Schettino, Maria (2008) BIOTECNOLOGIE VEGETALI PER LO STUDIO DI GENI DI RESISTENZA DIRETTA ED INDIRETTA AD INSETTI IN SOLANACEAE. [Tesi di dottorato] (Unpublished)

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Abstract

Il fatto di poter disporre di piante resistenti agli insetti porterebbe ovvi benefici all’uomo (aumento di cibo disponibile ) ed all’ambiente in generale (diminuzione dell’uso di insetticidi). Per questo motivo la resistenza agli insetti è un classico obiettivo del miglioramento genetico delle specie agrarie. L’uso delle biotecnologie vegetali oggi consente di superare alcuni limiti del miglioramento genetico tradizionale, dando la possibilità di trasferire geni tra organismi appartenenti non solo a specie e generi diversi ma addirittura a regni diversi. Una strategia attualmente perseguita per l’ottenimento di piante resistenti ad insetti è focalizzata sulla produzione di piante che esprimono geni capaci di attivare le differenti difese endogene tali da esercitare una minore pressione selettiva nei confronti dei fitofagi bersaglio. I meccanismi difensivi attivati dall’instaurarsi di un danno fogliare sono sostanzialmente di tipo diretto ed indiretto. La difesa diretta induce geni i cui prodotti interferiscono con l’alimentazione, il metabolismo, la crescita e la riproduzione dei fitofagi. La difesa indiretta della pianta comporta la produzione, in risposta all’attacco dei fitofagi, di specifici metaboliti volatili (VOC), che risultano attrattivi per i nemici naturali del fitofago (Dicke and Van Loon, 2000; Corrado et al., 2007; Heil, 2008). Nel pomodoro un gene capace di attivare entrambe le strategie di difesa è il gene Prosistemina (Prosys), un gene endogeno che codifica per un precursore citosolico, dal cui processamento si origina il peptide Sistemina (SYS) che svolge un ruolo fondamentale nella difesa contro lepidotteri attivando numerosi geni. Studi recenti hanno inoltre dimostrato che il gene Prosys attiva in S. lycopersicum l’espressione di geni coinvolti nella difesa indiretta (Corrado et al., 2007). Il mio progetto di dottorato ha avuto come obiettivo l’applicazione delle biotecnologie vegetali per lo studio di geni di resistenza diretta ed indiretta nel pomodoro. Tale obiettivo è stato perseguito mediante due approcci sperimentali: la trasformazione genetica via A. tumefaciens, per la produzione di piante transgeniche di S. lycopersicum che sovraesprimano costitutivamente il gene della prosistemina; realizzazione di incroci finalizzati alla introgressione in diverse cultivar di pomodoro del gene Prosys, unitamente al gene Mi coinvolto nella difesa diretta contro afidi (Rossi et al., 1998). Sono state ottenute piante transgeniche della cv “Red Setter” di pomodoro e l’analisi di espressione genica dei trasformanti RSYS, effettuata sia sulla progenie T0 che sulla progenie T1, ha rilevato che presentano livelli di sovraespressione della sistemina stabilmente più alti rispetto al controllo. Il genotipo RSYS 24 con il più alto livello di sovraespressione rispetto al controllo, utilizzato in saggi biologici per valutare la resistenza nei confronti del fungo Alternaria solani e degli afidi mostra più lenta e ridotta comparsa di sintomi necrotici, e resistenza diretta ad afidi per ridotta longevità degli ospiti afidici. Per verificare mediante incroci, la partecipazione della sistemina in risposte di difesa di tipo diretto ed indiretto, sono state utilizzate come sistema modello per la nostra analisi, piante transgeniche di pomodoro della varietà “Better Boy” (BB) che sovraesprimono costitutivamente il precursore della sistemina sotto l’azione del promotore 35S del CaMV e che includono nel proprio background anche il gene Mi di resistenza agli afidi (Sys+Sys+ MiMi), ed il corrispondente controllo non trasformato della stessa cv e che non include il gene Mi (Sys-Sys- mimi) (McGurl et al., 1994). Mediante incrocio, sono state prodotte linee di due cv di pomodoro con diverse combinazioni di due geni allo studio, da utilizzare come sistema modello per lo studio dell’interazione sinergica dei due geni nell’innescare strategie difensive per la resistenza ad afidi.

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