Dipartimento di Biotecnologie Agrarie

*PRESENTAZIONE*

La Sezione di Genetica del Dipartimento di Biotecnologie Agrarie dell'Università degli Studi di Firenze, svolge attività di ricerca prevalentemente nei seguenti settori:
	Studio della struttura, delle funzioni, dell'espressione e dell'ereditarietà di geni in specie vegetali di interesse agrario e forestale, anche in relazione alla distribuzione e alla dinamica dei polimorfismi nelle popolazioni costituenti risorse genetiche.
	Metodi biometrici, statistici e numerici per l'analisi di caratteri complessi e di polimorfismi molecolari. Tecniche innovative di valutazione in specie di interesse agrario

Il Responsabile della sezione di Genetica è la Prof. Milvia Luisa Racchi
Staff della sezione di Genetica

LINEE DI RICERCA

TOLLERANZA AGLI STRESS AMBIENTALI IN SPECIE ARBOREE

(Prof. Milvia Luisa Racchi)

Questa linea di ricerca si propone l’identificazione di geni coinvolti nella risposta agli stress abiotici in specie arboree (pioppo e pino domestico) e la caratterizzazione molecolare di geni coinvolti nella risposta allo stress ossidativo per lo sviluppo di strumenti molecolari adatti all’identificazione di ideotipi tolleranti gli stress anche in relazione alla qualità del legno. A questo scopo sono stati impiegati due approcci: a) una analisi globale dei set di geni la cui espressione è modulata dallo stress idrico. Il lavoro si è basato sullo studio, mediante la tecnologia dei DNA microarray e RT-qPCR, dei profili RNA in foglie e cambio di pioppi cresciuti in condizioni ottimali ed in regime di stress idrico. I trascritti espressi differenzialmente saranno utilizzati per lo sviluppo di marcatori funzionali per lo studio delle basi genetiche dell’adattamento agli stress ambientali. b) analisi mediante RNA profiling, dei cambiamenti trascrizionali indotti sia dallo stress idrico che dai metalli pesanti nei geni codificanti per enzimi e proteine di difesa dallo stress ossidativo in diversi cloni di pioppo con diversa sensibilità agli stress. Lo studio delle basi molecolari della difesa dagli stress abiotici rappresenta un passo importante verso la comprensione dei sistemi integrati di risposta della pianta agli stress e quindi dei meccanismi di tolleranza.

METODI STATISTICI E NUMERICI PER L'ANALISI DI POLIMORFISMI MOLECOLARI COMPLESSI

(Prof. Alessandro Camussi)

La ricerca è rivolta allo sviluppo e all’applicazione di metodi statistici in genetica e nella dinamica delle popolazioni sia in specie di piante erbacee che forestali. L’attività è diretta sullo sviluppo e l’uso di metodiche numeriche originali, basate su processi automatici di apprendimento al calcolatore, che simulano alcuni aspetti della selezione naturale (algoritmi genetici) per individuare la parte importante dell’informazione da polimorfismi morfologici e molecolari complessi. Un uso efficiente dell’informazione è importante ai fini tassonomici, nella valutazione delle risorse di germoplasma e più generalmente quando la grande quantità di dati con diverse caratteristiche distributive rende inefficienti i metodi tradizionali di tipo lineare. Sono stati sviluppati sistemi innovativi di classificazione basati su campionamento con metodi Montecarlo (Foreste stocastiche). La ricerca è svolta in collaborazione con F. M. Stefanini, Dipartimento di Statistica Franco Parenti, Università degli studi di Firenze.

CARATTERIZZAZIONE GENETICA DELLE PRINCIPALI CULTIVAR DI PALMA DA DATTERO NELLE OASI DI AL JUFRA LIBIA

(prof. Milvia Luisa Racchi)

La ricerca è parte di un vasto progetto finanziato dalla Cooperazione allo Sviluppo del MAE e coordinato dallo IAO nell'ambito una azione per promuovere ed incrementare la coltivazione della palma nelle regioni desertiche e sub-desertiche della Libia. Il ricco patrimonio fenicolo libico, già descritto in base alla fenologia del frutto nel periodo coloniale, si è conservato e necessita oggi di essere riclassificato utlizzando anche informazioni molecolari. Questa linea di ricerca si propone di effettuare con l'uso di marcatori molecolari (SSR) il"fingerprinting" delle palme da dattero dell'Oasi di Al-Jufra per ottenere specifici profili allelici che consentano di identificare in modo univoco le varietà d'interesse commerciale.

