Breeding finalizzato alla
costituzione di varietà
resistenti al brusone
Dr.ssa Lætitia Borgo
12 febbraio 2011 – Buronzo (VC)
Sperimentazione agronomica e attività
sementiera per una risicoltura d’eccellenza
Centro Ricerche sul Riso
4 febbraio 2015
Breeding tradizionale
Breeding moderno
vs.
Incrocio e selezione di progenie in base alle
caratteristiche fenotipiche
P1
x
P2
Incrocio e selezione di progenie in base alle
caratteristiche genotipiche e fenotipiche
Carattere di
interesse
F1
F2 e F3
F4
F5
x
P2
F1
Selezione fenotipica
Individuazione
delle filepannocchia
secondo
i criteri dei
programmi di
breeding
F2 e F3
F5
F6
F7
F7
Prove
agronomiche
F8
Selezione fenotipica
F4
F6
F9 –
F12
P1
e secondo
i criteri dei
programmi di
breeding
Prove
agronomiche
F8
Prove multi-locazione, iscrizione,
produzione del seme e rilascio della varietà
F9 –
F12
Prove multi-locazione, iscrizione,
produzione del seme e rilascio della varietà
BIOTECNOLOGIA
Applicazione tecnologica che si
serve dei sistemi biologici, degli
organismi viventi o di derivati di
questi per produrre o modificare
prodotti o processi per un fine
specifico.
6000 a.C.
Babilonesi
birra
4000 a.C.
Egizi
pane lievitato
I vantaggi della SAM
Accelerazione
dei tempi di
selezione
varietale
Non sono
necessarie
inoculazioni
RISOVAL
19 NOVEMBRE 2010
Marcatori Molecolari
VARIETÀ ELITE
DONATORE 1
DONATORE 2
DONATORE 3
VARIETÀ ELITE
MIGLIORATA
BRUSONE - Agente causale: Pyricularia grisea
• Infetta
tutte le parti della pianta,
inducendo necrosi
• 30% perdita produzione
• Solo forma asessuata presente in Italia
Resistenza meccanica
Cuticola spessa, presenza tricomi sulle
foglie, apertura stomatica limitata, …
Resistenza genetica
• Geni di difesa
• Geni di resistenza (Pi)
Fotografie Bruno Villa - ENR
Geni di resistenza a Pyricularia grisea
Pyricularia grisea
Circa 80 geni Pi (geni R) sono stati
mappati in diverse varietà di riso
•
•
•
Gli elicitori sono codificati da geni di
avirulenza (Avr) del patogeno e
sono riconosciuti da proteine di
resistenza (PR) della pianta,
attraverso un meccanismo specifico
descritto nel 1971 da Flor nella
teoria gene-per-gene
Avr
Avr
Pi
L’interazione tra gli elicitori del
patogeno ed il prodotto di un gene di
resistenza specifico della pianta
induce fenomeni di resistenza
della pianta ospite, che risulta quindi
in grado di bloccare l’attacco del
patogeno
Nel caso in cui non avviene il
riconoscimento tra le molecole della
pianta e quelle del patogeno,
quest’ultimo prenderà il sopravvento
ed infetterà la pianta
Malattia
Resistenza
Geni R (resistenza) della pianta
recettori
Geni Avr (avirulenza) del patogeno
elicitori
Caratterizzazione dei ceppi italiani di Pyricularia grisea
In uno studio di Roumen et
al. (1997), 41 ceppi di
Pyricularia grisea raccolti
in diversi anni su cultivar di
riso differenti, provenienti
da cinque paesi europei
(Francia,
Spagna,
Ungheria, Portogallo e
Italia)
sono
stati
caratterizzati dal punto
di vista molecolare…
Roumen E, Levy M, Notteghem JL,
1997.
Characterization
of
the
European pathogen population of
Magnaporthe
grisea
by
DNA
fingerprinting and pathotype analysis.
European Journal of Plant Pathology
103: 363-371
Ceppi ungheresi
Ceppi spagnoli
… e raggruppati in 5
famiglie distinte.
