Una recente ricerca fa il punto sull'utilità di impiegare un pan-genoma della vite nei programmi di miglioramento genetico delle varietà, indispensabili per rispondere alle esigenze future di coltivazione, alle richieste di mercato in rapida evoluzione, alla necessità di gestire la diffusione di nuovi patogeni e ai cambiamenti climatici.
Negli ultimi due decenni, i progressi nella caratterizzazione fenotipica e nell'analisi associativa tra marcatori genetici e tratti agronomici di interesse hanno favorito i processi di selezione e miglioramento genetico nella vite. Sono stati sviluppati strumenti per collegare variazioni genetiche a tratti fenotipici desiderati, portando a innovazioni come l'uva senza semi e ad alcune varietà resistenti alle malattie. Tuttavia, per la selezione genetica si utilizzano in genere singoli genomi di riferimento e questo modus operandi ha limitato l'individuazione di varianti cruciali perché molti dei genomi di riferimento non contengono tutte le varianti genetiche utili alla selezione.
Da qui il motivo che ha portato allo sviluppo dei pan-genomi. Un pan-genoma rappresenta l'intero repertorio di geni all'interno di una specie, costituito da un genoma centrale - contenente sequenze condivise tra tutti gli individui della specie - e dal genoma “dispensabile”, che si trova solo in sottogruppi limitati, ad esempio nelle varianti selvatiche. Però, proprio nelle specie vegetali molti geni importanti dal punto di vista agronomico si trovano più spesso nel genoma dispensabile.
Per questo, Liu e colleghi hanno assemblato un “pan-genoma” di riferimento per la vite (Grapepan versione 1.0) che comprende otto cultivar diploidi di vite, di cui una da tavola, e una vite selvatica diploide.
Questo particolare pan-genoma non è l'unico assemblato dalla ricerca per la vite ma è peculiare perché pone enfasi sulla scoperta di tratti associati alle variazioni strutturali (SV) del genoma di vite - generalmente definite come una regione di Dna di dimensioni pari o superiori a 1 kilobase, che può includere inversioni e traslocazioni bilanciate o squilibri genomici - e sulla rivelazione dei loro modelli di ereditarietà. Nella vite domestica alcune di queste varianti risultano associate a tratti agronomici importanti.
Infatti, Liu e colleghi hanno trovato correlazioni genetiche tra alcune varianti e i 29 caratteri agronomici dell'uva analizzati in questo studio, il che ha permesso di prevedere più caratteri durante lo stesso ciclo di selezione e di ridurre così i tempi e i costi della selezione.
Secondo Liu e colleghi, la selezione genomica basata su SV svolgerà un ruolo strategico nei programmi che integrano più caratteri di selezione e Grapepan v.1.0 faciliterà notevolmente il miglioramento genetico della vite, consentendo la selezione genomica basata su più tratti.
Liu, Z., Wang, N., Su, Y. et al., “Grapevine pangenome facilitates trait genetics and genomic breeding”. Nat Genet 56, 2804–2814 (2024). Disponibile qui
