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BIOTECH_QUALIMEC
Coordinatore di progetto: GIUSEPPE LEONARDO ROTINO

BIOTECH Sottoprogetto: Miglioramento delle proprietà qualitative in melanzana e carciofo mediante approcci di genome editing e cisgenesi

QUALIMEC è organizzato in tre WorkPackage (WP) che riguardano. 1) l’induzione di partenocarpia in melanzana; 2) la riduzione del fenomeno di imbrunimento delle brattee di carciofo; 3) ottenimento di linee di melanzana dotata di resistenza durevole a Fusarium oxysporum. Induzione di partenocarpia in melanzana (WP1). Contrariamente alle altre Solanaceae da frutto maggiormente coltivate (pomodoro e peperone), in melanzana la maturazione commerciale è sempre largamente anticipata rispetto alla maturazione fisiologica (che grossolanamente si può far coincidere con la presenza di semi maturi). Infatti, la presenza di semi deprezza notevolmente il prodotto o lo rende non più commercializzabile. La partenocarpia (ottenimento di frutti in assenza di fecondazione e, quindi, senza semi) è perciò un tratto fenotipico molto apprezzato dai produttori, sia in melanzana che in altre specie orticole e frutticole, perché oltre a migliorare la commerciabilità e qualità delle produzioni consente la produzione dei frutti in condizioni ambientali sfavorevoli per l’impollinazione (es. basse o alte temperature). Variabilità genetica per la partenocarpia è nota da tempo ed intensa attività di breeding per sfruttare commercialmente tale carattere è condotta sia da istituzioni pubbliche che da ditte sementiere private. Le varianti partenocarpiche naturali o indotte tramite mutagenesi consentono l’ottenimento dell’allegagione e crescita del frutto in condizioni ambientali limitanti ma la pezzatura, forma e qualità della polpa sono inferiori rispetto a quelli ottenuti in condizioni ottimali. Infatti, anche per le costituzioni varietali con “tendenza alla partenocarpia” bisogna ricorrere ai trattamenti ormonali (generalmente un mix di auxine e giberelline) durante il periodo invernale nella coltivazione protetta. L’analisi genetica ha evidenziato che il carattere ha ereditarietà complessa e l’individuazione di regioni cromosomiche coinvolte e di geni candidati è solo agli inizi. La melanzana è stata la prima specie in cui il carattere partenocarpia è stato ingegnerizzato con successo con risultati validati anche in prove in serra e campo. La recente disponibilità della sequenza del genoma (http://www.eggplantgenome.org) di melanzana agevola notevolmente l’identificazione ed il clonaggio dei geni coinvolti nel metabolismo ormonale legato all’allegagione e crescita dei frutti e permette l’applicazione del “genome editing” in melanzana. In QUALIMEC, lo sviluppo partenocarpico del frutto verrà conseguito con approcci di genome editing e cisgenesi che mirano ad aumentare la quantità di auxina nell’ovulo e carpello attravreso inattivazione di geni che inibiscono la produzione di auxine ed utilizzando geni che codificano per enzimi coinvolti nella produzione di IAA (ARF, STK, YUCCA). Inattivazione di PPO per ridurre l’imbrunimento in carciofo (WP2). Il carciofo è fonte di un ampio numero di molecole ad azione nutraceutica e sfruttate in farmacologia, tra cui i composti fenolici. Quest’ultimi, a causa dell’attività degli enzimi polifenolossidasi (PPO) sono ossidati e causano l’imbrunimento delle brattee esterne ed interne del capolino con un impatto negativo sulla qualità del prodotto sia per il consumo fresco che per la trasformazione industriale. Nell’ ambito del progetto si mira, mediante approcci bioinformatici ed analisi molecolari di espressione genica, ad identificare il/i gene/i codificanti per le PPO specificatamente espressi nel capolino, studiarne le varianti alleliche al fine di individuare i siti target per il CRISPR/Cas9 e l’esecuzione del genome editing. Parallelamente si ottimizzeranno le tecniche di coltura in vitro per l’induzione ed il mantenimento di callo e la rigenerazione di piante intere. Analisi funzionali e biochimiche saranno eseguite per verificare il livello di espressione dei geni PPO e l’eventuale inattivazione dell’attività enzimatica. Ottenimento di resistenza duratura a Fusarium oxysporum f. sp. melongenae (Fomg) in melanzana (WP3). La resi-stenza a malattie causate da patogeni terricoli (funghi, batteri e nematodi) è un altro carattere particolarmente importane. Le coltivazioni professionali della melanzana, infatti, sono eseguite (soprattutto in coltura protetta) innestando le varietà su por-tainnesti dotati di resistenza a questi patogeni. Tra le malattie tracheomicotiche, anche in Italia sono stati rilevati attacchi di Fusarium oxysporum f.sp. melongenae (Fomg), che probabilmente in futuro saranno sempre più massicci in seguito agli effetti dei cambiamenti climatici poiché tale patogeno predilige alte temperature.
Elenco strutture
Ministero delle Politiche Agricole, Alimentari e Forestali - Dipartimento delle politiche europee ed internazionali e dello sviluppo rurale - Direzione generale dello sviluppo rurale - DISR 4 - Ricerca e sperimentazione - Dipartimento delle politiche europee ed internazionali e dello sviluppo rurale - Direzione generale dello sviluppo rurale - DISR IV
CRA - Genomica e bioinformatica - Montanaso Lombardo (LO)
CRA - Difesa e certificazione - Roma
CRA - Genomica e bioinformatica - Fiorenzuola d'Arda (PC)

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