tipizzazione e caratterizzazione di varietà precoci di patata ... - PbgLab

ONOFRI TIPIzzAzIONE DELL’ORIGINE DI COLTIVAzIONE DELLA PATATA
annata sorprendentemente limitato: 520 è stato il
massimo numero osservato, per il confronto fra due
varietà, Spunta e Sieglinde, entrambe coltivate in località
Cozze, in Puglia. Anche il confronto varietale
Spunta-Sieglinde in un’altra località, Margiotta, Puglia,
risulta in 394 geni differenzialmente espressi in modo
significativo ed al di sopra della soglia di 2 x. Dai
dati del 2008 presi nel loro insieme, appare quindi
che le differenze fra varietà (sezione superiore della
Tabella II) giustifichino la maggior parte della modulazione
dell’espressione dei geni che si può osservare;
minore il numero di geni modulati (40-219) che
si osservano confrontando le stesse varietà coltivate
in regioni diverse (sezione intermedia in Tabella II).
Infine, l’effetto della località (a parità quindi di varietà
e regione considerata) appare praticamente trascurabile
(anche se potenzialmente importante ai fini della
caratterizzazione geografica del luogo di coltivazione),
modulando soltanto 8-41 geni, a seconda delle
località considerate, quindi meno dello 0,1% dei geni
monitorati (sezione inferiore della Tabella II).
Per valutare la possibilità di caratterizzare il luogo
o la regione di coltivazione mediante l’identificazione
di uno specifico set di geni regolato rispetto ad
una delle località utilizzate come riferimento, è utile
avere una categorizzazione dei geni che mostrano
significativa up- o down-regolazione nei vari confronti
ed individuare un eventuale gruppo di geni
costantemente regolati in diversi confronti, e la loro
funzione putativa. I geni regolati nei vari confronti
del 2008 sono perciò stato categorizzati in base ad
una “gene ontology” predefinita, ed i risultati sono
riassunti in Figura 3. Nel considerare la heat map di
cui è composta questa figura, non va dimenticato
che le zone rosse o verdi sono di fatto equivalenti,
in quanto un gruppo di geni che viene definito
come “up-regolato” in un confronto ad esempio fra
Sieglinde rispetto a Spunta, si definirebbe “downregolato”
confrontando Sieglinde rispetto a Spunta;
in realtà anche le zone bianche corrispondono a
categorie funzionali non interamente indotte o represse,
ma in cui un numero pressappoco uguale di
geni è up- o down-regolato, ma pur sempre regolato.
Di conseguenza, ciò che è rilevante in queste
heat maps è la presenza di zone rosse (maggioranza
di geni afferenti a quella categoria funzionale up-regolati)
o verdi (maggioranza down-regolata nel confronto),
ed in misura minore bianche (uguale quantità
di geni indotti e repressi nella categoria), rispetto
a quelle grigie (che segnalano mancata regolazione
di praticamente tutti i geni di quella categoria).
Come si può notare nella parte destra della tavola
di Figura 3, dove sono riassunti i confronti fra località
diverse delle stesse regioni e varietà, le classi
metaboliche di geni che non variano sono la maggioranza
(zone grigie). È interessante peraltro notare
come in quasi tutti i confronti che riguardano due
località, a parità di varietà e regione, il gruppo di
geni afferenti al metabolismo secondario e alla risposta
agli stress venga quasi sempre regolato, suggerendo
che gli effetti maggiori della località siano
soprattutto legati a situazioni contingenti di stress
cui le colture si trovano a far fronte più che a fattori
costitutivi. Ancora da notare il fatto che, come atteso,
nel confronto fra le due varietà (sezione sinistra
della tavola), siano sempre regolate quasi tutte le
categorie, e nella maggior parte dei casi in maniera
concorde in un senso o nell’altro (zone rosse e
verdi), ed in una minoranza di casi in maniera disuguale,
parte indotta e parte repressa (zone bianche).
Solo nel confronto fra Spunta e Sieglinde in
una specifica località, due categorie funzionali (di
cui una, Other, onnicomprensiva) non sono risultate
regolate. In qualche modo, il fatto che la maggioranza
dei geni sia significativamente regolata in tutte
le categorie funzionali per entrambi in confronti fra
varietà, rafforza la nozione che le differenze varietali
sono risultate ben più importanti di quelle dovute
all’ambiente di coltivazione. Inoltre, i geni che appaiono
differenzialmente regolati fra le varietà (Tabella
II) risultano uniformemente distribuiti in tutte le categorie
funzionali, mentre per esempio i geni collegati
alla crescita cellulare e ai processi biosintetici,
sono in quasi tutti i confronti fra regioni e località
non regolati (righe 3 e 18 rispettivamente della heat
map), come atteso da tuberi maturati contemporaneamente
ed in condizione di dormienza.
Come si nota dalla Figura 3, sono anche molto numerosi
i geni che vengono segnalati come regolati, ma
che non trovano omologhi funzionali in nessuna banca
dati (no hits found) oppure anche perché gli omologhi
hanno funzione sconosciuta (not assigned). Il limite
nell’uso di uno strumento come il microarray risiede
nel fatto quindi che, pur essendo stato interamente
sequenziato il genoma di patata, la sua annotazione
funzionale non è ancora completa. Di conseguenza, i
dati ottenibili con questi confronti sono moltissimi, e
richiederebbero di analizzare in dettaglio tutti questi
geni sconosciuti ma potenzialmente importanti.
L’analisi sui campioni 2008 si è poi rivolta ad individuare
quali fossero specificatamente i geni che
mostravano la regolazione maggiormente alterata in
18 MINERVA BIOTECNOLOGICA Marzo 2012