Risultati della Ricerca
Titolo
Piattaforma di sequenziamento massivo parallelo per il miglioramento genetico
Descrizione estesa del risultato
Tra le scienze “omiche”, la genomica, come noto, si occupa dello studio della struttura, contenuto,
funzione ed evoluzione del genoma degli organismi viventi, mentre la trascrittomica studia
l'espressione dei geni attraverso la caratterizzazione degli RNA messaggeri di un intero organismo o
di un particolare organo, tessuto o cellula in un particolare punto dello sviluppo dell'organismo o
sotto particolari condizioni ambientali. Entrambe queste scienze utilizzano la bioinformatica, che
impiega statistiche computazionali per l'elaborazione e la visualizzazione dell'enorme quantità di
dati che possono venire prodotti. Nel settore agro-alimentare, gli studi globali del genoma e del
trascrittoma hanno grandi potenzialità, dal momento che aprono prospettive nuove per la
conoscenza approfondita della struttura e funzionamento dei genomi delle piante coltivate, degli
animali di interesse zootecnico e dei microrganismi, siano essi patogeni, tellurici o di rilevanza
tecnologica. Il recente sviluppo delle tecnologie di sequenziamento massivo parallelo (Next
Generation Sequencing, NGS) sta però radicalmente cambiando i progressi della genomica e
trascrittomica, rendendo disponibili strumentazioni ad altissima processività per il sequenziamento
di acidi nucleici con significativo abbattimento dei costi analitici, oltre che dei tempi di
realizzazione delle analisi. Gli strumenti NGS inoltre non sono destinati esclusivamente al
sequenziamento, come i classici sequenziatori multicapillari, ma, coniugando un nuovo approccio
tecnologico alla potenza e precisione d’analisi, hanno l’altissimo pregio della versatilità e possono
quindi trovare vaste applicazioni nel de novo sequencing, nel risequenziamento, nell’analisi del
trascrittoma
e
dell’epigenoma.
Come risultato globale, nell’ambito del progetto SICERME, CRA-GPG ha acquisito e messo in
piena operatività una piattaforma NGS. In particolare, è stato installato e collaudato lo strumento
GA II X e messo in opera il server (su sistema operativo Ubuntu) di supporto alla macchina.
Parallelamente a questo, sono state sviluppate tutte le expertise necessarie per l’utilizzo ottimale di
questa piattaforma high-througput per gli obiettivi della caratterizzazione del genoma, del
trascrittoma e della popolazione di microRNA in diverse situazioni sperimentali ed in differenti
organismi. Intensa è stata a questo proposito l’attività di formazione, sia passiva-dei ricercatori
CRA-GPG, sia attiva, con l’organizzazione da parte di CRA-GPG di cicli di seminari e di due
importanti corsi di formazione aperti alla comunità dei ricercatori e focalizzati su utilizzo e
applicazioni
di
tecniche
NGS
ed
analisi
bioinformatiche
relative.
In conclusione, CRA-GPG dispone attualmente, come risultato trasferibile e maturo, di una
piattaforma NGS e tutte le relative expertise, oltre che dei protocolli validati relativi a tutti i
passaggi delle analisi, che comprendono il campionamento, l’estrazione e quantificazione degli
acidi nucleici, la generazione delle librerie, il sequenziamento, la raccolta e storage dei dati, la loro
analisi
bioinformatica.
E’ chiaro come questa piattaforma e le conoscenze dei ricercatori possano servire per
l’individuazione di marcatori utili per il miglioramento genetico del frumento, come realizzato
nell’ambito SICERME, ma anche, in prospettiva, per il miglioramento genetico di altre piante
coltivate-erbacee ed arboree e per caratterizzazioni molecolari in organismi animali e microbici.
