Il miglioramento genetico della vite

Il miglioramento genetico della vite
Giancarlo Scalabrelli
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Principi generali
Tecniche di miglioramento
Metodi gamici
Metodi agamici
La selezione clonale
a.a. 2012/2013
MIGLIORAMENTO GENETICO CLASSICO DELLE
SPECIE A PROPAGAZIONE VEGETATIVA
STRUTTURA DELLA VARIETÀ
l’insieme degli individui che discendono per propagazione vegetativa
da un medesimo individuo ottenuto per propagazione gamica (da
seme)
COSTITUZIONE DI UNA NUOVA VARIETÀ
incrocio
− selezione degli individui in F1 (F2 o F3) e loro propagazione per via
vegetativa
BIOTIPI E CLONI
insieme di individui della medesima varietà che si distinguono per
particolari caratteri morfologici, fenologici e produttivi, scaturiti da
mutazioni gemmarie (geniche)
COSTITUZIONE DI NUOVI BIOTIPI E CLONI
mutagenesi naturale o indotta
− selezione massale e clonale
MIGLIORAMENTO GENETICO DELLA VITE
Incrocio e ibridazione
(p. gamica)
Classico
Selezione massale e clonale
(mutagenesi e p. agamica)
MIGLIORAMENT
O GENETICO
Colture in vitro
Moderno
(biotecnologie)
Ingegneria genetica
DEFINIZIONI FONDAMENTALI IN GENETICA
FENOTIPO
GENOTIPO
GENE
LOCUS
ALLELI
omologhi)
ALLELE DOMINANTE E RECESSIVO
PORTATORE
individuo con allele recessivo
OMOZIGOTE
individuo con alleli identici
ETEROZOGOTE
individuo con alleli diversi
LINEA PURA
omozigote per tutti i caratteri
IBRIDI E GENERAZIONI
F1, F2,……..Fn
REINCROCIO (backcross)
F1 x genitore
DEVIAZIONI APPARENTI delle leggi di Mendel
(INTERAZIONI GENICHE)
DEVIAZIONI NON APPARENTI delle leggi di Mendel
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aspetto dell’individuo
insieme dei geni di un individuo
fattore responsabile dell’ereditarietà
posizione del gene sul cromosoma
forme alternative dell’espressione di un gene
( 2 alleli per individuo - cromosomi
INTERAZIONI GENICHE
DOMINANZA INCOMPLETA (carattere intermedio): 1 : 2 : 1
CODOMINANZA (gruppo sanguigno MN)
GENI COMPLEMENTARI
(geni non allelici combinati danno un fenotipo)
9: 7
EPISTASIA (un gene influenza l’espressione di un altro
gene posizionato un un locus diverso)
dominante
12 : 3 : 1
recessiva
9:3:4
INTERAZIONE DOMINANTE-RECESSIVO
13 : 3
LETALITÀ
2:1
POLIMERIA (più coppie alleliche)
non additiva
additiva (caratteri quantitativi)
15 : 1
GENI DOPPI CON EFFETTO CUMULATIVO
9:6:1
PLEIOTROPIA (un gene codifica per più caratteri)
ALLELI MULTIPLI (sesso del fiore nella vite)
CARATTERISTICHE GENETICHE DELLA VITE
38 CROMOSOMI
EUVITIS (n = 19)
(6A+7B+6C
13AB + 6C)
MUSCADINIA (n = 20) (6A+7B+7D
13AB + 7D)
ELEVATO GRADO DI ETEROZIGOSI
EREDITARIETÀ DEI CARATTERI NON MOLTO CONOSCIUTA
CARATTERI MONOGENICI
sesso dei fiori M > E > F (EF combinazione
più diffusa nelle varietà di V. vinifera)
colore bacche (alleli multipli)
apirenia
CARATTERI POLIGENICI
epoca di maturazione
grado zuccherino, pH, acidità
aromi
resistenze abiotiche e biotiche
LINEE PURE
indebolimento
incremento acidità
CARATTERISTICHE GENETICHE DELLA VITE
sesso dei fiori
M > E > F dominanza
crescente
>EF combinazione
più diffusa nelle
varietà di V. vinifera)
MIGLIORAMENTO GENTICO e propagazione per seme
ORIGINE VARIETALE (piattaforma ampelografica)
IBRIDI NATURALI, IBRIDI COSTITUITI DA GRECI E LATINI
RISCOPERTA AGLI INIZI DEL 1800 (epoca pre-fillosserica)
IDRIDI PRODUTTORI DIRETTI E IBRIDI PRODUTTORI
epoca post-fillosserica
dal 1912 riscoperta leggi di Mendel
IBRIDI (allogamia):
naturali
artificiali
intraspecifico (incrocio)
interspecifico (ibrido)
NOMENCLATURA
madre - padre (ibridi naturali)
madre x padre (idridi
artificiali
− nome ibridatore
− numero dell’ibrido nella
collezione
TIPI DI IBRIDAZIONE
combinazione semplice (AxB)
ricombinazione (AxB)XA (AxB)XB
di convergenza (AxB)X(CXD)
PROPAGAZIONE DELLA VITE
Sessuata o
gamica
seme
propaggine
margotta
PROPAGAZIONE
Asessuata
o agamica
talea
innesto
propagazione
in vitro
MIGLIORAMENTO GENTICO e propagazione per seme
RACCOLTA POLLINE (primi fiori aperti)
IMPOLLINAZIONE ARTIFICIALE (sacchetti)
NON CONTEMPORANPORANIETÀ DI
FIORITURA
padre (conservazione polline)
madre (molti tralci, sotterrare i tralci,
femminelle)
RACCOLTA GRAPPOLI
(maturazione inoltrata)
