OMIBREED – Caratterizzazione e valorizzazione dell’agrobiodiversità attraverso approcci multiomici e di next generation breeding per la resistenza a Xylella fastidiosa
[durata del progetto: dicembre 2022 -gennaio 2026, prorogato a luglio 2027]
OMIBREED è uno dei tre progetti nazionali finanziati dal MASAF a supporto della ricerca sulla resistenza genetica al batterio Xylella fastidiosa, in olivo e altre specie di interesse agrario (DM 664766 del 29.12.2022). Il progetto in scadenza al 10/07/2027 è stato finanziato con 3.390.488,11 €.
Il progetto si propone come obiettivo generale quello di consolidare le ricerche in corso sulla resistenza genetica a Xylella fastidiosa (Xf) nelle colture di interesse mediterraneo più minacciate da questa emergenza fitosanitaria. Parte prioritaria nel piano sperimentale è dedicata alla identificazione dei tratti genetici e genomici responsabili della risposta di resistenza al batterio in olivo, i cui risultati avranno un notevole impatto per lo sviluppo di programmi di miglioramento genetico. La limitata presenza di resistenza al batterio rende infatti non più rinviabile l’avvio di programmi di incrocio in grado di estendere il panel di genotipi disponibili sia per la rigenerazione dei territori distrutti dalla epidemia che quale strumento di prevenzione nelle aree ad alto rischio di diffusione del batterio.
La combinazione delle informazioni ottenute dagli studi di fenomica, metabolomica, proteomica, trascrittomica ed epigenomica è lo strumento più avanzato attualmente disponibile per comprendere l’adattamento di un organismo vivente a seguito di perturbazioni biologiche e quindi anche della risposta delle piante d’olivo alle infezioni da Xylella fastidiosa, potendo contribuire in modo sostanziale alla comprensione dei meccanismi alla base dell’interazione ospite-patogeno. Questo approccio multi omico consentirà la piena comprensione dei meccanismi di risposta e nello specifico dei fenomeni di resistenza agli stress biotici e abiotici.
In breve, OMIBREED sviluppa in maniera coordinata e con approcci multidisciplinari le seguenti linee di ricerca:
- Genotipizzazione di varietà di olivo ad alta diffusione, varietà minori, ecotipi monumentali e progenie da incrocio, per la valutazione della resistenza a Xf;
- Fenotipizzazione dei genotipi di olivo selezionati in base alla maggior variabilità genetica;
- Valutazione della risposta fenotipica di cultivar di mandorlo e ciliegio, di particolare interesse, alle infezioni di Xf sottospecie pauca e multiplex;
- Analisi comparativa con approcci omici (metabolomica, proteomica, trascrittomica, epigenetica) dei genotipi con risposte differenziali all’infezione batterica;
- Identificazione delle basi della resistenza a Xf per lo sviluppo di marcatori da applicare per uno screening rapido del germoplasma olivicolo e per il miglioramento genetico assistito;
- Conservazione in vitro a medio e lungo periodo di germoplasma olivicolo per preservare cultivar e genotipi antichi.
In particolare, IBE è Responsabile del WP 6 “Tecnologie in vitro per la conservazione delle risorse genetiche olivicole” e partecipa al WP 2 “Utilizzo di tecniche avanzate di genotipizzazione per la caratterizzazione e selezione dei genotipi da avviare allo screening per la resistenza a Xf” e al WP 4 “Miglioramento genetico assistito ed approcci di next generation breeding”.
Nell’ambito del WP 6, l’unità CNR-IBE sede di Firenze svolge il ruolo di coordinamento scientifico, programmazione e gestione delle attività sperimentali volte alla propagazione e conservazione in vitro di genotipi di olivo. In particolare, si occupa di verificare le potenzialità applicative delle tecniche di micropropagazione idonee all’introduzione e moltiplicazione in vitro e di applicare le tecniche più avanzate per migliorare la conservazione in vitro a medio e lungo periodo di germoplasma olivicolo. Questa linea di ricerca include attività quali lo sviluppo di protocolli di conservazione in vitro in condizioni di crescita rallentata, tecnica che consente di ridurre i costi della manutenzione e il rischio di contaminazione, e lo sviluppo di protocolli per la crioconservazione a lungo termine in azoto liquido (-196°C) di genotipi di olivo d’interesse, come genotipi antichi unici o piante secolari minacciate dalla Xf nella piana degli olivi monumentali in Puglia. Questo permetterà di salvaguardare questo prezioso materiale, propagarlo in maniera clonale garantendone l’aspetto genetico-sanitario e conservarlo in massima sicurezza fitosanitaria.
Per quanto riguarda il WP2 l’obiettivo primario è quello di sviluppare un programma di genotipizzazione con un set comune di marca-tori molecolari (SNP e SSR) ed identificazione di una priority list di genotipi da sottoporre a GWAS e fenotipizzazione per Xylella. A questo proposito devono essere individuati olivi con profili genetici altamente polimorfici e/o unici. L’IBE ha quindi messo a disposizione la propria collezione di germoplasma presente presso l’azienda Santa Paolina di Follonica.
Per il WP 3, che intende procedere alla Fenotipizzazione high troughput ed integrazione di tecnologie -omiche e per la resistenza a Xf e stress abiotici, l’unità CNR-IBE si occupa del Task 3.2 Fenotipizzazione dei genotipi selezionati per stress idrico e resistenza al freddo ed a partire da giugno 2024 ha avviato una campagna di misurazioni fisiologiche su 173 varietà della collezione di Follonica, concentrandosi sulle misure della conduttanza stomatica ed altri parametri rilevabili con il porometro LI-600. CNR-IBE ha inoltre provveduto alla propagazione di circa un centinaio di genotipi presenti nella collezione di Follonica. Inoltre, piante in vaso già disponibili e di dimensioni idonee, derivanti dalla propagazione effettuata dal CNR-IBE per attività di ricerca precedenti e relativa a circa 26 genotipi in collezione di Follonica sono state trasferite presso il CNR-IPSP per essere avviate al programma di inoculazione e screening per Xf.
CNR IBE collabora con gli altri partners anche al WP7 che si occupa di comunicazione e disseminazione sia del progetto che dei risultati prodotti.
Partners
Il progetto è coordinato dalla Dr.ssa Maria Saponari del Consiglio Nazionale delle Ricerche – Istituto per la Protezione Sostenibile delle Piante (IPSP/CNR). L’Unità CNR si compone inoltre dall’Istituto per la Bioeconomia (IBE) sede di Firenze e di Follonica, l’Istituto di Bioscienze e Biorisorse (IBBR) sede di Perugia e l’Istituto per il Sistema Produzione Animale in Ambiente Mediterraneo (ISPAAM) sede di Portici (NA). Inoltre, il progetto coinvolge quattro Università: Università degli studi di Palermo – Dipartimento di Scienze Agrarie, Alimentari e Forestali; l’Università degli Studi di Perugia – Dipartimento di Scienze Agrarie, Alimentari e Ambientali; l’Università Politecnica delle Marche – Dipartimento di Scienze Agrarie, Alimentari ed Ambientali ed il Politecnico di Bari.
Responsabile del progetto:
Dr.ssa Maria Saponari (CNR/IPSP)
Referente IBE del progetto
Dr.ssa Anna De Carlo
anna.decarlo [ at ] ibe.cnr.it
Partecipanti IBE del progetto:
Dr. Claudio Cantini
claudio.cantini [ at ] ibe.cnr.it
Dr.ssa Waed Tarraf
waed.tarraf [ at ] ibe.cnr.it
Dr.ssa Chiara Piccini
chiara.piccini [ at ] ibe.cnr.it