Indagine sulle relazioni genetiche tra
specie selvatiche di Cicer annuali e
perenni tramite l’utilizzo di
polimorfismi ISSR (inter simple
sequence repeat).
Margherita Banella
Obiettivi dell’esperimento
Analizzare la variabilità genetica del genere
Cicer per:
• Conoscere le relazioni di parentela
esistenti tra le specie selvatiche di Cicer;
• Pianificare con maggiore efficienza gli
incroci e la creazione di ibridi per
l’agricoltura;
• Indagare i meccanismi evolutivi che
hanno portato all’attuale diversità.
Metodologie
• Estrazione del DNA di 23 individui appartenenti
a 13 specie di Cicer, 6 annuali e 7 perenni
Annuali
Perenni
Cicer arietinum
Cicer acanthophyllum
Cicer reticulatum
Cicer macracanthum
Cicer echinospermum
Cicer pungens
Cicer yamasithae
Cicer nuristanicum
Cicer bijugum
Cicer anatolicum
Cicer judaicum
Cicer microphyllum
Cicer oxyodon
• Amplificazione tramite 40 cicli di PCR
utilizzando 100 primers
rappresentanti ripetizioni di due, tre,
quattro e cinque basi, di cui alcuni
ancorati all’estremità 3’;
• Corsa in gel dei prodotti della PCR;
• Registrazione della presenza o assenza
di bande;
Risultati ottenuti
• Dei 100 primers utilizzati 25 hanno dato come
risultato una buona amplificazione e ma solo 15
evidenziano polimorfismi
– Per essere considerare polimorfico un locus è necessario
che una banda sia presente in una sola lane
Primers utilizzati per l’analisi
1.
(GA)8 T
9.
(AC)8 YT
2
(GA)8 C
10.
(GT)8 A
3.
(GA)8 A
11.
(GT)8 YT
4.
(GA)8 YT
12.
(TG)8 A
5.
(AG)8 YT
13.
(ATG)6
6.
(CT)8 RC
14.
(GAA)6
7.
(CA)8 T
15.
(GGAGA)6
8.
(CA)8 RT
Analisi dei dati
• Caratterizzazione della variabilità
trovata tramite analisi molecolare
della varianza;
• Riunione delle 13 specie in 3
gruppi;
• Costruzione di un dendrogramma
basato sul confronto a coppie
degli individui (UPGMA).
Gruppi
Gruppi
1.
2.
3.
Specie
Annuale/Perenne
Origine
Cicer acanthophyllum
Perenne
Tajikistan
Cicer macracanthum
Perenne
Pakistan
Cicer pungens
Perenne
Afghanistan
Cicer nuristanicum
Perenne
Pakistan
Cicer arietinum
Annuale
India
Cicer reticulatum
Annuale
Turchia
Cicer echinospermum
Annuale
Turchia
Cicer anatolicum
Perenne
Turchia
Cicer microphyllum
Perenne
India
Cicer oxyodon
Perenne
Turchia
Cicer yamasithae
Annuale
Afghanistan
Cicer bijugum
Annuale
Turchia
Cicer judaicum
Annuale
Libano
AMOVA
• Una prima analisi della varianza
considerando i gruppi
annuali/perenni ha mostrato che la
varianza tra gruppi è del 12,85%.
• Considerando invece i gruppi formati
con i risultati delle indagini molecolari
la varianza tra gruppi è risultata
essere del 16.95%.
Discussione
• Il dendrogramma mostra come alcune
specie siano particolarmente vicine
dal punto di vista genetico e spiega i
rari casi di interfertilità tra le varie
specie del genere.
– Ad esempio la specie Cicer arietinum
presenta notevoli somiglianze con le
specie Cicer reticolatum e Cicer
echinospermum ed empiricamente sono
state le uniche a produrre ibridi vitali.
• I raggruppamenti risultati dal
dendrogramma sono in accordo,
oltre che con i dati ricavati da
esperimenti di incrocio, anche da
quelli derivati dallo studio delle
proteine immagazzinate nei semi.
Dati evolutivi
Durante l’evoluzione le alcune specie di
Cicer sono passate dall’essere perenni
(condizione ancestrale) all’annualità.
• Uno studio del 1991 di Kazan e
Muehlbauer sostiene l’origine
monofiletica delle specie annuali
• Uno di Tayar e Waines del 1996
afferma, al contrario, che il gruppo sia
polifiletico
• I risultati di questo studio confermano
la teoria dell’origine polifiletica, infatti,
analizzando la struttura del
dendrogramma ottenuto, si
evidenziano forti affinità tra alcune
specie annuali e perenni; le distanze
genetiche suggeriscono che le differenti
specie annuali si siano differenziate
separatamente ed in momenti diversi.
Questo è confermato anche dai dati di
analisi della varianza.
Tratto dall’articolo:
Genetic relationships among annual e
perennial wild species of Cicer using
inter simple sequences repeat (ISSR)
polymorphism
di:
P.N. Rajesh, V.J. Sant, V.S. Gupta, F.J.
Muehlbauer & P.K. Ranjekar