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Consiglio per la Ricerca e la Sperimentazione in Agricoltura
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Responsabile del risultato
Valeria Terzi
Via S. Protaso, 302, 29017 – FIORENZUOLA D'ARDA ()
Tel.: +39-0523-983758
E-mail: [email protected]
Anno
2012
Classificazione del risultato
Comparto produttivo: Produzioni vegetali fresche e trasformate
CEREALI E PRODOTTI DERIVATI
Frumento
Particolari categorie COMPARTO VIVAISTICO/SEMENTIERO
di prodotti/comparti Comparto vivaistico/sementiero
produttivi:
Categorie di ambiti di STRUTTURE, IMPIANTI, MACCHINARI E ATTREZZATURE
ricerca:
Strutture, impianti, macchinari e attrezzature
STRUTTURE, IMPIANTI, MACCHINARI E ATTREZZATURE
Parole chiave
sequenziamento genoma
Trasferibilità del risultato
Si, trasferibilità immediata
Natura del risultato
di processo
Aree interessate
Aree a clima continentale
Aree a clima mediterraneo
Aree montane
Impatto dal punto di vista tecnico
introduzione di tecnologie innovative
razionalizzazione della selezione genetica
Impatto dal punto di vista socioeconomico
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miglioramento qualitativo
valorizzazione prodotti tipici/tradizionali locali
aumento produzione unitaria
Impatto dal punto di vista ambientale
aumento e conservazione sostenibilità dell’attività agricola
sostenibilità ambientale delle produzioni
Presupposti di contesto
altro
Soggetti istituzionali da coinvolgere
Rete interregionale per la ricerca agraria, forestale, acquacoltura e pesca
Parco scientifico e tecnologico
Università
Ditte sementiere
Ditte vivaistiche
Enti di ricerca
Potenziali utilizzatori
Ditte vivaistiche
Ditte sementiere
Laboratori pubblici per la qualità alimentare
Industrie di settore
Centri di miglioramento genetico
Consorzi di tutela e valorizzazione
Organismi di certificazione
Enti di ricerca
Università
Modalità di diffusione
Sito web/internet
Partecipazione a bandi Misure PSR
Partenariati ricerca e competitività
Progetti comuni con i vari soggetti, istituzionali e non, interessati
Progetti comuni con consorzi di tutela
Progetti comuni con ditte vivaistiche
Progetti comuni con ditte sementiere
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Pubblicazioni
Non sono presenti Pubblicazioni collegate al risultato
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Progetto / Ricerca di riferimento
Titolo del progetto
Sistema Integrato per lo sviluppo della Cerealicoltura Meridionale - Sicerme - Prosecuzione
Coordinatore del progetto
Massimo Palumbo
Corso Savoia, 190, 95024 – ACIREALE ()
Tel.: +39-095-7653111
E-mail: [email protected]
Ente finanziatore
Ministero delle Politiche Agricole Alimentari e Forestali, MiPAAF
Breve descrizione del progetto e dei suoi obiettivi
Il progetto intende integrare e proseguire alcune delle attività di ricerca realizzate nell’ambito del
progetto SICERME – Sistema Integrato per lo sviluppo della Cerealicoltura Meridionale – nel
quadriennio 2005–2009. Esso pertanto persegue l’obiettivo di favorire uno sviluppo integrato della
filiera del grano duro nelle regioni mediterranee, fornendo agli operatori del settore le innovazioni
di prodotto e di processo necessarie per un rilancio della coltura e dei prodotti trasformati.
Il nuovo progetto è articolato in tre macro-aree ed in diverse azioni che si caratterizzano per una
forte interdisciplinarietà e notevole ricaduta sul territorio, e coinvolgono strutture di ricerca già da
tempo impegnate in reciproche collaborazioni nell’ambito di diversi progetti di ricerca.
Le tre Aree di ricerca (AR) riguardano le tematiche di seguito descritte, articolate nelle seguenti
Azioni :
AR 1 - Genetica e breeding del grano duro per gli ambienti mediterranei
• Azione 1.1 - Una piattaforma di sequenziamento massivo parallelo per l’analisi genetica,
genomica e per lo sviluppo di moderni programmi di miglioramento genetico di specie agrarie
mediterranee (CRA-GPG)
• Azione 1.2 - Selezione di nuovi genotipi di frumento duro per gli ambienti mediterranei
(CRA-ACM)
• Azione 1.3 - Valutazione qualitativa ed analisi genotipica, mediante marcatori DArT (Diversity
Array Technology), di una collezione di germoplasma di frumenti tetraploidi (CRA-CER).
AR 2 - Agricoltura di precisione e Sistemi colturali sostenibili
• Azione 2.1 - Uso di tecnologie per l’applicazione variabile (TAV) nell’Agricoltura di Precisione
(CRA-SCA, CRA-CER, CRA-ACM)
• Azione 2.2 – Studio di tecniche conservative di gestione del suolo e delle risorse idriche
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(CRA-ACM)
• Azione 2.3 - Valutazione dell’efficacia di differenti tecniche di gestione conservative (AC) e
sito-specifiche (AP) del suolo sulla risposta quali-quantitativa del frumento duro (CRA-CER).
AR 3 - Valorizzazione della qualità nella filiera del grano duro
• Azione 3.1 - Il “whole grain” per valorizzare la qualità funzionale del frumento duro
(CRA-QCE)
• Azione 3.2 - Valutazione della capacità fermentativa di ceppi di lieviti nella panificazione
industriale del frumento duro (CRA-ACM)
• Azione 3.3 - Determinazione dell’attività amilasica in semole rimacinate di grano duro impiegate
in panificazione e prove di panificazione per valutare l’attività enzimatica di differenti prodotti
commerciali (CRA-ACM)
• Azione 3.4 - Determinazione della variabilità nel contenuto in pigmenti carotenoidi, dell’attività
LOX e dei livelli di espressione delle tre isoforme di LOX in frumento duro (CRA-CER)
U.O. / Partner coinvolti nella realizzazione del risultato
Centro di ricerca per la genomica vegetale (Fiorenzuola d’Arda PC)
Referenti istituzionali già coinvolti nella ricerca
Non sono presenti Referenti già coinvolti per il risultato
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