I ceppi italiani del
patogeno si collocano
nelle famiglie 1, 2 e 5
insieme ai ceppi francesi
e portoghesi, mentre le
famiglie 3 e 4 sono
costituite esclusivamente
da ceppi ungheresi e
spagnoli rispettivamente.
Caratterizzazione dei ceppi italiani di Pyricularia grisea
In seguito ad un saggio di
patogenicità con i 41 ceppi del
patogeno su varietà differenziali,
di cui è nota la presenza del/i
gene/i Pi nel genoma, si è
concluso che i geni Pi-ta e Pi-b
determinano resistenza completa
ai ceppi italiani considerati,
mentre Pi-z e Pi-kh mostrano
resistenza a tutti i ceppi tranne
IT10 e IT14 rispettivamente.
GRUPPO
IT10
Resistente
2
IT14
IT16
5
IT2
IT6
IT3
12
Pi-ta
2
Pi-b
6
Pi-z
11
Pi-kh
IT11
IT20
IT21
IT22
GENI DI RESISTENZA
CROMOSOMA
RAZZE
1
suscettibile
Attività del
LBM: ricerca
della
presenza dei
geni
Pi-ta
Pi-kh
Pi-b
Pi-z
SAM - Geni di resistenza a Pyricularia grisea
cr 2
RM166
2,0cM
0,0cM
RM208
Pi-b / Pibdom
cr 6
0,05cM
0,05cM
0,10cM
0,88cM
cr 11
AP5930
AP5659-5
Pi-z
AP5659-1
AP5413
OSM89
1,1cM
1,6cM
0,2cM
2,5cM
RM138
Fjellstrom et al., 2006
cr 12
OSM91
RM1233
Pi-k
RM224
Pi-ta
1,2cM
Fjellstrom et al., 2004
Fjellstrom et al., 2004
YL 153
YL 154
YL 183
YL 155
YL 87
RM7102
Jia et al., 2002
Pi-ta
Pi-kh
RM224
a
b
YL153 /YL154
YL183 /YL87
Progetto RISOVAL
“Rete di sperimentazione varietale riso e messa a punto di metodiche molecolari
per la valorizzazione delle varietà di riso coltivate in Lombardia”
Quaderni della Ricerca n. 123 – novembre 2010
www.agricoltura.regione.lombardia.it
- 72 varietà italiane
- fingerprinting
- resistenza a
Pyricularia grisea
- SAM contenuto
in amilosio
Progetto RISOVAL
Screening per la presenza dei geni di resistenza Pi-ta, Pi-b, Pi-kh e Pi-z
Primer
Combination
Prodotto
amplificato (bp)
Tipo di
marcatore
Controllo
positivo
Genotipi che
presentano il gene
Pi-ta
YL 153/ YL 154
YL 155/ YL 87
YL 183/ YL 87
440 bp
1086 bo
1087 bp
Dominante
Dominante
Dominante
Tequing
Tequing
Nipponbare
Artiglio
Venere
Pi-b
Pibdom
RM 208
365 bp
177 bp
Dominante
Codominante
Tequing
Tequing
/
Wells
Arsenal
Atlante
Cadet
Libero
Marte
Zenith
Artiglio
Arsenal
Atlante
Augusto
Cadet
Carmen
Rodeo
Gene
Pi-kh
Pi-z
RM 224
AP 5659-1
AP 5930
139 bp
220 bp
159 bp
Codominante
Codominante
Codominante
• 62 genotipi non hanno alcun gene di resistenza,
• Nessuna delle varietà studiate presenta il gene Pi-b,
• Venere possiede il gene Pi-ta,
• Artiglio i geni Pi-ta e Pi-z,
• Libero e Marte il gene Pi-kh,
• Augusto, Carmen e Rodeo il gene Pi-z,
• Arsenal, Atlante e Cadet i geni Pi-kh e Pi-z.
