Laboratorio di Genetica e Miglioramento Genetico Vegetale

Il Laboratorio è dotato di moderne attrezzature scientifiche (apparecchiature per PCR qualitativa e quantitativa, strumentazione per le analisi sui marcatori molecolari, cappe a flusso laminare e cappe aspiranti con sistemi di filtraggio per una maggiore sicurezza per gli operatori, agitatori orbitali con supporti intercambiabili, strumentazione  per l’ibridazione degli acidi nucleici e per le l’analisi molecolari delle specie oggetto di studio (frumento, nocciolo, castagno, topinambur).

Le principali linee di ricerca svolte e in corso di svolgimento riguardano:

• Le applicazioni di metodi d’indagine genetica basate su marcatori biochimici (isoenzimi e proteine di riserva) e molecolari (RAPD, AFLP, RFLP, SCAR, SSR, da Microarray, ed NGS) per il monitoraggio del trasferimento di geni da specie selvatiche, quali D. villosum, al frumento duro e tenero per migliorare la resistenza a stress biotici (oidio e ruggini) in frumento;
• Ibridazione in Corylus avellana (nocciolo) per l’implementazione di un’ampia piattaforma fenotipica e molecolare per:
  • Lo studio dell’effetto paterno sui caratteri del seme e per la costruzione di mappe di associazione genetica,
  • La costruzione di mappe di associazione tra marcatori molecolari e diversità fenotipica per forma e dimensione del frutto e del seme e per la resistenza ad eriofide,
  • La quantificazione della diversità genetica tra ed entro popolazioni di ecotipi selvatici e popolazioni locali coltivate,
  • Definizione della base genetica di alcune fenofasi sia in progenie con variazione fenotipica di oltre un mese per la data di antesi maschile, per la recettività degli stigmi e per la schiusura delle gemme a legno, e sia in genotipi omozigoti per un raro allele che determina il fenotipo “evergrowing” a ridottissima dormienza delle gemme a legno e rapida schiusura autunnale delle gemme a fiore ed a legno;
• Progettazione ed applicazione di un metodo efficace di costituzione di nuove linee di frumento duro mediante ibridazione tra anfiploidi AABBVV e frumenti esaploidi AABBDD;
• Studio dell’espressione genica durante la biosintesi e accumulo dei carboidrati nei tuberi di cloni di Helianthus tuberosus ad elevata produzione di biomassa standardizzata al fine di identificare quelli idonei ad un’efficiente conversione in bioetanolo;
• Sviluppo di indicatori per la quantificazione della diversità biologica e per la descrizione della diffusione geografica di specie invasive di patogeni forestali in Europa;
• Studio del polimorfismo somatico dei frutti (es. cariossidi) per l’adattamento alle fluttuazioni stagionali della piovosità e proposte sulle strategie genetiche e genomiche per l’utilizzazione della diversità biologica al fine di aumentare la resilienza di popolazioni di specie vegetali coltivate e forestali agli effetti dell’aumento delle temperature medie invernali ed estive.

Durante gli ultimi due decenni sono stati introdotti all’interno del suddetto laboratorio specie vegetali di interesse agrario e forestali, del DABAC prima e del DAFNE poi, i metodi analitici e le tecnologie genetiche per la caratterizzazione, misura, ed utilizzazione della diversità biologica vegetale, organizzando le attività di coltura degli embrioni ibridi in vitro, di identificazione ed utilizzo dei marcatori biochimici e molecolari, di determinazione della vitalità del polline, e di valutazione biometrica della variabilità fenotipica in popolazioni segreganti per QTL.

I progetti di Ricerca condotti sono cosi rappresentati:

• Analisi genetiche dedicate allo studio dell’ereditarietà dei caratteri di resistenza a patogeni e parassiti in frumento e nocciolo ed allo sviluppo di metodi per la selezione precoce di linee e cloni migliorati. ( Prof. De Pace Ciro e Dott. Vittori Doriano)
• Valutazione delle distanze genetiche tra popolazioni selvatiche e coltivate di frumento, topinambur e nocciolo. ( Prof. De Pace Ciro e Dott. Vittori Doriano)
• Analisi biometriche volte alla identificazione di nuovi genotipi ad elevata efficienza per la produzione di biomolecole utili nell’alimentazione e la trasformazione industriale. ( Prof. De Pace Ciro e Dott. Vittori Doriano).   Per tale scopo, le ricerche sono dirette ad ottenere:
• • selezione di linee di frumento ad elevato contenuto proteico e buona qualità panificatoria;
  • scelta di cloni di nocciolo della varietà locale “Tonda Gentile Romana” con qualità organolettiche stabilizzate e migliore resistenza al freddo;
  • costituzione di cloni di topinambur ad elevata biomassa, ricca in carboidrati idonei per la trasformazione industriale in biocarburanti liquidi;
  • valorizzazione di popolazioni di castagno ceduo per migliorare la qualità dei frutti del castagno coltivato.
• Messa a punto di metodi biotecnologici a livello strumentale di laboratorio ( Prof. De Pace Ciro e Dott. Vittori Doriano) per lo studio di:
• • estratti di biomolecole che interferiscono con la germinazione dei semi.
  • caratteristiche legate alla vitalità, germinazione e conservabilità del polline per la programmazione di esperimenti di trasferimento di geni tra specie selvatiche e coltivate o tra genotipi coltivati ad antesi asincrona.
  • variabilità somaclonale per isolare mutanti resistenti a patogeni fungini
  • differenziazione di microtuberi per facilitare la propagazione di specie perenni
  • localizzazione cromosomica ed espressione di geni delle vie metaboliche dei carboidrati
  • gene pools che consentano l’identificazione di geni utili per l’adattamento delle varietà di specie coltivate a sistemi di agricoltura biologica