Caratterizzazione molecolare di una collezione di germoplasma di melanzana (coltivato e selvatico) mediante RADseq a due enzimi

La melanzana, Solanum melongena L. (2n=2x=24), è una specie appartenente alla famiglia delle Solanaceae, coltivata in tutto il mondo. Oltre a S. melongena, altre due specie sono agronomicamente ed economicamente importanti: Solanum aethiopicum, detta ¿scarlet eggplant¿, e Solanum macrocarpon, detta ¿gboma eggplant¿. In questo lavoro di tesi sono state prese in esame 93 accessioni facenti parte della collezione di germoplasma dell'Università Politècnica di Valencia. Le accessioni sono state caratterizzate mediante la tecnica RAD-Seq a due enzimi. Il protocollo ha previsto una digestione mediante due enzimi di restrizione, un rare (HindIII) ed un frequent cutter (MseI), e la successiva ligazione di adattatori universali (Illumina) con barcode specifico per ogni genotipo. I campioni sono stati uniti insieme (pooling), purificati e sequenziati utilizzando una piattaforma Illumina (HiSeq2500) con chimica 1x100bp (SE). Le sequenze ottenute (210 M) sono state filtrate e de-multiplexate grazie ai barcode specifici. Diciassette genotipi sono stati eliminati in quanto non affidabili per le analisi successive. Utilizzando una pipeline bioinformatica (BWA-mem e Samtools), le sequenze sono state allineate al genoma di riferimento (genotipo 67/3) e le varianti genetiche (SNP/Indel) identificate. L'analisi ha permesso di rilevare 75.399 siti polimorfici nei 76 genotipi utilizzati. Alcuni di questi hanno evidenziato una percentuale considerevole di dati mancanti (e.g.: S. torvum, 54,5%; S. sysimbriifolium, 54,43%). Tale situazione è stata risolta utilizzando le 12.859 varianti identificate nelle sole regioni codificanti, permettendo di ridurre il livello medio di dati mancanti (dal 10% al 3%). Sulla base di questi polimorfismi è stata condotta un'analisi di strutturazione della collezione (FastSTRUCTURE) che ha permesso di identificare quattro sottogruppi. Il primo ha compreso S. aethiopicum e il suo progenitore selvatico S. anguivi; il secondo ha raggruppato S. melongena, il suo progenitore selvatico S. insanum e le specie imparentate S. incanum, S. lichtensteinii e S. linnaeanum; il terzo ha incluso S. macrocarpon e il suo progenitore selvatico S. dasyphyllum; mentre il quarto ha raggruppato le specie originarie del ¿Nuovo Mondo¿ (S. sysimbriifolium, S. torvum e S. eleaegnifolium). Analizzando i singoli sottogruppi è stato possibile risolvere alcune ambiguità di appartenenza ed è stato possibile differenziare geneticamente le tre specie originarie del continente americano. In parallelo è stata condotta un'analisi PCoA (Principal Coordinates Analysis) sia sull'intera collezione che sui dati dei singoli sottogruppi. Tale approccio ha permesso di separare le diverse specie, ma non le specie coltivate con i loro rispettivi progenitori selvatici. Inoltre non è stato possibile evidenziare una chiara separazione tra i gruppi appartenenti alle diverse cultivar di una stessa specie, né una separazione sulla base della provenienza geografica. L'analisi RAD-Seq ha permesso di identificare marcatori SNP utili per quantificare sia la diversità genetica che le relazioni intra ed inter specie. Questi risultati hanno permesso di valutare il flusso genico tra le specie interfertili e l'analisi degli eventi di speciazione e domesticazione. Le informazioni acquisite potranno facilitare il trasferimento di regioni genomiche di interesse per tratti agronomici rilevanti dalle specie selvatiche a quelle coltivate.