Sequenziato il genoma del frumento

Un ampio studio collaborativo che ha coinvolto tra gli altri il John Innes Centre di Norwich, le Università di Liverpool e di Bristol, l’Helmholtz-Zentrum di Monaco di Baviera e l’Università della California a Davis, ha sequenziato il genoma del frumento (Triticum aestivum), la varietà agricola più diffusa e la fonte principale di carboidrati e proteine della popolazione mondiale. Oltre a essere enormemente esteso (17 miliardi di coppie di basi), il genoma del frumento è anche molto complesso strutturalmente, poiché contiene lunghe sequenze ripetute non codificanti, che rendono difficile l’assemblaggio della sequenza. Inoltre, è esaploide, ossia formato da tre diversi genomi diploidi (con due coppie di ogni cromosoma), indicati con A, B e D, derivanti da altrettanti genomi progenitori, rispettivamente Triticum urartu, Aegilops speltoides e Aegilops tauschii.

Gli autori dello studio hanno sequenziato il genoma esaploide mediante 454 pyrosequencing e ne hanno confrontato la sequenza con quella dei genomi progenitori diploidi, identificando tra 94.000 e 96.000 geni, due terzi dei quali sono stati assegnati a uno dei tre genomi componenti.
Si è scoperto che il genoma esaploide è altamente dinamico: il processo di “polidiploidizzazione” ha determinato la perdita di 10.000-16.000 geni rispetto all’insieme dei geni ancestrali, e l’inserimento di un numero molto elevato di frammenti genici. La maggior parte delle classi funzionali presenta una perdita di geni paragonabile in tutti e tre i genomi, ma le famiglie dei fattori di trascrizione hanno mostrato una chiara tendenza a essere mantenuti come in tutti i genomi e ciò contribuisce alla plasticità del genoma del frumento.
I risultati di questo studio possono contribuire notevolmente agli sforzi attualmente in corso per aumentare la produttività del frumento incrementando la diversità genetica e attraverso l’analisi genetica dei tratti. L’identificazione di oltre 132,000 SNPs nei geni dei genomi A, B e D può permettere l’analisi dei tratti quantitativi e gli studi di associazione.
Molti dei geni individuati sono coinvolti nei processi biochimici di sfruttamento dell’energia, nel metabolismo e nella crescita, e potranno essere analizzati per facilitare l’identificazione di variazioni utili in geni di frumento e specie progenitrici, e per guidare la selezione della progenie.
Si accelererà anche l’analisi di tratti poligenici complessi come la resa e l’efficienza di utilizzo dei nutrienti, contribuendo ad accrescere in modo sostenibile la produzione delle colture di frumento.

di Silvia Guenzi

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