Genetic selection for flowering time traits during speciation of tomato

SINTESI Negli ultimi dieci anni, un network di informazioni sulla famiglia delle Solanacee \ue8 stato creato all\u2019interno progetto internazionale SOL (International Solanaceae Genome Project), il cui scopo finale \ue8 quello di spiegare come un insieme comune di geni/proteine pu\uf2 portare a una vasta gamma di organismi morfologicamente e ecologicamente distinti come quelli della famiglia delle Solanacee. Questo taxon comprende pi\uf9 di 3000 specie, molte delle quali si sviluppano nella regione andina- amazzonica dell\u2019America meridionale. Il loro habitat varia enormemente, dalle foreste pluviali ai deserti all\u2019alta montagna. Inoltre, quella delle Solanacee \ue8 la terza famiglia economicamente pi\uf9 importante tra quelle in cui sono presenti specie coltivate, superata solo dai cereali (come riso, mais e grano) e dai legumi (come la soia), e la pi\uf9 importante tra le colture orticole. Essa comprende, tra gli altri, pomodoro, patata, melanzana, peperone, petunia e tabacco. Tra le solanacee, il pomodoro \ue8 stato scelto come riferimento, avendo un genoma diploide relativamente piccolo (950 Mb) per il quale sono disponibili linee pure omozigoti, oltre a un\u2019avanzata mappa fisica basata su BAC utile per iniziare il sequenziamento. Esso offre inoltre il vantaggio di un ciclo vitale breve, della presenza di efficaci tecnologie di trasformazione, e della disponibilit\ue0 di risorse genetiche e genomiche. In questo progetto, abbiamo unito strategie di genomica strutturale e funzionale, al fine di studiare nel pomodoro uno dei caratteri pi\uf9 importanti in termini di fitness e di adattamento: la fioritura. Abbiamo concentrato i nostri sforzi nello studio dei geni coinvolti nella via regolativa fotoperiodica, giacch\ue9 alcune specie selvatiche di pomodoro, che crescono tra 0 e -25 gradi di latitudine e tra 0 e 3700 m di altitudine, mostrano risposte fotoperiodiche diverse. Questi geni sono membri di tre famiglie geniche, i cui ortologhi in Arabidopsis e riso svolgono un ruolo chiave nella regolazione della fioritura in dipendenza della lunghezza del giorno. Esse sono la famiglia genica dei TCOL (tomato CONSTANS-like), quella dei Criptocromi e quella di GIGANTEA. Nel capitolo 2 vengono fornite informazioni strutturali sull'organizzazione e sull'espressione di queste famiglie geniche nel pomodoro coltivato, e si analizza la microsintenia con Arabidopsis. Sono stati inoltre identificati quattro nuovi COL e un nuovo GIGANTEA. Nel capitolo 3 \ue8 stata analizzata la diversificazione a livello di sequenza delle tre famiglie di geni durante la speciazione nel clade pomodoro, utilizzando sia approcci di sequenziamento che analisi dei profili di espressione. In particolare, abbiamo osservato un alto grado di selezione diversificante per TCOL3, che presenta anche un cline geografico nella frequenza delle mutazioni sinonime, suggerendo un ruolo di questo gene nell\u2019adattamento alle basse latitudini. Infine, nel capitolo 4, vengono usati quattro approcci di genetica inversa (VIGS, RNAi, TILLING e overespressione) per una caratterizzazione funzionale della famiglia genica dei Criptocromi di pomodoro. Nuovi mutanti cry1b- e cry2-, piante RNAi di CRY1b e CRY2 e overespressori di CRY1a sono descritti per la prima volta e nuovi fenotipi di sviluppo e fioritura sono attribuiti ai vari geni.In the last decade, a coordinated network of knowledge about the Solanaceae family has been created by the International Solanaceae Genome Project (SOL), whose final purpose is to explain how a common set of genes/proteins can result in a wide range of morphologically and ecologically distinct organisms like those in the Solanaceae family. This taxon includes more than 3000 species many of which evolved in the Andean/Amazonian regions of South America. Their habitats vary dramatically, from rain forests to deserts to high mountains. Moreover, the Solanaceae is the third most valuable crop family exceeded only by the grasses (e.g. rice, maize, wheat) and legumes (e.g. soybean), and the most valuable in terms of vegetable crops. It includes, among others, tomato, potato, eggplant, pepper, petunia, tobacco. Among Solanaceae, tomato was selected as a reference since it provides the smallest diploid genome (950 Mb) for which homozygous inbreds are available, as well as an advanced BAC-based physical map to start the sequencing. It also offers the vantage of short generation time, routine transformation technology, and availability of rich genetic and genomic resources. In this project, we merged structural and functional genomic approaches, in order to study in tomato one of the most important characters in terms of fitness and adaptation: flowering. We have focused our efforts in the study of genes involved in the photoperiodic regulatory pathway, since some wild tomato species, that growth between 0 and -25 degrees of latitude and between 0 and 3700 m of elevation, show different photoperiodic responses. These genes are members of three gene families, whose orthologs in Arabidopsis and rice play a key role in the regulation of flowering in dependence of day length. They are the TCOL (tomato CONSTANS-like), the CRYPTOCHROME and the GIGANTEA gene families. In chapter 2 we provide structural information on the organization and expression of the CRY, COL and GI gene families in tomato and we analyse the microsynteny with Arabidopsis. We also identify four new COL and one new GI gene. In chapter 3 we investigate the sequence diversification of the three gene families during speciation in the tomato clade, using both sequencing and expression profiling approaches. In particular, we observed a high degree of diversifying selection for TCOL3, that presents also a geographical cline in the frequency of synonymous mutations, suggesting a role of this gene in adaptation to low latitudes. Finally, in chapter 4, we use four reverse genetic approaches (VIGS, RNAi, TILLING and overexpression) for a functional characterization of the tomato Cryptochrome gene family. Novel cry1b- and cry2- mutants and RNAi plants and CRY1a overexpressors are described for the first time and novel developmental and flowering phenotypes are attributed to the various genes

