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

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ONOFRI TIPIzzAzIONE DELL’ORIGINE DI COLTIVAzIONE DELLA PATATA senso positivo o negativo tra i confronti considerati, nell’ipotesi che l’attività di questi geni, se riproducibile fra le annate, possa fare da “marcatore” del luogo di coltivazione. Un’altra informazione di interesse è rappresentata da quali geni siano sempre regolati, ogni volta che si confrontano ad esempio diverse varietà, o diverse località, nell’ipotesi che ci siano marcatori “funzionali” costanti della varietà o del luogo di coltivazione. Questi geni che si sono mostrati differenzialmente espressi in tutti i confronti di un determinato tipo (es. fra varietà, fra regioni, o fra località) sono elencati, con la loro annotazione funzionale quando disponibile, in Tabella III. Alcune indicazioni possono essere di interesse preliminare, dato che alcuni geni differenzialmente regolati sono correlabili in parte con alcune caratteristiche qualitative del tubero. Così, in tutti e tre confronti fra regioni in cui la cv. Sieglinde è stata confrontata con quella coltivata in Puglia, si è sempre osservata la repressione del gene codificante per la endo-1,4-beta Tabella III.
TIPIzzAzIONE DELL’ORIGINE DI COLTIVAzIONE DELLA PATATA ONOFRI D-glucanasi, un enzima coinvolto nella sintesi e nel modellamento delle pareti cellulari, putativamente in grado di influenzare la consistenza e tessitura dei tuberi 12; nei confronti con la cv. Sieglinde coltivata a Sciali (Puglia), si è sistematicamente osservata, nelle altre località della stessa regione, un’induzione del gene per una putativa proteina AIM1, che gioca un ruolo nella beta-ossidazione degli acidi grassi e nello sviluppo dell’ aroma e del gusto dei tuberi 13. Sulla base di questi dati preliminari, si è poi considerato l’effetto, presumibilmente molto grande, delle annate di coltivazione sulla regolazione differenziale di questi geni e classi di geni. Sfortunatamente, le vere repliche biologiche fra il 2008 ed il 2009 sono state molto limitate, e i confronti fra annate hanno quindi solo un valore relativo. Confronto fra i campioni del 2009 In Tabella II sono sintetizzati quantitativamente i risultati dei confronti che è stato possibile fare nel 2009. Va sottolineato che nessuno dei confronti effettuati costituisce di fatto la replica esatta di quelli del 2008; ciò perché il materiale utilizzato in questo lavoro è quello effettivamente coltivato in aziende non sperimentali nei vari siti. Il confronto fra due varietà (le stesse utilizzate nel 2008, anche se la località e la regione di coltura era diversa) mostra che 1070 geni sono differenzialmente espressi in maniera significativa. Questo numero è nettamente più alto di quello osservato nel 2008 (457 in media) ma comunque dello stesso ordine di grandezza. Tuttavia, l’effetto dell’annata risulta preponderante rispetto ad ogni altra differenza; infatti, come si può vedere dalla Figura 3B, le categorie di geni differenzialmente espressi fra le varietà a parità di località sono la maggioranza, come nel 2008, ma le classi non regolate non sono le stesse dell’annata precedente, il che suggerisce che la maggior parte delle up- o down-regolazioni che si osservano siano dovute a condizioni contingenti quali presenza di stress localizzati o risposte a condizioni ambientali diverse, più che a reali differenze strutturali che concorrano alla specificità della varietà. L’estrema dipendenza dell’ espressione genica da fattori legati all’annata è confermata dal numero di geni differenzialmente regolati nel confronto fra regioni (Tabella II), che nel 2008 erano in media appena 86, mentre nel 2009 risultano oltre 1300. Tale grande variazione può essere in parte ascritta al fatto che si stanno osservando confronti fra località per la maggioranza non ripetuti nei due anni; tuttavia anche nell’unico caso in cui si utilizza la stessa varietà (Spunta) per un confronto fra le stesse località e regioni nelle due annate (Cozze, Puglia vs. Cassibile, Sicilia, 2008 e 2009) la differenza nel numero di geni regolati è molto marcata (219 nel 2008 e 1991 nel 2009). Inoltre, come si osserva dalla Tabella II, l’effetto delle località, che nel 2008 sembrava molto limitato, nel 2009 è al contrario quello che provoca un maggior numero di importanti regolazioni dell’espressione genica, come si può notare anche dall’assenza delle zone grigie (classi di geni non regolate) nella sezione più a destra di Figura 3B in confronto alla Figura 3A, dove erano invece la maggioranza. Nel 2009 rispetto al 2008, in sintesi, sembra aver avuto molta più importanza il fattore località nell’induzione/repressione di geni del tubero maturo. Questo è probabilmente legato a fattori climatici o epidemiologici, che quindi interferiscono pesantemente con la possibilità di individuare in maniera riproducibile geni o classi di geni regolati in risposta alle condizioni locali di coltivazione. Conclusioni Dalle esperienze fatte con l’uso del microarray POCI 4X44K per l’analisi dell’espressione genica in tuberi maturi e dormienti di patata, si possono trarre alcune conclusioni preliminari ed alcuni suggerimenti sul possibile proseguimento del lavoro. In primo luogo, dal momento che l’effetto dell’annata è assolutamente preponderante su effetti strettamente genetici come quelli legati a differenze varietali, è evidente che per “calibrare” uno strumento basato sulla trascrittomica in grado di individuare caratteristiche legate al luogo di coltivazione, occorre analizzare dati per un numero di annate sufficiente a “neutralizzare” la variabilità legata a tale dato, non interessante ai fini della tipizzazione. Questo problema è particolarmente importante per l’analisi di espressione, in quanto altri livelli di analisi quali quella del metaboloma dei tuberi di patata non risentono così tanto delle fluttuazioni ambientali, in quanto solo una limitata percentuale delle variazioni nei trascritti si traduce poi in un fenotipo finale variante e stabile a maturità; la maggior parte delle variazioni a livello di mRNA non ha infatti necessariamente effetti fenotipici e qualitativi visibili a livello di metaboliti. L’estrema sensibilità dell’analisi a livello trascrizionale, evidenziato anche dai risultati riportati, rende difficilmente utilizzabile l’impiego di Vol. 24 - Suppl. 1 al N. 1 MINERVA BIOTECNOLOGICA 21
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