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Svelato il genoma della vite |
Primo risultato del progetto di ricerca italo-francese «vigna».
La pubblicazione sulla rivista scientifica Nature del sequenziamento è il
punto di partenza per prossime ricerche che daranno risposte a molte
problematiche di coltivazione.
Il progetto Vigna ha raggiunto il suo primo grande risultato: domenica 26
agosto è stata pubblicata la prima dettagliata analisi del sequenziamento
del genoma della vite. È un risultato scientifico di grande rilevanza, come
di seguito spiegano Mario Pezzotti e Massimo Delledonne, ricercatori che
hanno avuto un ruolo determinante per la sua realizzazione, e che pone la
ricerca italiana ai vertici mondiali in tema di genetica agraria. Si tratta
anche, è bene sottolinearlo, di un risultato reso possibile da un forte
coinvolgimento di numerose strutture di ricerca pubblica italiana che hanno
saputo coordinarsi con corrispondenti strutture francesi e che hanno anche
avuto la capacità di coinvolgere industrie vitivinicole e il mondo bancario.
Ricordiamo che il programma di ricerca sul genoma della vite è stato seguito
con attenzione da L’Informatore Agrario sin dai suoi primi progetti e
abbozzi, sino a giungere, sul n. 34 del 2006, a pubblicare lo Speciale
«Ricerca sul genoma della vite» al quale rimandiamo gli interessati che
volessero approfondire l’argomento. G.R.
 Su
L’Informatore Agrario n.3/2003, nell’editoriale intitolato «Vendemmiaio, un
grande progetto per la vite» si scriveva: «Vi è in Italia un grande progetto
di ricerca in viticoltura ed enologia sul quale tutto il settore agricolo
dovrebbe investire, anche per far rinascere l’orgoglio e il prestigio della
nostra ricerca. Si tratta del Progetto Vendemmiaio, ...l’iniziativa italiana
che si ripromette di realizzare in tre anni la determinazione del contenuto
informativo del genoma della vite (Vitis vinifera) attraverso il suo intero
sequenziamento».
Alla progettazione di Vendemmiaio partecipavano numerose unità appartenenti
a Università ed enti di ricerca (Cra, Cnr ed Enea) e l’Istituto agrario di
San Michele all’Adige (Iasma), con una richiesta per la realizzazione del
progetto di 26 milioni di Euro. Successivamente Vendemmiaio si è evoluto in
Vigna, acronimo di «Vitis genome analysis», con la decisione di Iasma di
abbandonare l’iniziativa e di condurne una in modo autonomo, e con la
realizzazione di un accordo internazionale siglato nel luglio 2005
dall’allora ministro per le politiche agricole, Gianni Alemanno, con il
collega francese Dominique Bussereau e il ministro francese della ricerca
François D’Aubert.
Il progetto è divenuto quindi un’iniziativa bilaterale Italia-Francia a cui,
in una fase successiva, si è aggiunto un terzo soggetto composto dalla
Regione Friuli Venezia Giulia e da un consorzio di ditte private e di
banche. Il Mipaaf ha finanziato i gruppi italiani per 6,5 milioni di euro
nell’ambito del progetto Vigna-Cra, il Consortium national de recherche en
génomique, l’Agence nationale de la recherche e l’Inra hanno finanziato
l’iniziativa francese denominata Vigne per altri 6 milioni di euro e infine
la Regione Friuli e il consorzio di ditte private e di banche hanno
finanziato per 2 milioni di euro il neonato Istituto di genomica applicata
di Udine (Iga). Il costo preventivato si è nel tempo ridotto a 14,5 milioni
di euro per Vigna-Vigne-Iga, grazie soprattutto alla sopraggiunta nuova e
più economica tecnologia di sequenziamento.
Ad accordi realizzati, il progetto è stato ufficialmente avviato a Verona il
13 marzo 2006, alla presenza dei ricercatori francesi coordinati da
Anne-Francoise Adam-Blondon e Francis Quetier e dei ricercatori italiani
coordinati da Enrico Pè, delineando i compiti dei diversi gruppi e i tempi
di realizzazione della ricerca. La prima doverosa decisione ha riguardato la
varietà e il clone su cui effettuare il difficile lavoro di sequenza, con la
scelta del clone PN40024, altamente omozigote, derivato da Pinot nero e
ottenuto dai francesi dell’Inra di Colmar dopo 9 successive generazioni di
autofecondazione. La scelta di PN40024 è stata molto dibattuta in quanto
l’alto grado di omozigosi del clone presentava possibili svantaggi, quali
una minore possibilità di accedere alla comprensione dell’intrinseca
variabilità presente nei cloni di vite coltivati, altamente eterozigoti, ma
offriva degli enormi vantaggi tecnici nella fase di lettura e assemblaggio
della sequenza, elementi che sono risultati determinanti nella scelta,
orientata quindi verso il clone PN40024.
