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Authors:

Falcone, Giulia

Title:

Genetic evolution of the pathway controlling fruit carotenoid content in tomato (S. lycopersicum) and its wild relatives

Year:

2010

Type of item:

Doctoral Thesis

Tipologia ANVUR:

Altro

Language:

Inglese

Keyword:

S. lycopersicum; tomato wild species; carotenoids

Abstract (italian):

Il pomodoro (Solanum lycopersicum) e’ una specie ortiva molto importante sia dal punto di vista economico che nutritivo e costituisce la “pianta modello” per numerosi studi di tipo genetico grazie ad alcune sue proprieta’: ha un genoma di medie dimensioni (950 Mb), ha un ciclo vitale breve, per questa specie esiste un’ampia collezione di mutanti genici e inoltre possono essere applicate numerose tecniche di trasformazione e di manipolazione genetica. Alla fine del 2009 e’ stata resa disponibile la prima versione del genoma del pomodoro. La sequenza e’ stata generata grazie all’unione di due metodi il “whole menome shotgun” ed il “BAC-by-BAC”. Il genoma del pomodoro coltivato ha pero’ una variabilita’ genetica limitata, dovuta al processo di domesticazione e di breeding a cui e’ stato sottoposto dall’uomo. Le specie selvatiche del pomodoro sono originarie del Sud-America occidentale ed hanno la capacita’ di crescere e svilupparsi in habitat estremamente vari: esse infatti si trovano lungo le zone costiere del Peru’ fin sulle montagne a 3000 metri di altezza. Grazie alla loro storia evolutiva ed adattativa queste specie selvatiche hanno caratteri genetici che possono essere utilizzati per migliorare il genoma del pomodoro coltivato, come ad esempio la resistenza all’aridita’, alla salinita’ ed a molteplici patogeni; per questo motivo in questi ultimi anni l’interesse verso queste specie e’ andato via via crescendo. La storia dell’evoluzione del contenuto in carotenoidi della bacca del pomodoro e’ uno dei tratti di variabilita’ nei pomodori selvatici che ha generato maggiore interesse: il colore delle bacche nei pomodori selvatici varia dal verde all’arancio al rosso. Numerosi studi hanno dimostrato che il colore verde della bacca e’ il carattere piu’ ancestrale. Il motivo della transizione del colore durante l’evoluzione di queste specie non e’ ancora chiaro, probabilmente e’ correlato alla capacita’ delle bacche colorate di attrarre maggiormente gli animali per la dispersione del seme. L’accumulo di carotenoidi come metaboliti secondari nei frutti e nei fiori avviene grazie alla super regolazione a livello di espressione dei geni appartenenti alla via biosintetica dei carotenoidi. In questa tesi e’ stato utilizzato un approccio basato sullo studio di geni candidati, focalizzando l’attenzione su alcuni geni dei carotenoidi. Numerosi geni di questa via biosintetica sono stati sequenziati in specie selvatiche del pomodoro con diversa pigmentazione della bacca. Ecotipi selvatici di S. lycopersicum chiamati var. cerasiforme e 8 specie selvatiche (S. pimpinellifolium, S. cheesmaniae, S. neorickii, S. chmielewskii, S. chilense, S. habrochaites, S. pennellii e S. arcanum) sono state selezionate per rappresentare genotipi antichi e genotipi piu’ recenti. Grazie alla disponibilita’ della sequenza e dell’annotazione dei genomi del pomodoro, della patata e di Arabidopsis e’ stato condotto uno studio comparativo per valutare la presenza/assenza di microsintenia tra questi organismi nelle regioni genomiche fiancheggianti i geni codificanti la Fitoene sintasi. Grazie ai dati di annotazione del genoma del pomodoro sono stati individuati tre nuovi geni annotati rispettivamente come putativa Licopene beta-ciclasi (LCY-b), putativa Carotene isomerasi (CrtISO) e putativa Fitoene sintasi (PSY). Analisi preliminari effettuate sulle sequenze del trascrittoma del pomodoro, indicano che la putativa LCY-b e la putativa CrtISO sarebbero effettivamente espresse in diversi tessuti, incluse foglia e bacca, mentre la putativa PSY sembrerebbe essere uno speudo-gene. Il sequenziamento dei geni dei carotenoidi dalla Fitoene sintasi fino alla Licopene epsilon-ciclasi (LCY-e, alfa-branch) e fino alla Beta-carotene idrossilasi (CHY1 e 2, beta-branch) e’ stato completato per tutte le specie selvatiche studiate in questa tesi. L’analisi delle sequenze ha evidenziato n

Product ID:

56941

Handle IRIS:

11562/341708

Deposited On:

June 24, 2010

Last Modified:

October 23, 2022

Bibliographic citation:

Falcone, Giulia, Genetic evolution of the pathway controlling fruit carotenoid content in tomato (S. lycopersicum) and its wild relatives

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