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

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