Il sequenziamento è iniziato quasi contemporaneamente ad Evry-Parigi, sede
di Génoscope (Centro nazionale di sequenziamento della Francia), a Padova
presso il Cribi (Centro ricerca interdipartimentale biotecnologie
innovative) e a Udine presso Iga. Le sequenze grezze sono state immesse dai
tre gruppi separatamente nella banca dati del Ncbi (National center for
biotechnology information) a partire dal settembre 2006 e il 23 febbraio
2007, presso la banca dati all’indirizzo http://www.ncbi.nlm.nih.gov/genomes/leuks.cgi,
è stata riportata la sequenza assemblata derivante dalla lettura di 6 volte
il numero di basi dell’intero genoma (copertura 6X). Il sequenziamento è poi
proseguito fino ad arrivare nei primi di marzo 2007 a una copertura di 8,4X;
la sequenza è stata di nuovo assemblata e annotata con l’aiuto di potenti e
accurati strumenti bioinformatici, che hanno permesso di interpretarne il
significato.
I dati ottenuti hanno dimostrato che la scelta di sequenziare un clone
altamente omozigote è stata appropriata: l’elevata eterozigosità delle
varietà di vite, fino al 13% di divergenza di sequenza fra gli alleli, rende
infatti molto difficoltoso l’assemblaggio delle sequenze grezze. La lettura
del DNA di PN40024 ha consentito di definire con accuratezza la dimensione
del genoma di vite, pari a 487 Mb (milioni di basi), di predire oltre 30.000
geni e di rivelare che il 41,4% del genoma è costituito da porzioni di DNA
ripetute e da elementi trasponibili.
Di grande interesse è stato inoltre scoprire che alcune famiglie geniche
specificatamente coinvolte nell’aroma del vino, ad esempio quella della
fenilalanina ammonio-liasi, della terpene sintasi e della stilbene sintasi,
hanno un numero di componenti di gran lunga superiore a quanto riscontrato
nelle tre altre piante ad oggi sequenziate: Arabidopsis, riso e pioppo.
Questi dati, insieme ad altri qui non discussi per brevità, sono riportati
nell’articolo pubblicato dalla rivista Nature il 26 agosto 2007 e
disponibile al seguente indirizzo:
http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature06148.html
A differenza dell’iniziativa francese che è in fase di completamento, il
progetto Vigna, oltre alla componente di genomica strutturale, i cui
risultati sono stati appena descritti, prevede due ulteriori livelli che
comprendono la genomica funzionale e i progetti applicativi pilota.
La genomica funzionale è essenzialmente incentrata sulla trascrittomica,
cioè sulla caratterizzazione della batteria genica della vite che, grazie
alla piattaforma di analisi microarray, recentemente acquisita dagli
scriventi con il contributo della Fondazione Cariverona, rende possibile
l’identificazione dei geni più importanti ai fini del miglioramento genetico
della vite. Grazie a questa piattaforma e alle conoscenze genomiche, i
progetti applicativi pilota potranno sviluppare strumenti molecolari
avanzati di grande ricaduta applicativa, quali la caratterizzazione della
collezione nazionale e lo studio di processi fondamentali, fra cui la
maturazione e l’appassimento della bacca, la resistenza alle malattie e agli
stress abiotici. Inoltre, sono in fase di completamento piattaforme di
proteomica e metabolomica che contribuiranno significativamente alla
definizione di parametri funzionali per la caratterizzazione del binomio «vitigno-terroir».
Molto spesso chi svolge il nostro mestiere di ricercatore ha grandi sogni
che cerca di realizzare, Vigna per noi è stato un sogno realizzato, un
grande risultato scientifico.
Altrettanto grande è stata la soddisfazione di veder creata una nuova
importante rete di strutture e di conoscenze in campo genomico, che ha
coinvolto più di cinquanta ricercatori in un lavoro di gruppo per grandi
obiettivi. Inoltre e non ultimo, Vigna ha colmato quella distanza che
separava la ricerca accademica dal mondo dell’impresa privata. Di fronte a
questa conquista della biologia, il settore vitivinicolo non può infatti
restare a guardare.
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