A. lateriflorus - Unità di Ricerca per la Floricoltura e le Specie

Utilizzazione di variabilità naturale e indotta nel
miglioramento genetico dell'Aster
Responsabile Scientifico: Dott.ssa Clara Conicella
Istituzione di appartenenza: CNR-IGV, Sezione di Portici
MIPAF P.F. “Prodotti e tecnologie innovative su piante ornamentali con
particolare riguardo alle aree del meridione”.
Strategie usate in Aster per produrre variabilità
genetica utilizzabile nel miglioramento genetico
1. collezione di risorse genetiche
2. ibridazione interspecifica
3. variabilità somaclonale
A. alpinus
13
A. priminus
1
A. amellus
7
A. ptarmicoides
2
A. caucasicus
1
A. puniceus
2
A. ciliolatus
1
A. rotundifolius
1
A. cordifolius
2
A. salignus
2
A. divaricatus
3
A. sedifolius
2
A. ericoides
3
A. squamatus
3
A. farreri
1
A. subcaeruleus
1
A. foliaceus
1
A. tardiflorus
2
A. greatai
2
A. tenellus
1
A. laevis
1
A. tongolensis
3
A. lateriflorus
2
A. tradescanti
2
A. linosyris
7
A. tripolium
3
A. novae-angliae
4
A. umbellatus
3
A. novi-belgii
2
A. yunnanensis
1
MIPAF P.F. “Prodotti e tecnologie innovative su piante ornamentali con
particolare riguardo alle aree del meridione”.
Specie
accessione provenienza
A. alpinus*
A amellus*
A. cordifolius
A. divaricatus
A. ericoides
A. foliaceus
A. greatai
A. lateriflorus
A. novae-angliae*
A. ptarmicoides
A. sedifolius*
A. squamatus*
A. tongolensis
A. tripolium*
* presenti in Italia
179
BG Dijon (France)
80
BG Bayreuth (Germany)
147 BG Stuttgart (Germany)
148 BG Stuttgart (Germany)
-Jelitto (Germany)
61
BG Meise (Belgium)
60
BG Humboldt Berlin
561
BG Nantes (France)
-Jelitto (Germany)
150 BG Stuttgart (Germany)
151 BG Stuttgart (Germany)
-BG Siena (Italy)
152 BG Stuttgart (Germany)
96-279 BG Osnabruck “
origine
Eurasia
Eurasia
America bor.
America bor./austr
America bor.
America bor.
-America bor.
America bor.
America bor.
Europe
America austr.
Asia
Eurasia/Africa
MIPAF P.F. “Prodotti e tecnologie innovative su piante ornamentali con
particolare riguardo alle aree del meridione”.
Strategie usate in Aster per produrre variabilità
genetica utilizzabile nel miglioramento genetico
1. collezione di risorse genetiche
a. caratterizzazione morfo-fisiologica
b. caratterizzazione citologica
c. caratterizzazione molecolare
A. novi-belgii
A. novae-angliae
a
c
c
2,5
2
c
b
b
b
b
b
1,5
b
b
b
b
1
Lunghezza foglia (cm)
Larghezza foglia (cm)
3
16
a
a
10
c
c
6
2
3
4
5
2
6
7
8
9
10
11
12
13
0
14
d
c
ca
c
ca
3
ca
a
a
a
ab
2
b
b
1.5
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
90
e
60
50
d
b
40
b
30
c
20
d
b
bc
b
c
c
300
e
80
d
9
10
11
12
13
14
d
b
a
a
a
1
a
c
a
a
b
d
1
14
e
70
8
0.5
f
a
7
a
a
c
Acheni/capolino (n°)
3
6
e
0
2
5
2
0
1
4
2.5
e
1
3
c
5
4
2
3
f
Diametro disco (cm)
Diametro capolino (cm)
c
4
6
Ligule/capolino (n°)
ac ac
ac
8
1
100
b
b
b
b
12
a
1
b
14
a
0,5
0
b
b
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
a
14
f
250
200
f
h
150
g
d
100
b
50
b
e
b
b
e
b
c
c
10
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
Caratterizzazione morfologica
14
1= A. alpinus,
2= A. amellus
3= A. cordifolius
4= A. divaricatus,
5= A. ericoides
6=A. foliaceus
7=A. greatai
8=A. lateriflorus,
9=A. novae-angliae
10=A.ptarmicoides
11=A. sedifolius
12=A. squamatus
13= A. tongolensis
14= A. tripolium.