Progetto RISOVAL – fenotipizzazione presso PTP
TEMPO
Sospensione di
spore fungine
Piantine di riso
nella camera 1
Colture di P. oryzae nella
camera di crescita in vitro
Camera di spray
Inoculazione delle spore
fungine
Camera 2
incubazione
@ 95% HR*
Camera 3
incubazione
@ 30% HR
* HR: umidità relativa
CRESCITA DEL
FUNGO E DELLE
PIANTE
INOCULAZIONE
DELLE PIANTE
GERMINAZIONE DELLE
SPORE FUNGINE
10-20 giorni
30 minuti
overnight
3/5 giorni
CRESCITA DEL
FUNGO
SINTOMI DELLA
MALATTIA
5 giorni dopo
l’infezione
Progetto RISOVAL – Presenza di geni Pi e resistenza
Fenotipizzazione a seguito delle inoculazioni effettuate con i tre ceppi di Pyricularia grisea IT2, IT3 e IT10.
Varietà
IT02
IT10
IT03
ID
1
Aiace
2
Albatros
3
Apollo
4
Arborio
5
Argo
6
Ambra
7
Ariete
4
4
1
3
1
3
3
3
3
1
4
3
3
4
4
4
2
1
2
4
2
2
4
1
2
2
5
1
1
2
5
3
2
1
4
1
2
2
2
1
1
1
1
1
2
1
1
1
3
1
1
3
4
1
1
2
2
2
2
1
4
1
1
1
1
1
3
2
1
2
2
1
2
3
2
3
2
1
1
1
3
1
3
1
1
2
2
3
2
2
2
3
1
3
1
2
3
3
3
2
2
2
2
2
2
2
2
1
ID
8
Arpa
9
Artemide
10
Artiglio
11
Asso
12
Augusto
13
Baldo
14
Balilla
15
Bianca
16
Bravo
17
Brio
18
Cadet
19
Carmen
20
Carnaroli
21
Castelmochi
22
Centauro
23
CR LB1
24
Creso
25
Cripto
26
Delfino
27
Elba
28
Elio
29
Ellebi
30
Eolo
31
Ercole
32
Eurosis
33
Flipper
34
Fragrance
35
Galileo
36
Gange
Varietà
IT02
IT10
IT03
37
Giano
38
Gladio
39
Karnak
1
3
2
2
1
4
1
1
1
2
1
2
2
4
1
1
1
1
1
3
4
4
3
2
2
2
2
1
5
4
2
4
3
3
1
1
1
1
4
1
1
1
1
2
1
1
2
1
2
2
1
1
1
1
1
1
1
1
2
2
2
4
3
2
2
1
1
1
1
1
1
1
1
2
3
2
1
3
1
1
2
2
1
2
2
3
1
2
1
1
2
1
1
3
4
2
1
3
3
3
3
4
2
2
2
3
1
1
40
Koral
41
Libero
42
Lido
43
Loto
44
Marte
45
Nembo
46
Padano (Bahia)
47
Perla
48
Poseidone
49
Rodeo
50
Roma
51
S. Andrea
52
Savio
53
Scirocco
54
Scudo
55
Selenio
56
SIS R215
57
Sprint
58
Tea
59
Tejo
60
Thaibonnet
61
Atlante
62
Tosca
63
Ulisse
64
Venere
65
Vialone Nano
66
Volano
67
Opale
68
Luxor
69
Carnise
70
Carnise precoce
71
Arsenal
72
Samba
PRESENZA GENI Pi
Venere Pi-ta
Artiglio Pi-ta e Pi-z
Libero e Marte Pi-kh
Augusto, Carmen e Rodeo Pi-z
Arsenal, Atlante e Cadet Pi-kh e Pi-z
CLASSIFICAZIONE SINTOMI
1. Completamente resistente
2. Resistente
3. Parzialmente resistente
4. Suscettibile
5. Altamente suscettibile
La presenza dei geni di
resistenza
viene
confermata
dagli esiti della fenotipizzazione,
dimostrando una correlazione
tra la presenza di un determinato
gene Pi e la resistenza al
patogeno.
Screening delle varietà della banca del germoplasma
È in corso lo screening di alcuni genotipi presenti nella banca del germoplasma al fine
di determinare le accessioni che possiedono i geni di resistenza.
Collezione di 179 accessioni costituite dal 1829 al 2004.
