Negli ultimi anni, in Europa la sostenibilità agricola e la sicurezza dei prodotti agro-alimentari sono sempre più minacciati dai cambiamenti climatici, dalla degradazione dei suoli e dall’uso massiccio dei fertilizzanti che vanno ad incidere anche sui costi di produzione. In mais, le varietà tradizionali e anche le landraces rappresentano una fonte di variabilità genetica utile da impiegare per poter superare i limiti su esposti. In particolare, sebbene le landraces, o ecotipi, siano stati selezionati nel corso della storia per l’adattamento a condizioni marginali e quindi potrebbero possedere delle forme alleliche che conferiscono una maggiore tolleranza agli stress biotici e abiotici, negli ultimi anni sono stati sottovalutati e poco utilizzati nei programmi di miglioramento genetico, e tale conseguenza è stata dettata da performance agronomiche scarse rispetto alle comuni varietà di élite largamente utilizzate. Nello specifico, un grande sforzo per caratterizzare la variazione genotipica di migliaia di varietà autoctone di mais è stato fatto recentemente, ma la variazione fenotipica e la diversità genetica per tratti complessi come tolleranza a stress abiotici e biotici, o efficienza d’uso delle risorse, manca ancora di solide basi scientifiche. In tale contesto, il progetto MineLandDiv (Mining Allelic Diversity in Landraces for Tolerance to Abiotic and Biotic stress) ha lo scopo di colmare questo gap tra genotipo e fenotipo attraverso un approccio multidisciplinare. Infatti, il presente progetto combina approcci genomici, genetici, metagenomici come anche metodi di fenotipizzazione ad alta risoluzione in modo tale da associare specifici tratti di interesse agronomico a regioni genomiche in uno specifico contesto ambientale. In particolare, lo scopo del presente progetto può essere sintetizzato come segue:
1. Identificare ecotipi di mais e alleli favorevoli per la tolleranza a stress abiotici (heat/drought, cold, nitrogen) e biotici (corn borer) che potrebbero essere impiegati in futuri programmi di miglioramento genetico attraverso selezione assistita da marcatori molecolari;
2. Decifrare i meccanismi di resilienza in un contesto di cambiamenti climatici.
A tal proposito, per il raggiungimento di tali obiettivi il presente progetto segue sostanzialmente differenti steps:
1. Costituire una collezione di 300 ecotipi di mais rappresentativa della diversità genetica presente in America ed Europa, basandosi su circa 1200 ecotipi precedentemente genotipizzati;
2. Valutare la collezione (300 ecotipi) in termini di tolleranza, applicando diversi stress in differenti aree geografiche basandosi su tratti morfologici, fisiologici ed agronomici. A tale scopo verranno utilizzate piattaforme di fenotipizzazione, sensori ambientali, analisi metagenomiche e di architettura radicale sia in campo che in sistema idroponico;
3. Identificare regioni genomiche (QTL, Quantitative Trait Loci) coinvolte nelle risposte morfologiche, fisiologiche ed agronomiche ai diversi stress basandosi su studi di associazione attraverso la genotipizzazione tramite high density genotyping array (600K);
4. Sviluppare un originale “DNA pooling targeting sequencing” per studiare la diversità allelica delle regioni genomiche precedentemente identificate e quindi individuare anche geni candidati correlati alla tolleranza per stress abiotici o interazione pianta-microorganismo;
5. Predire per un significativo numero di ecotipi, la tolleranza allo stress biotico e abiotico attraverso un modello basato sulla fenotipizzazione e caratterizzazione genetica della collezione.