Analisi discriminante di specie di Aster
15
TON
IV
NOV
10
III
ALP
FACTOR(1)
5
PTA
0
AME
SED
II
DIV
FOL
TRI
GRE
-5
I
LAT
COR
SQU
ERI
-10
-15
-10
-5
FACTOR(2)
0
5
10
MIPAF P.F. “Prodotti e tecnologie innovative su piante ornamentali con
particolare riguardo alle aree del meridione”.
Specie spontanee per una potenziale utilizzazione diretta
A. amellus
A. alpinus
A. caucasicus
A. cordifolius
A. divaricatus
A. ericoides
A. novi-belgii
A. subcaeruleus
A. tongolensis
A. tenellus
A. yunnanensis
Attualmente in studio per
vaso fiorito presso UR-BA
prof. Cocozza
MIPAF P.F. “Prodotti e tecnologie innovative su piante ornamentali con
particolare riguardo alle aree del meridione”.
Caratterizzazione citologica
Specie di Aster
A. amellus
A. caucasicus
A. cordifolius
A. divaricatus
A. foliaceus
A. lateriflorus
A. novae-angliae
A. ptarmicoides
A. sedifolius
A. squamatus
A. tongolensis
A. tripolium
2n=
52
18
16
44
46
16/32
10
52
44
20
52
18
2n=10
2n=52
MIPAF P.F. “Prodotti e tecnologie innovative su piante ornamentali con
particolare riguardo alle aree del meridione”.
Specie
di Aster
Fertilità
pollinica (%)
A. alpinus
A. amellus
A. cordifolius
A. divaricatus
A. ericoides
A. foliaceus
A. greatae
A. lateriflorus
A. novae-angliae
A. ptarmicoides
A. sedifolius
A. tripolium
54
91
48
62
39
75
69
78
77
58
94
68
Polline
2n (%)
0
12
8
0
0
6
0
4
6
1
0
1
Polline 2n
587 bp
458 bp
AFLP in Aster
267 bp
234 bp
novae-angliae
A.A.novae-angliae
A. greatai
A. ericoides
A. amellus
A. alpinus
A. tongolensis
A. cordifolius
A. lateriflorus
A. divaricatus
A. foliaceus
A. squamatus
A. ptarmicoides
A. tripolium
A. sedifolius
MIPAF P.F. “Prodotti e tecnologie innovative su piante ornamentali con
particolare riguardo alle aree del meridione”.
Marcatori RAPD in specie di Aster
A. cau
A. cord A. fol
A. lat A. n.a.
A. tong
A. trip
Risultato dell'amplificazione RAPD in alcune specie spontanee di Aster mediante l'uso del primer UBC
407. (A. cau= A. caucasicus; A. cord= A. cordifolius;
A. fol= A. foliaceus; A. lat= A. lateriflorus; A.
n.a.=
A. novae-angliae; A. tong= A. tongolensis; A. trip=
A. tripolium).
MIPAF P.F. “Prodotti e tecnologie innovative su piante ornamentali con
particolare riguardo alle aree del meridione”.
Strategie usate in Aster per produrre variabilità
genetica utilizzabile nel miglioramento genetico
2. ibridazione interspecifica
42 combinazioni di incrocio
MIPAF P.F. “Prodotti e tecnologie innovative su piante ornamentali con
particolare riguardo alle aree del meridione”.
Capolino in Aster
Fiore ligulato
Fiore tubuloso
MIPAF P.F. “Prodotti e tecnologie innovative su piante ornamentali con
particolare riguardo alle aree del meridione”.
n.
Incrocio
cap
capolini acheni/
%
gg
germ
tmg
piante
n.