COLLABORAZIONI

Istituto per la Valorizzazione del Legno e delle Specie Arboree (Trees and Timber Institute)-National Research Council of Italy (CNR) Firenze
Istituto di Genetica Vegetale (IGV-CNR) (Plant Genetics Institute) National Research Council of Italy (CNR) Firenze
Istituto Agronomico per l'Oltremare (IAO-MAE) Firenze
Istituto di Sperimentazione per la Pioppicoltura-CRA, Casale Monferrato Unité Amelioration, Genetiques et Physiologie Forestiére UAGPF-INRA, Orléans (France)
Laboratoire de Biologie des Ligneux et des Grandes Cultures, Université d’Orléans (France)
Department of Plant Protection, El Fatah University Faculty of Agriculture, Tripoli (Libya)

PUBBLICAZIONI

PUBBLICAZIONI SCIENTIFICHE 2000-2010

Racchi M. L. Turchi A. Caparrini S. Camussi A. (2010) SSCP intron marker system is a convenient tool for clonal fingerprinting of poplar (Populus) cultivars of different species and interspecific hybrids. Genet Resour Crop Evol. DOI 10.1007/s10722-010-9594-0
Buonamici A, Lemes M. R., Racchi M. L., Vendramin G. G. (2010)Polymorphic microsatellite markers in the Neotropical forest tree Minquartia guianensis Aubl. (Olacaceae) Conservation Genetics Resources, 2:185-187. DOI 10.1007/s12686-010-9222-5
Berta M, Giovannelli A, Sebastiani F, Camussi A, Racchi ML (2010) Transcriptome changes in the cambial region of poplar (P. alba L.) in response to water deficit. Plant Biology, 12: 341-354
Balestrazzi A., Botti S., Zelasco S., Biondi S., Franchin C., Calligari P., Racchi M., Turchi A., Lingua G., Berta G., Carbonera D. (2009) Expression of the PsMT A1 gene in white poplar engineered with the MAT system is associated with heavy metal tolerance and protection against 8-hydroxy-2′-deoxyguanosine mediated-DNA damage. Plant Cell Reports 28:1179-1192 DOI:10.1007/s00299-009-0719-x
Berta M., GiovannelliA., Potenza E, Traversi M L, Racchi M L. (2009) Type 3 metallothioneins respond to water deficit in leaf and cambial zone of white poplar (Populus alba L.) Journal of Plant Physiology 166:521-530
M. Mascherini, A. Camussi, F. M. Stefanini (2009). Learning Bayesian Networks using expert's prior information on structures. Biometrical Letters, vol. 46, pp. 1-26, ISSN:1896-3811
Berta M,. Giovannelli A,. Caparrini S, M.L. Racchi. (2006) Expression of antioxidant genes in relation to water deficit in cambium and leaves of poplar. Journal of plant interactions. Vol. 1n° 4 pp. 223 -227 DOI: 10.1080/17429140601032767.
Rosati F., Bardazzi I., DeBlasi P., Simi L., Scarpi D,. Guarna A, Serio M, Racchi M.L, Danza G. (2005) 5ά-reductase activity in Lycopersicon esculentum: cloning and functional characterization of LeDET2 and evidences of the presence of two isoenzymes. The Journal of Steroid Biochemistry and Molecular Biology 96 (3-4):287-99
Sebastiani F., A. Buonamici, S. Fineschi, M. L. Racchi, P. Raddi G. G. Vendramin (2005) Novel polymorphic nuclear microsatellites in Cupressus sempervirens L. Molecular Ecology Notes 5:2, 393-394
Camussi A., Stefanini F. M. (2005). La classificazione di cloni di pioppo con metodi montecarlo: le foreste casuali. FOREST@, vol. 2, pp. 217-224, ISSN:1824-0119 URL: http://www.sisef.it/forest@/
Bagnoli F., Danti S., Magherini V., Cozza R., Innocenti A.M., Racchi M.L. (2004) Molecular cloning, characterisation and expression of two catalase genes from peach (Prunus persica) Functional Plant Biology 3:349-357
Rosati F., Danza G., Guarna A., Cini N., Racchi M.L., Serio M. (2003) New evidence of similarity between human and plant steroids metabolism: 5 alfa reductase activity in Solanum malacoxylon. Endocrinology 144 (1): 1-15.
Bagnoli F., Giannino D., Caparrini S., Camussi A.M., Mariotti D., Camussi A., Racchi M.L. (2002). Molecular cloning, characterisation and expression of Mn-superoxide dismutase from peach (Prunus persica *L.* Batsch). Molecular Genetics and Genomics. vol. 267, pp. 321-328 ISSN: 1617-4615.
Melchiorre P., Bartoloni N., Camussi A. (2002). Assessment of genetic differences among late landraces from the Argentine northwestern collection of maize (Zea mays spp mays). Journal of Genetics & Breeding. vol. 56, pp. 61-67 ISSN: 0394-9257
Chiappetta A., De Witte W., Racchi M.L., Bitonti M.B., Van Onckelen H. and Innocenti A.M. (2001) Altered cytokinin distribution in the shootless maize mutant ed*41. Aust. J. Plant Physiol. 28(4) 307-313
Racchi M.L., Bagnoli F., Balla I., Danti S. (2001) Differential activity of catalase and superoxide dismutase in seedlings and in vitro micropropagated oak (Quercus robur L.). Plant Cell Report 20: 169-174 Strasburgo Francia
Racchi M.L., Bagnoli F., Danti S. (2001) Are Antioxidant Enzymes Convenient marker sto study development phase change in woody species? EC-Cost 822-3 Progress in Understanding Phase Change in woody plants. Vol.1 pp 59-83
Jordy M.N., Danti S., Favre J.M., Racchi M.L. (2000) Histological and biochemical changes in Pinus spp. seeds during germination and post-germinative growth: triacylglycerol distribution and catalase activity. Aust. J. Plant Physiol. 27(12) 1109 1117
Santini A., Camussi A. (2000) The environmental effect on crown shape of common cypress clones in the Mediterranean countries. Ann.For.Sci. 57:277-286.