ESTRAZIONE VINACCIOLI
(lavaggi, in sacchetti umidi, in frigo a 2 °C)
MIGLIORAMENTO GENTICO e propagazione per seme
SEMINA (serra o campo)
STUDIO CARATTERISTICHE
MORFOLOGICHE E COLTURALI
IN CAMPO (10-15 anni)
COLTIVAZIONE IN IDROPONICA
DIAGNOSI PRECOCE
− produttività (lunghezza 3° internodo, foglie laciniate)
− colore uva (colore foglie in autunno)
− lunghezza ciclo (tempo intercorrente tra colore traslucido e
invaiatura)
− attività rizogena (emissione callo)
− resistenza siccità (numero stomi, pot. idrico, ac. abscissico
− resistenza malattie (infezione in laboratorio)
MIGLIORAMENTO GENTICO PER INCROCIO
Merlese = Merlot x Sangiovese
MIGLIORAMENTO GENETICO UVE DA TAVOLA
OBIETTIVI
Aumento produzione e stabilità produttiva
Varietà a maturazione precoce
Varietà apirene a bacca grossa croccante
Varietà neutre o leggermente aromatiche
Varietà a bacca grosse e uniformità di colorazione
Resistenza ai trasporti e alla serbevolezza
Resistenza alle malattie e al disseccamento del rachide in post-raccolta
Esempi:
ITALIA: Bicane x Moscato d’Amburgo
PRIMUS: Madaleine Angevine x Ferdinando di Lesseps (Pirovano)
REGINA DEI VIGNETI: Regina Elisabetta x Perla di Csaba (Mathiaz)
CARDINAL: Flame Tokay x Alphonse Lavallee (Snyder e Harmon)
PERLETTE: Regina dei Vigneti x Sultanina (Olmo)
IBRIDAZIONE INTERSPECIFICA (IBRIDI) DELLA VITE
OBIETTIVI: produzione, adattabilità al clima, resistenza alle malattie
crittogamiche, finalizzazione del prodotto (destinazione)
VITE IDEALE: resistente alle malattie crittogamiche, alla fillossera e alle
caratteristiche del terreno
VITE IDEALE: resistente alle malattie crittogamiche, alla fillossera e alle
caratteristiche del terreno
conoscenza dell’ereditarietà dei caratteri
conoscenza delle fonti di resistenza
V. riparia, V. rupestris, V. berlandieri
V. berlandieri
V. solonis
V. rotundifolia
V. amurensis, V. thumbergii
V. vinifera
V. labrusca
V. cinerea
fillossera
calcare e siccità
salsedine e nematosi
nematodi, botrytis
freddo invernale, botrytis
siccità, salsedine, calcare
malattie crittogamiche
botrytis
IDRIDI PRODUTTORI DIRETTI – IBRIDI PRODUTTORI
resistenza fillossera, sensibilità malattie, qualità discutibile (gusto foxy o
volpino, malvidin-diglucoside, + alcool metilico): Clinton, Othello, ecc.
IBRIDAZIONE INTERSPECIFICA DELLA VITE
IBRIDAZIONE INTERSPECIFICA DELLA VITE
TECNICA DELL’IBRIDAZIONE NELLA VITE
TECNICA DELL’IBRIDAZIONE NELLA VITE
TECNICA DELL’IBRIDAZIONE NELLA VITE
MIGLIORAMENTO GENETICO DEI PORTINNESTI
MIGLIORAMENTO GENETICO DEI PORTINNESTI
MIGLIORAMENTO GENETICO DEI PORTINNESTI
MIGLIORAMENTO GENETICO DEI PORTINNESTI
MIGLIORAMENTO GENETICO DEI PORTINNESTI
MIGLIORAMENTO GENETICO DELLA VITE
Incrocio e ibridazione
(p. gamica)
Classico
Selezione massale e clonale
(mutagenesi e p. agamica)
MIGLIORAMENTO
GENETICO
Colture in vitro
Moderno
(biotecnologie)
Ingegneria genetica
MUTAZIONI (somatiche)
VARIAZIONI PERMANENTI DEL PATRIMONIO GENETICO
LINEA GERMINALE o SOMATICA (selezione clonale)
MUTAZIONI SPONTANEE o INDOTTE
AGENTI MUTAGENI:
FISICI: radiazioni UV, X, γ, (effetti diretti e indiretti)
CHIMICI: sostanza azotate, solforate, analoghi della basi azotate, acridine,
deamminanti, idrossilammine, acidi nucleici microrganismi, trasposomi
TIPI DI MUTAZIONI
GENICHE: delezioni, inserzioni,
transizioni, trasversioni, dimeri
CROMOSOMICHE: delezioni,
traslocazioni, inversioni, duplicazioni
GENOMICHE (duplicazioni,
fusioni): POLIPLOIDIA
(autopoliploidia, alloploiploidia),
APLOIDIA (senso stretto,
poliaploidi), ANEUPLOIDIA (perdita
o aggiunta di uno o pochi
cromosomi)
SETTORIALI, PERICLINALI,
MERICLINALI
MUTAZIONI gemmarie
Le gemme che si sviluppano in differenti posizioni sulla chimera settoriale (A)
possono dare origine a germogli costituiti totalmente da cellule normali (a) o da
cellule mutate (b), oppure da una cloro combinazione a formare chimere
Settoriali (c), Periclinali (d) , Mericlinali (e) a seconda della posizione in cui si
originano i germogli.
Le chimere quindi non sono stabili, possono cioè subire retromutazioni che
riconducono il genotipo alla situazione di partenza o ad una intermedia.
b
c
d
A
a
e
MUTAZIONI (somatiche)