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Sviluppata nuova tecnica che accelera l'isolamento di geni di resistenza alla peronospora della patata

Un team di ricercatori del Sainsbury Laboratory (TSL; Norwich, UK) e del Centro di analisi del genoma (TGAC) hanno sviluppato un nuovo metodo per accelerare il processo di isolamento di geni di resistenza alle malattie delle piante. Il team ha inoltre identificato una nuova fonte di geni di resistenza alla peronospora in Solanum americanum, un parente selvatico della patata.

I patogeni delle piante, come la peronospora (Phytophthora infestans), possono evolvere rapidamente per superare i geni di resistenza, così gli scienziati sono costantemente alla ricerca di nuovi geni di resistenza.

Il professor Jonathan Jones, con i colleghi del TSL, ha sviluppato una nuova tecnica, chiamata SMRT RenSeq; i ricercatori ritengono che questa tecnica ridurrà notevolmente il tempo necessario per definire nuovi geni di resistenza.

I ricercatori hanno assommato insieme i diversi geni di resistenza in una pianta, così da rendere più difficile per il patogeno il superamento delle barriere di difesa; si spera che questa nuova tecnica permetterà un miglioramento delle colture, un aumento delle rese e una produzione più sostenibile in termini di impatto ambientale e di costi.

La peronospora della patata rimane una grave minaccia per la produzione di patate e pomodori, con perdite, a livello mondiale, stimate superiori a 4,5 miliardi di euro. Le misure di prevenzione e le perdite di produzione costano ai produttori inglesi di patate circa 71 milioni di euro all'anno, e la gestione della peronospora incide per la metà del costo totale di produzione. La gestione della malattia richiede infatti frequenti applicazione di fungicidi, il che comporta non solo un costo economico significativo, ma anche costi ambientali.

La resistenza genetica può essere introdotta nella specie coltivata, il che ridurrebbe la necessità di una lotta chimica. Tuttavia, utilizzando le tecniche di miglioramento genetico tradizionali, il processo di introduzione di resistenze sarebbe lungo e faticoso. Nuovi geni di resistenza della pianta sono difficili da trovare, ma il team TSL ha studiato un parente selvatico della patata, Solanum americanum, che presenta molti geni di resistenza, e utilizzando la nuova tecnica SMRT RenSeq è stato possibile isolare rapidamente un nuovo gene di resistenza, Rpi-amr3i.

SMRT RenSeq permette di introdurre una resistenza genetica in modo più semplice e veloce attraverso la combinazione di due tecniche di sequenziamento: 'RenSeq' (Resistance gene ENrichment SEQuencing) e 'SMRT' (Single-Molecule Real Time sequencing). La tecnica SMRT RenSeq consiste in due fasi principali:
  1. Un sottoinsieme di sequenze di DNA viene "catturato" con un metodo che seleziona molecole lunghe di DNA che portano una sequenza che è comunemente associata con geni di resistenza.
  2. Queste molecole di DNA sono sequenziate più volte per assicurarsi che il codice venga determinato il più accuratamente possibile utilizzando la nuova tecnologia di lettura del DNA, SMRT.
L'analisi genetica dei risultati ha permesso ai ricercatori di definire quale di questi geni sequenziati sono associati alla resistenza alla peronospora e di definire le parti del genoma che regolano i geni di resistenza.

Lo studio completo è disponibile dal 25 aprile al www.nature.com/nbt/journal/vaop/ncurrent/full/nbt.3540.html

Fonte: Kamil Witek, Florian Jupe, Agnieszka I. Witek, David Baker, Matthew D. Clark, Jonathan D.G. Jones, 'Accelerated cloning of a potato late blight–resistance gene using RenSeq and SMRT sequencing', 2016, Nature Biotechnology, DOI: 10.1038/nbt.3540

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