Varietà
bertone
allorio
fortuna
mantova
senatore novelli
razza77-I
adelaide chiappelli
Origine
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
R.B. (o Rinaldo Bersani) Italia
gigante vercelli
rizzotto
olcenengo-I
lomello-G
laFerla
italpatna - F
ribe (Euribe)
s.rocco-I
arborio precoce
redi
ringo
rocca
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
anseatico
Italia
vitro-I
lieto-I
silla
bonni-I-SIS
Italia
Italia
Italia
Italia
europa
Italia
romanico
gritna
ribello
pierina marchetti
veneria
radon
sirio
nettuno
rodio
strella
onda
smeraldo
belgioioso
nilo
viale
molinella
cervo
drago
alpe
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
Varietà
rova
alice
sara
arco
riva
euro (Eurosis)
rialto-I
eurose
airone
molo
indio-I
miara
panda
vela
burma-I-SIS
zena
santerno
saturno
lamone
asia
vialone nero
P6
maratelli-I
roncarolo
ardizzone1018-I
balzaretti-P
novara
piemonte
agostano-I
oldenico
greggio
corbetta-I
trionfo fassone-I
ferraris-I
balocco-G
monticelli
precoce monticelli
raffaello -I
orione-I
rosa marchetti
ice
nova
romeo-I
Origine
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
giovanni marchetti
Italia
sesilla - F
Italia
70%
Varietà
navile
nero - F
s.petronio
san petronio
neretto
italico roncarolo-I
castello
faro-I-SIS
alpha
lomellino
sorriso
prometeo
s.pietro
nuovo maratelli
minerva
pierrot
petronio
vialone 190-I
auro
fulgente-I
italico
Origine
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
italico livorno
Italia
ostiglia
lencino
ranghino
originario
greppi
americano 1600-I
bellardone-I
balillaG.G.-I
baraggia
rubino
roncolo
benito-P
feronio
lucero-I
cigalon
puntal
bomba
rexmont
maybelle
texmont
L201
lemont
L202
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
Italia
Francia
Spagna
Spagna
USA
USA
USA
USA
USA
USA
Varietà
A301
alan
lacassine
cypress
dellmont
adair
Lagrue
dellrose
A201
dixiebelle
drew
jefferson
L204
cocodrie
jacinto
L205
pecos
M202
M203
orion
bengal
M204
zenith
lady wright
skybonnet
calmochi-201
calmochi-101
S101
S102
saber
cheniere
Teqing
LTH
Kassalath
azucena
IR64
nipponbare
Fukunishiki
Kusabue
akitakomachi
CO39
CO34
kyeema
giza 177
Origine
USA
USA
USA
USA
USA
USA
USA
USA
USA
USA
USA
USA
USA
USA
USA
USA
USA
USA
USA
USA
USA
USA
USA
USA
USA
USA
USA
USA
USA
USA
USA
Cina
Cina
Corea
Filippine
Filippine
Giappone
Giappone
Giappone
Giappone
India
India
Australia
Egitto
21%
6%
Gene
Pi-ta
Pi-kh
Pi-b
Pi-z
Stato della ricerca
SAM: applicazione pratica
P1
P2
x
Resistente al ceppo 1
Suscettibile al ceppo 1
Suscettibile al ceppo 2
Resistente al ceppo 2
F1
F4
Linea numero
1
2
3
4
5
6
7 8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Fenotipizzazione per resistenza al ceppo 1
R
S
R
R
S
R
R
S
R
R
R
R
S
R
R
R
R
R
S
Fenotipizzazione per resistenza al ceppo 2
S
R
S
R
R
R
R
S
R
S
R
R
R
R
R
S
S
R
R R
P1 P2 F1
1
2
3
4
5
6
7 8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
P1 P2 F1
1
2
3
4
5
6
7 8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Marcatore Molecolare 1
R
R1
S
Marcatore Molecolare 2
R2
S
Costituzione di varietà resistenti al brusone
Libero - Pi-kh
Elio - Pi-z
CL15 - Pi-kh
CL71 - Pi-kh
SI GENI
SI GENI
CL26 - Pi-kh
CL31 – Pi-kh e Pi-ta
CL80 - Pi-kh
CL28 - Pi-kh
CL12 - Pi-kh
CL33 - Pi-kh
CL46 - Pi-kh
NO GENI
Grazie per
l’attenzione!
Lætitia