A. lateriflorus x A. squamatus
2
14
3*
19
1
A. lateriflorus x A . tongolensis
9
12
8*
27 *** 8
A. lateriflorus x A. foliaceus
5
8
52
20 **
16
A. lateriflorus x A. tripolium
7
8
27
20 **
11
A. lateriflorus x A. novae-angliae
7
14
32
24 **
24
A. lateriflorus x A. cordifolius
6
9
20 *
22 **
6
A. lateriflorus x A. caucasicus
3
12
36
23
10
Analisi dei putativi ibridi
morfologia
caratteri quantitativi di interesse commerciale
(architettura della pianta, caratteristiche del fiore)
fisiologia della fioritura
riproduzione sessuale
produzione di seme
germinabilità del seme
fertilità pollinica
citologia
numero cromosomico
DNA fingerprinting
marcatori AFLP/RAPD
MIPAF P.F. “Prodotti e tecnologie innovative su piante ornamentali con
particolare riguardo alle aree del meridione”.
Analisi morfologica dei putativi ibridi
Un esempio di plantule variegate
Un esempio: la progenie ibrida tra A. lateriflorus e A. foliaceus
A. lateriflorus
A. foliaceus
F1
Analisi morfologica
Analisi citologica
Analisi molecolare
Analisi Morfologica
Variabile
canonica
Coefficienti di correlazione
Variabili originali
Larghezza
foglie
1
0,012
Lunghezza
foglie
0,024
2
-0,129
-0,587
Diametro
disco
Diametro
capolino
Ligule/
capolino
Acheni/
capolino
0,233
0,473
0,200
0,476
-0,103
-0,341
0,161
0,308
MIPAF P.F. “Prodotti e tecnologie innovative su piante ornamentali con
particolare riguardo alle aree del meridione”.
Diametro del capolino (cm) nella progenie F1 proveniente
dall’incrocio tra A. lateriflorus x A. foliaceus
diam cap
3,5
d
3,0
diam cap
2,5
2,0
c
1,5
1,0
b
a
b
b,c
b
b
a
b
b
10
12
b
b
14
15
b
0,5
0,0
lat
1
2
3
4
5
6
specie
diam cap
13
16
fol
MIPAF P.F. “Prodotti e tecnologie innovative su piante ornamentali con
particolare riguardo alle aree del meridione”.
Numero di semi nella progenie F1
proveniente dall’incrocio tra
A. lateriflorus x A. foliaceus
ach cap
70,0
b
60,0
ach cap
50,0
40,0
c
a,c
30,0
a
20,0
a
a
a
a,c
a,c
a
a
a
a
a
10,0
0,0
lat
1
2
3
4
5
6
10 12 13 14 15 16 fol
specie
ach cap
30
A. lateriflorus
FACTOR(1)
20
18-3
10
Ibridi
0
A. foliaceus
-10
-5
0
5
10
FACTOR(2)
Plot ottenuto dall’analisi discriminante
delle variabili canoniche 1 e 2.
Analisi Citologica
A. lateriflorus
Numero
cromosomico (2n=)
32
A. foliaceus
46
Pt. 1
Pt. 2
Pt. 3
Pt. 4
Pt. 5
Pt. 6
Pt. 10
Pt. 12
Pt. 13
Pt. 14
Pt. 15
Pt. 16
36
36
32
32
36
36
36
36
36
38
36
39
MATERIALE
MIPAF P.F. “Prodotti e tecnologie innovative su piante ornamentali con
particolare riguardo alle aree del meridione”.
Piante analizzate
no.
incrocio
numero cromosomico
atteso osservato
A. lateriflorus x A. tongolensis
(2n=16 e 32)
(2n=52)
6
34/42
34
A. lateriflorus x A. foliaceus
(2n=16 e 32)
(2n=46)
12
31/39
32-39
17/25
34
13/21
32
16/24
32
17/25
32
A. lateriflorus x A. tripolium
(2n=16 e 32)
(2n=18)
1
A.lateriflorus x A.novae-angliae
(2n=16 e 32)
(2n=10)
3
A. lateriflorus x A. cordifolius
(2n=16 e 32)
(2n=16)
2
A. lateriflorus x A. caucasicus
(2n=16 e 32)
(2n=18)
2
Analisi Molecolare
AFLP
RAPD
(Amplified Fragments Lenght Polymorphism)
(Random Amplified Polymorphic DNA)
1 2
3
4
A. fol A. lat
Legenda :
1 A. lateriflorus
2 A. foliaceus
3 Pianta 14
4 Pianta 16
2
3
5
6
10
12
16
MIPAF P.F. “Prodotti e tecnologie innovative su piante ornamentali con
particolare riguardo alle aree del meridione”.
