BSA-seq (Bulk Segregant Analysis Sequencing) per la mappatura genetica dei QTL: teoria ed applicazioni

Da sempre l’uomo ha effettuato una selezione delle piante coltivate favorendo lo sviluppo di quelle con caratteri a lui utili. Nel tempo, questa selezione è stata portata avanti con lo scopo di migliorare la resa e la qualità dei prodotti coltivati, attraverso lo sviluppo di piante in grado di resistere a malattie e parassiti, di qualità elevata e resa stabile. Purtroppo, ad oggi, il raggiungimento di tale obiettivo è rallentato dalla disponibilità sempre più limitata delle risorse naturali e dei fattori legati al cambiamento climatico, per questo è necessario individuare nuove modalità che permettano una selezione più rapida e precisa. Ciò è possibile grazie alle nuove tecnologie di analisi genetica in grado di esaminare velocemente l’intero genoma e di individuare i singoli geni, o regioni genomiche, coinvolte nell’espressione di caratteri di interesse. Riuscendo ad individuare precocemente un gene/allele utile, è possibile studiarne il meccanismo di azione e la sua trasmissione alla progenie, facilitandone il processo di selezione. Vista l’importanza della conoscenza del genoma nei programmi di breeding, l’elaborato esamina, tra i numerosi approcci utilizzabili, quello del Bulked Segregant Analysis Sequencing (BSA-seq), che permette l’individuazione di loci genici associati ad un carattere e il loro posizionamento su una mappa genica (genetica e fisica). Tale tecnica deriva dall’integrazione del classico BSA, sviluppato all’inizio degli anni Novanta, con le moderne tecnologie di sequenziamento (Next Generation Sequencing, NGS) e prevede il sequenziamento di un ridotto numero di individui in una progenie seguito dall’analisi delle sequenze mediante software bioinformatici specifici. È una tecnica molto versatile sia in termini di popolazioni che possono essere analizzate, sia in termini di caratteri (monogenici o poligenici) studiabili (e.g: habitus di crescita, resistenze, meccanismi fisiologici o produzione di metaboliti). È per questi motivi un metodo di analisi versatile, facile ed efficiente, ma che, come ogni altra tecnica, presenta anche alcuni limiti, presentati nell’elaborato. Per fornire una panoramica più completa di questo approccio è stata eseguita un’estesa analisi bibliografica evidenziando alcuni studi condotti con successo nel corso degli ultimi anni, in particolare focalizzati sullo studio di caratteri quantitativi. Tra questi, in particolare, è presentato un caso studio che ha come obiettivo l’identificazione di QTL associati alla resistenza a Pyricularia grisea, anamorfo di Magnaporthe oryzae (brusone) in Oryza sativa. In tale studio si fa uso del classico approccio BSA seq per l’identificazione di QTL, ma anche del BSR-seq, una variante della tecnica, per identificare geni differentemente espressi a seguito dell’infezione con il patogeno.