Mutanti fotomorfogenici di pomodoro: caratterizzazione molecolare e produttiva

Le piante sono in grado di recepire gli stimoli luminosi grazie alla presenza di macromolecole fotosensibili, i fotorecettori. Il sistema fitocromo è quello maggiormente caratterizzato nelle piante superiori e svolge un importante ruolo nel mediare le risposte delle stesse alla luce. Il pomodoro (Solanum lycopersicum L.) viene ormai considerato, a livello di studi fotomorfogenici, un modello alternativo ad Arabidopsis. La famiglia dei geni per i fitocromi presenti in pomodoro è stata caratterizzata sia a livello molecolare, sia studiando l’influenza che le condizioni luminose hanno sulla espressione. Sono stati inoltre clonati e sequenziati due geni codificanti i criptocromi e molti mutanti fotomorfogenetici sono attualmente disponibili. Nella tesi presentata, piante di pomodoro mutanti per alcuni fitocromi (phyA, phyB1, phyB2, phyA/phyB1, phyA/phyB2, phyB1/phyB2, phyA/phyB1/phyB2) hanno subito una preliminare verifica dell’effettiva presenza delle mutazioni attese mediante sequenziamento genico. Successivamente è stata caratterizzata la produttività delle piante (numero, peso e diametro dei frutti) e l’accumulo nei frutti di composti antiossidanti (quercetina ed acido clorogenico) in condizioni di pieno campo e di serra. Le analisi di sequenziamento hanno permesso di verificare la presenza delle mutazioni e di escludere alcune piante eterozigoti o con un genotipo comunque non previsto. I dati sulla produttività in pieno campo mostrano che il genotipo non influenza significativamente il numero dei frutti e che in tutti i mutanti quest’ultimo diminuisce nei palchi di più recente formazione. Il peso varia, invece, in base al genotipo ma non in funzione del palco, ad eccezione dei mutanti phyA e phyA/phyB1 dove tende a diminuire nei palchi superiori; il calibro manifesta una scarsa variabilità sia in funzione del genotipo che del palco. I dati sulla produttività in serra confermano i dati di pieno campo per quanto riguarda il numero dei frutti. Il peso di questi, invece, varia anche in base al palco, diminuendo in quelli di più giovani. Il calibro ha una scarsa variabilità in base al genotipo ma diminuisce leggermente nei palchi superiori. La determinazione del contenuto di composti antiossidanti nei frutti ha accertato un accumulo differenziale tra buccia e polpa per tutti i genotipi: nella prima, infatti, la concentrazione delle due molecole risulta superiore. In particolare, passando dalla polpa alla buccia si rileva un aumento più che proporzionale della quercetina rispetto all’acido clorogenico. Le differenze tra i vari genotipi sono più evidenti nella buccia che nella polpa per entrambi gli antiossidanti. Tali osservazioni sono riferibili a entrambe le condizioni colturali prese in esame (pieno campo in estate e serra in autunno). In pieno campo si registrano valori più elevati rispetto alla serra e questo può essere imputato alle diverse condizioni di crescita: maggior intensità luminosa e temperatura. I mutanti mostrano valori diversi tra di loro e rispetto al genotipo di riferimento (cv. Money-Maker) tranne il phyA che presenta valori molto simili al MM. Per quanto riguarda la quercetina, le concentrazioni più basse sono in genere attribuibili al doppio mutante phyB1/phyB2 e in ordine crescente seguono phyA/phyB1, phyA/phyB1/phyB2, phyB1, phyA/phyB2, phyB2. Per l’acido clorogenico si ha la stessa situazione tranne per il fatto che il triplo mutante presenta valori leggermente inferiori di phyA/phyB1

Trimetazidine : in vitro influence on heart mitochondrial function

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Protective effects of trimetazine on hypoxic cardiac myocytes from the rat

51 ref.International audienc

A simple gas-flow chamber for cultured cell electrophysiology in a controlled atmosphere

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La ricerca di modelli clinici e organizzativi capaci di coniugare personalizzazione e ingegnerizzazione delle cure

30% dei cittadini hanno patologie croniche, la metà di esse più di una. Serve un nuovo approccio di governo clinico per coniugare ingengnerizzazione e personalizzazione delle cure

Some biochemical aspects of protective effect of trimetazine on rat cardiomyocytes during hypoxia and reoxygenation

International audienc

Aspects biochimiques de l'effet protecteur de la trimétazidine sur des cardiomyocytes de rat au cours de l'hypoxie suivie d'une réoxygénation

46 ref.National audienc

Aspects biochimiques de l'effet protecteur de la trimétazidine sur des cardiomyocytes de rat au cours de l'hypoxie suivie d'une réoxygénation

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