Putativo ibrido
Incrocio
Marcatori AFLP
totali parentale O
17-1
17-2
17-3
17-5
A. lateriflorus x A. tongolensis
80
73
75
71
7
8
4
9
18-1
18-4
18-14
18-16
A. lateriflorus x A. foliaceus
59
55
61
72
1
0
4
4
19-1
A. lateriflorus x A. tripolium
50
4
20-15
20-24
A.lateriflorus x A.novae-angliae
81
78
0
0
21-2
21-4
A. lateriflorus x A. cordifolius
79
85
9
8
22-2
22-3
A. lateriflorus x A. caucasicus
70
102
4
4
MIPAF P.F. “Prodotti e tecnologie innovative su piante ornamentali con
particolare riguardo alle aree del meridione”.
Strategie usate in Aster per produrre variabilità
genetica utilizzabile nel miglioramento genetico
3. variabilità somaclonale
Messo a punto un protocollo di rigenerazione in Aster
77 rigeneranti di “White Elegans” cv. chimerica
25 rigeneranti di A. divaricatus
Varianti somaclonali per caratteri quantitativi
Rigenerante
Diametro (cm)
capolino
disco
numero ligule
White elegans
2.17±0.16
0.80±0.09
23.5±1.78
F2B
F5
F6
F8A
F8B
F8D
F9L
F28A
F32B
P10
P12
P14
P21A
P21B
2.00±0.82
2.13±0.21
2.53±0.06*
1.53±0.06**
2.47±0.06*
1.83±0.21
1.80±0.10*
2.40±0.10*
2.67±0.11*
2.13±0.15
1.50±0.10**
1.70±0.10*
2.10±0.10
1.87±0.11*
0.47±0.06*
0.67±0.06
0.77±0.06
0.47±0.06*
0.77±0.15
0.47±0.06*
0.53±0.06*
0.83±0.15
0.90±0.10
0.53±0.06*
0.53±0.06*
0.43±0.06*
0.53±0.06*
0.50±0.00
25.7±1.15
28.0±2.08*
22.7±2.31
27.3±1.53
28.0±1.73
36.0±2.65*
26.3±2.08
25.7±1.00
26.3±3.51
28.7±4.03*
30.3±4.73
29.0±7.93
22.3±0.58
23.3±2.08
*, ** Significativo a P= 0.05 e P= 0.01 con t-test
Dal vitro: bicolor
l vitro: bicolor
MIPAF P.F. “Prodotti e tecnologie innovative su piante ornamentali con
particolare riguardo alle aree del meridione”.
Progetto triennale
1997-2003
Finanziamento complessivo:
110 milioni
Metodologie
PRODOTTI
DI ASTER
Materiali
Pubblicazioni
Propagazione in vitro
Rigenerazione
Poliploidizzazione sessuale
Marcatori molecolari
Collezione di germoplasma
Ibridi interspecifici F1
Rigeneranti R0
MIPAF P.F. “Prodotti e tecnologie innovative su piante ornamentali con
particolare riguardo alle aree del meridione”.
Nuove prospettive per l’Aster: produce
saponine inibenti la crescita di funghi fitopatogeni
Botrytis cinerea
Controllo
Estratto fogliare di
A. caucasicus
TEST con Trichoderma viride
SPECIE
Trichoderma viride
Controllo (PDA) 5,49 + 2,42
A. amellus
A. cordifolius
2,22 + 1,41***
4,72 + 2,60**
A. divaricatus
A. foliaceus
4,59 + 2,66***
4,82 + 2,64**
A. lateriflorus
4,73 + 2,59***
A. novae-angliae
4,26 + 2,51**
A. ptarmicoides
4,72 + 2,75**
A. sedifolius
3,60 + 1,86***
72 ore
** : P < 0,01
***: P < 0,001
TEST con Botrytis cinerea
SPECIE
Botrytis cinerea
Controllo (PDA) 6,41 + 2,15
A. amellus
A. cordifolius
5,54 + 2,34***
6,22 + 2,46
A. divaricatus
A. foliaceus
6,27 + 2,34
A. lateriflorus
5,85 + 2,52***
A. novae-angliae
5,91 + 2,19**
A. ptarmicoides
6,20 + 2,15
A. sedifolius
6,44 + 2,25
** : P < 0,01
***: P < 0,001
6,28 + 2,21
48 ore