COMUNICAZIONI A CONGRESSI
2005-2010

Pallara G., Giovannelli A., Traversi M.L., Racchi M.L. Effect of water deficit on expression of stress related genes in the cambial region of two contrasting poplar clones. Proceedings of the 54st Annual Congress of Italian Society of Agricultural Genetics September 27- October 1, 2010 ISBN 978-88-904570-0-5

Giovanelli A., Emiliani G., Traversi M.L., Chiarabaglio P.M., Pallara G., Racchi M.L. Effect of water deficit on wood formation of poplar clones: physiological and transcriptional analysis in cambial region. Poplars and willows: from research models to multipurpose trees for a bio-based society, Orvieto 20-25 Semptember 2010

Vendramin G.G., Fady B., Lalague H., Racchi M., Sebastiani F., Petit J.R., González-Martíne S.C. (2010) Nuclear microsatellites and SNPs reveal low diversity in stone pine (Pinus pinea l.), a genetically depauperated species. International conference on "Forest ecosystem genomics and adapatation" San Lorenzo de El Escorial (Madrid), Spain 9-11 June, 2010 ISBN 978-92-9043-834-2

Pallara G., Racchi M.L. (2009) Transcript profiles in roots and leaves of the mycorrhizal-colonized clone of poplar (AL35) grown on heavy metal polluted soil. Proceedings of the 53st Annual Congress of Italian Society of Agricultural Genetics September 16-19, 2009 ISBN 978-88-900622--9-2 P A:2.40

Berta M., Giovannelli A., Potenza E., Traversi M.L., Racchi M.L. - Type 3 metallothioneins respond to water deficit in leaf and cambium of white poplar (Populus alba) Proceedings of the 52st Annual Congress of Italian Society of Agricultural Genetics September 14-17, 2008 ISBN 978-88-900622-7-8

Pallara G., Todeschini V., Lingua G., Racchi M.L. (2008) - Arbuscular mycorrhizal symbiosis promotes the transcription of antioxidant genes in a white poplar clone tolerant the heavy metals. Proceedings of the 52st Annual Congress of Italian Society of Agricultural Genetics September 14-17, 2008 ISBN 978-88-900622-7-8

Berta M., Giovannelli A., Rossi S., Sebastiani F., Racchi M.L. (2007) Transcriptome analysis of poplar cambial zone during water stress and re-hydration. I Convegno SIBA Salerno 2007.

