Indagine sul determinismo genetico per la tolleranza agli stress biotici in limone combinando approcci genetici e istologici

Il limone [Citrus limon (L.) Burm. f.] è una pianta arborea sempreverde appartenente al genere Citrus, famiglia delle Rutaceae, ed è apprezzata in tutto il mondo per le proprietà organolettiche e nutraceutiche del succo e della buccia dei suoi frutti. Circa il 48% della produzione mondiale di limoni avviene nei paesi dell'area del Mediterraneo e del Mar Nero (Spagna, Italia, Grecia, Turchia, Egitto, Libano) anche se in questo areale la sua coltivazione è fortemente ostacolata dalla presenza endemica del fungo mitosporico Plenodomus tracheiphilus (Petri) Gruyter, Aveskamp e Verkley [sin. Phoma tracheiphila (Petri) Kantschaveli e Gikashvili] che causa la grave tracheomicosi meglio nota come mal secco. Il patogeno pene-tra nelle piante attraverso le ferite e colonizza i vasi xilematici provocando clorosi nelle nervature delle foglie dei giovani germogli, seguita da filloptosi, decolorazione del legno, necrosi e progressivo disseccamento dell'intera pianta. Ad oggi, nessun mezzo agronomico o chimico si è dimostrato efficace nel contenere la diffusione del patogeno, né i programmi di miglioramento genetico hanno raggiunto gli obiettivi di decifrare i meccanismi genetici di resistenza al patogeno e di sviluppare nuove varietà in cui si manifestasse sia il carattere di ottima qualità del frutto, che la tolleranza al mal secco. Una popolazione segregante di li-mone (125 individui) è stata ottenuta incrociando la varietà di limone ‘Interdonato’ (parentale femminile), tollerante al mal secco, con il limone ‘Femminello Siracusano 2Kr’ (parentale maschile), che produce frutti di buona qualità ma è anche altamente suscettibile al mal secco, ed è stata impiegata per uno studio di associazione genotipo-fenotipo volto all'identificazione di marcatori molecolari legati alla resistenza al mal secco. Il comportamento della popolazione full-sib nei confronti dell'infezione da mal secco è stato monitorato dopo l'inoculazione artificiale del patogeno, attraverso un approccio che prevede la valutazione visiva dei sintomi. La presenza del patogeno nei tessuti sintomatici è stata quindi esaminata mediante amplificazione in Real Time PCR e con l’isolamento in vitro. In alcuni genotipi di agrumi considerati come riferimento, inoltre, sono stati condotti anche studi istologici per indagare in modo più approfondito la resistenza al mal secco e hanno rivelato una correla-zione tra la densità dei vasi xilematici e la suscettibilità alla malattia. Sfruttando il recente sequenziamento de novo del genoma di limone, la popolazione full-sib è stata genotipizzata attraverso l'approccio SPET (Single Primer Enrichment Technology) e l'analisi QTL sugli SNPs selezionati ha condotto all'identificazione di regioni genomiche significativamente associate alla resistenza al mal secco. Tali regioni sono state annotate in silico e l'analisi ontologica ha evidenziato il loro coinvolgimento nella risposta di difesa all'attacco di funghi e alle ferite. Poiché la popolazione segregante di limone è stata naturalmente attaccata dal ragnetto rosso (Tetranychus urticae Koch), un acaro fitofago molto dannoso e di difficile controllo, e ha mostrato un'ampia gamma di sintomi nell’ambito dei diversi genotipi che la costituiscono, è stato considerato anche lo studio della risposta delle piante all’attacco di questo acaro. Per fare ciò, un saggio biologico è stato sviluppato ad hoc utilizzando foglie staccate poste in apposite arene sperimentali e l’analisi QTL è stata estesa anche per il carattere di resistenza all’attacco di ragnetto rosso. Tra i geni annotati in silico, è stato identificato quello codificante per l'eugenolo, un composto volatile dalle ben note forti proprietà acaricide. Ciò dimostra che, anche se la popolazione full-sib è stata costituita per uno scopo specifico, potrebbe essere utile anche per lo studio di molti altri caratteri agronomici di interesse (es. resistenza ad altri patogeni e parassiti, qualità dei frutti, spinescenza, poliembrionia, ecc.). In sintesi, sono stati messi a punto i protocolli di fenotipizzazione per la valutazione della suscettibilità su larga scala al mal secco e per l'attacco di ragnetto rosso, e sono stati identificati con successo alcuni geni candidati associati alla resistenza a entrambi gli stress biotici. Nel prossimo futuro, i risultati della presente ricerca saranno implementati nella Selezione Assistita da Marcatori (SAM) e negli esperimenti di genome editing, al fine di migliorare l'efficacia, in termini di costi e tempi, dei programmi di miglioramento genetico del limone.

Grantor dc:publisher

Università degli studi di Catania

Year dc:date

2022

Author dc:creator

• CATALANO, CHIARA

Contributors dc:contributor

• GENTILE, Alessandra
• DE PINTO, Vito Nicola

• C. limon, segregating population, mal secco, two-spotted spider mite, QTL analysis, SNPs, xylem, stress tolerance assays
• C. limon, popolazione segregante, mal secco, ragnetto rosso, analisi QTL, xilema, saggi per la tolleranza agli stress

Statement dc:rights

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

Language dc:language

ita

Handle dc:identifier

https://hdl.handle.net/20.500.11769/581451

OAI identifier oai:identifier

oai:www.iris.unict.it:20.500.11769/581451