo stress abiotico (basse temperature, salinità, metalli pesanti, deficit idrico) sul trascrittoma e sull’epigenoma in piante arboree ed erbacee. In particolare, la sezione ha acquisito elevate competenze nell’analisi degli effetti dello stress da freddo sul contenuto dei pigmenti antociani e nell’espressione dei geni strutturali e regolatori coinvolti nella loro biosintesi in frutti di arancio pigmentato. Inoltre, recente interesse è stato rivolto allo studio del trascrittoma in specie da biomassa (A. donax) ed in specie ortive (Lactuca sativa) rispettivamente sottoposte a stress salino ed all’azione di biostimolanti. Attualmente, una linea di ricerca, supportata dal progetto “Influence of Agro-climatic conDitions on the microbiome and genetic expression of grApevines for the Production of red wines: a mulTisciplinary approach (ADAPT) – PRIN 2017” è rivolta allo studio del trascrittoma ed epigenoma in vite coltivata a diverse latitudini in un analisi di interazione genotipo x ambiente.