Berta M., Giovannelli A., Rossi S., Sebastiani F., Racchi M.L. (2007) Analysis of gene expression in cambial zone of poplar (P. alba) in response to water deficit and re-hydration. Proceedings of the 51st Italian Society of Agricultural Genetics Annual Congress Riva del Garda, Italy - 23/26 September, 2007 ISBN 978-88-900622-7-8

Lubis M., Sebastiani F., Pinzauti F., Vendramin G.G., Porceddu E., Racchi M.L. (2007) Generation, annotation and analysis of ESTs from Pinuspinea mill. Proceedings of the 51st Italian Society of Agricultural Genetics Annual Congress Riva del Garda, Italy - 23/26 September, 2007 ISBN 978-88-900622-7-8

Berta M., Giovannelli A., Sebastiani F., Racchi M.L. (2007)Analysis of gene expression in cambial zone of poplar (P. alba) in response to water deficit and re-hydration. Ecofisiologia , Biologia, e Genetica del pioppo: stato della ricerca in Italia Firenze, 25 maggio 2007.

Camussi A., Caparrini S., Turchi A., Giorcelli A., Racchi M.L .(2007) Novel procedures for clonal identification in Poplar based on SSCP polymorphisms of gene introns and morphological traits. Workshop Ecofisiologia, Biologia, e Genetica del pioppo: Stato della ricerca in Italia. Firenze, 25 maggio 2007

Turchi A. Racchi M.L. (2007) Effect of heavy metal stress on antioxidant enzymes and lipid peroxidation in Populus alba. Ecofisiologia , Biologia, e Genetica del pioppo: stato della ricerca in Italia Firenze, 25 maggio 2007

Turchi A., Caparrini S., Giorcelli A., Picco F., Racchi M.L., Camussi A. (2006) SSCP polymorphisms of gene introns and morphological Traits: novel procedures for clonal identification in Poplar. Proceedings of the 50th Italian Society of Agricultural Genetics Annual Congress Ischia, Italy - 10/14 September, 2006. ISBN 88-900622-7-4

Sebastiani F., Buonamici A., Pinazuati F., Fady B., Petit R.J., Scotti I., Racchi M.L., Vendramin G.G. (2006) Genetic uniformity of a widespread mediterranean tree, Pinus pinea. Proceedings of the 50th Italian Society of Agricultural Genetics Annual Congress Ischia, Italy 10/14 September, 2006 ISBN 88-900622-7-4

Sebastiani F., Buonamici A., Gonzalez-Martinez S., Neale D., Plomion C., Racchi M.L., Vendramin G.G. Genetic diversità and linkage disequilibrium in drought tolorence candidate genes in Aleppo pine (Pinus halepensis. Mill) IUFRO/COST E28 Alcalà de Henares 1-6 Ottobre/2006.

Berta M., Caparrini S., Giovannelli A., Sebastiani F., Racchi M.L. (2006) Analysis of gene expression in cambial zone of poplar in response to drought. IUFRO/COST E28 Alcalà de Henares 1-6 Ottobre/2006.

Caparrini S., Racchi M.L. (2006) Genomic structure, expression and evolution of the catalase gene family in poplar . SIBE, Firenze, 3 October 2006

Berta M., Giovanelli A., Caparrini S., Racchi M.L., Camussi A. (2005) Differential expressions of poplar superoxide dismutase and ascorbate peroxidase genes in response to drought in cambium and leaves of Populus alba v. villafranca XLIX Annual Congress Societa' Italiana Di Genetica Agraria Potenza ISBN 88-900622-6-6

Buonamici A.,Valgimigli M., Fineschi S., La Porta N., Racchi M.L., Raddi P., Sebastiani F., Vendramin G.G. (2005) Genetic structure in Cupressus sempervirens revealed by nuclear microsatellites. XLIX Annual Congress Societa' Italiana Di Genetica Agraria Potenza ISBN 88-900622-6-6