A multiomic study to unveil the salt stress tolerance mechanisms in S. pennellii x S. lycopersicum Introgression Lines (ILs) [Uno studio multiomico per svelare i meccanismi di tolleranza allo stress salino nelle linee di introgressione (ILs) di S. pennellii x S. lycopersicum]

Lo stress salino influisce significativamente sul metabolismo delle piante, portando a uno sviluppo ridotto, a una riduzione della produzione e, infine, alla morte della pianta stessa. Molte colture hanno numerosi “parenti selvatici”, capaci di crescere in condizioni subottimali. Solanum pennellii, una specie selvatica di pomodoro endemica della regione andina, prospera in ambienti aridi e salini, rendendola una perfetta fonte di geni di resilienza per il pomodoro coltivato (Solanum lycopersicum). Una collezione di linee d’introgressione (ILs) di S. pennellii (LA1706) x S. lycopersicum (M82) è stata sviluppata al fine di valutare l'impatto di specifiche regioni genomiche sul fenotipo delle piante. Diversi studi hanno identificato il cromosoma 7 di S. pennellii come una potenziale fonte di tratti di tolleranza al sale. In particolare, IL 7-4-1 (LA4068) si è dimostrato un genotipo tollerante allo stress salino. Questa ricerca mira a identificare il meccanismo responsabile della tolleranza allo stress salino di IL 7-4-1 e i geni candidati coinvolti in esso, provenienti da S. pennellii e introgressi nel genoma di S. lycopersicum. Per raggiungere questo obiettivo, abbiamo deciso di adottare un approccio multi-omico, comprendente genomica, fenomica, trascrittomica e metabolomica. Un’analisi whole genome sequencing delle ILs del cromosoma 7 ha permesso di mappare fisicamente le introgressioni lungo il cromosoma, costruendo infine una nuova mappa fisica. Inoltre, IL 7-4-1 ha mostrato un’introgressione sorprendentemente estesa, di circa 59Mb. L'analisi fenotipica ha fornito una conferma quantitativa della maggiore biomassa e capacità di ritenzione idrica di questo genotipo, rispetto al parentale M82. L’ analisi trascrittomica, attraverso i confronti intragenotipici, ha confermato una minore sensibilità allo stress salino di IL 7-4-1 rispetto a M82, mentre attraverso il confronto di IL 7-4-1 e M82 in condizioni di controllo è stato possibile identificare diversi DEGs (Geni Differenzialmente Espressi) associati alla biosintesi ormonale e alla morfologia cellulare. Inoltre, due geni candidati, ARF6b e CHY1, sono stati identificati nel confronto tra IL 7-4-1 e M82 in condizioni di controllo. L'analisi dei metaboliti e dei lipidi ha mostrato una clusterizzazione dei composti in base al trattamento di sale, ma non al genotipo. Secondo questo è possibile ipotizzare che la resilienza di IL 7-4-1 derivi dalla sua capacità di crescita migliorata, indipendentemente dalle condizioni di stress. Infine, sono stati progettati e prodotti tre costrutti per l'analisi funzionale dei geni candidati, due per la sovraespressione dei geni candidati e uno per il knockout del gene ARF6b. Infine, circa 59Mb del genoma di S. pennellii è presente sul cromosoma 7 di IL 7-4-1, aumentando la crescita e il vigore della pianta, in linea con la letteratura già esistente sulla sua resistenza allo stress. Tuttavia, la grandezza dell’introgressione di IL 7-4-1 rappresenta una sfida, poiché rende più complesso lo svolgimento delle analisi necessarie per identificare singoli geni o QTL candidati, utili per il miglioramento genetico del pomodoro. Questo limite può essere superato producendo un insieme di sub-ILs usando IL 7-4-1 e M82 come parentali.

Grantor dc:publisher

Università degli studi di Catania

Year dc:date

2025

Author dc:creator

• AMERICO, SILVIA

Contributors dc:contributor

• LO PIERO, Angela Roberta
• DE PINTO, Vito Nicola

• Tomato
• Salt stre
• Multiomic
• Introgression Line
• Solanum pennellii
• Genomic
• Phenomic
• Trascrittomic
• Metabolomic
• Functional genomics
• Pomodoro
• Stress salino
• Multiomica
• Linee d'Introgressione
• Genomica
• Fenotipizzazione
• Trascrittomica
• Metabolomica
• Genomica funzionale

Statement dc:rights

• info:eu-repo/semantics/openAccess
• license:NON PUBBLICO - Accesso privato/ristretto
• license uri:iris.PRI01

Language dc:language

eng

Handle dc:identifier

https://hdl.handle.net/20.500.11769/690231

OAI identifier oai:identifier

oai:www.iris.unict.it:20.500.11769/690231