GENOME EDITING, A NEW BIOTECNOLOGICAL APPROACH TO PRODUCE LYCOPENE-RICH PIGMENTED ORANGES

Il consumo di frutti ricchi in composti antiossidanti è fortemente apprezzato dai consumatori, essendo noti i loro effetti benevoli per la salute umana, grazie alla loro abbondanza in sostanze ad alto valore nutrizionale e nutraceutico. Tuttavia, in natura, non esistono frutti di agrumi ricchi in antocianine e licopene, pertanto, diverse strategie sono state messe a punto per ottenere frutti che coniugano entrambi i pigmenti. Nelle piante arboree, il miglioramento genetico convenzionale necessita tempi lunghi e molte risorse; per questo motivo, grazie ai recenti avanzamenti delle tecnologie di evoluzione assistita, è stato adottato un approccio di tipo “CRISPR/Cas9 genome editing”, per cercare di ottenere frutti di agrumi arricchiti in entrambi i pigmenti. Inizialmente, sono stati valutati i diversi livelli di espressione genica della fitoene sintasi (PSY), beta ciclasi 2 (β-LCY2) e GTP binding-protein (geni legati alla sintesi e accumulo di licopene) in polpa e albedo di arancio dolce, pompelmo e pummelo ricchi in licopene, confrontandoli con i corrispettivi mutanti non pigmentati ampliando, in questo modo, la conoscenza dei meccanismi responsabili dell’accumulo di licopene. Queste nuove scoperte possono essere strategiche sia nei programmi di breeding che per supportare l’utilizzo della cisgenesi e del genome editing, al fine di aumentare il contenuto in composti antiossidanti degli agrumi. Basandosi su quanto è già stato fatto in pomodoro, il gene β-LCY2 è stato editato tramite un approccio a ‘doppia guida’, per aumentare il contenuto di licopene in arance ricche di antocianine. La β-LCY2 è stata disattivata nelle varietà ‘Doppio sanguigno’ e ‘Carrizo citrange’ (specie modello per la trasformazione mediata da Agrobacterium negli agrumi). Nel complesso, sono state generate 23 piante editate di ‘Doppio sanguigno’ e 7 di ‘Carrizo citrange’, riportando, rispettivamente, un tasso di mutazione dell’85% e del 100%. Le mutazioni più frequenti sono state delezioni (-5 nucleotidi) nel ‘Doppio Sanguigno’ e inserzioni (+1 nucleotide) nel ‘Carrizo citrange’, in grado di modificare il frameshift di lettura e la conseguente incorretta traduzione della proteina. Sorprendentemente, il 43% delle piante di ‘Doppio Sanguigno’ e il 71% di ‘Carrizo citrange’ presentano lo stesso evento di editing in tutte le cellule prodotte, che potrebbe indurci nell’escludere gli eventi di eterozigosi/chimerismo. Sebbene i risultati siano preliminari, e il fenotipo sarà visibile solo nel prossimo futuro, questo lavoro rappresenta il primo esempio di utilizzo della tecnologia CRISPR/Cas9, al fine di aumentare i tratti qualitativi dei frutti di agrumi.

Grantor dc:publisher

Università degli studi di Catania

Year dc:date

2022

Author dc:creator

• SALONIA, FABRIZIO

Contributors dc:contributor

• LA MALFA, Stefano Giovanni

• Citrus, Fruits, Antioxidant compounds, Gene expression, CRISPR/Cas9, Beta cyclase 2, Agrobacterium-mediated transformation
• Agrumi, Frutti, Composti antiossidanti, Espressione genica, CRISPR/Cas9, Beta ciclasi 2, Trasformazione mediata da Agrobacterium

Statement dc:rights

• info:eu-repo/semantics/openAccess
• license:PUBBLICO - Pubblico con Copyright
• license uri:iris.PUB02

Language dc:language

ita

Handle dc:identifier

https://hdl.handle.net/20.500.11769/581358

OAI identifier oai:identifier

oai:www.iris.unict.it:20.500.11769/581358