Maschiosterilità Generalità Tipi di maschiosterilità Utilizzazione della maschiosterilità Produzione di linee maschiosterili Incrocio di mantenimento Produzione di linee ristoratrici Problemi associati all’uso della maschiosterilità

M.S. non genetica B a s a t a s u l l ’ u s o d i s o s t a n z e g a v e n g o n o t r a t t a t e l e p i a n t e p r i m a d e l l a f i o r i t u r a , a d i n t e r v a l l i p r e s t a b i l i t i R e q u i s i t i : 1 . e f f i c a c i a 1 % s u g l i o r g a n i m a s c h i l i 2 . n o n d e v e i n t a c c a r e l a f e r t i l i t à f e m m i n i l e 3 . r i c h i e d e r e u n r i d o t t o n u m e r o d i t r a t t a m e n t i 4 . e s s e r e e f f i c i e n t e i n d i p e n d e n t e m e n t e d a l l e c o n d i z i o n i a m b i e n t a l i

M.S. controllata geneticamente Regolata da geni nucleari Citoplasmatica Regolata da geni citoplasmatici Genetico-citoplasmatica Regolata da geni citoplasmatici, ma superabile con la presenza di geni nucleari detti “ristoratori”

MA PERCHE’ LA MASCHIOSTERILITA’ E’ IMPORTANTE PER IL MIGLIORAMENTO GENETICO?

Importanza O l t r e i l 9 % d i s e m e i b r i d o d i s p e c i e o % d i s e m e i b r i d o d i s p e c i e o r t i v e v e n d u t o d a l l e d i t t e s e m e n t i e r e è r a p p r e s e n t a t o d a i b r i d i F 1 . E s s i g a r a n t i s c o n o : 1 . P r o d u z i o n i e l e v a t e ( e t e r o s i ) 2 . U n i f o r m i t à e l e v a t a 3 . T r a s f e r i m e n t o d i c a r a t t e r i u t i l i d i d u e g e n i t o r i i n u n u n i c o g e n o t i p o 4 . Elevati margini di guadagno (ditte sementiere) G l i i b r i d i F 1 v e n g o n o p r o d o t t i a t t r a v e r s o i m p o l l i n a z i o n i c o n t r o l l a t e , i n c u i s o n o n o t i e n t r a m b i i g e n i t o r i . S o n o p e r t a n t o n e c e s s a r i e o p e r a z i o n i c o s t o s e : 1 . e m a s c u l a z i o n i d e i f i o r i f e m m i n i l i 2 . i m p o l l i n a z i o n i c o n t r o l l a t e

M.S. e produzione di ibridi F1 GLI STEP Produzione di linee inbred maschiosterili da utilizzare come genitori femminili Produzione di seme ibrido F1 incrociando la linea inbred maschiosterile con una linea inbred maschiofertile geneticamente differente Mantenimento delle linee inbred maschiosterili (incrocio di mantenimento)

M.S. genetica “condizionale” L’espressività del carattere “sterilità” può dipendere da: ambiente fotoperiodo temperatura intensità luminosa umidità relativa elementi nutritivi Alta espressività Sterilità = Bassa espressività Fertilità =

MS NUCLEARE Trasformazione genetica: quali geni? geni che codificano proteine capaci di degradare in modo selettivo tessuti indispensabili per la produzione di polline vitale. In tabacco, mais e crucifere geni che alterano il livello di metaboliti indispensabili per la produzione di polline vitale (aminoacidi, zuccheri, acido jasmonico, biotina, auxine) 2 transgeni che, combinati nella stessa pianta, producono una tossina che provoca sterilità Esempi di brevetti - Patent # US6072102 (2000): Reversible nuclear genetic system for male sterility in transgenic plants - Patent # US6172279 (2001): Plant gene construct encoding a proteine capable of disrupting the biogenesis of viable pollen - Patent # WO01/06845 (2001): A method for obtaining 100% male sterile plants to serve as the female parents in hybrid seed production

Produzione di piante transgeniche maschiosterili

Inbred maschiosterile WT Inbred maschiosterile (BARNASE) Ibrido F1 fertile (BARNASE + BARSTAR)

M.S. citoplasmatica La più utilizzata per la produzione di ibridi F1 La progenie è tutta sterile Necessario considerare: disponibilità di mutanti CMS disponibilità di geni nucleari ristoratori (se nell’ibrido F1 è il seme il prodotto che interessa) assenza di associazione con caratteri indesiderati

Uso della CMS: i problemi · M a n c a n z a d i l i n e e r i s t o r a t r i c i · N e c e s s i t à d i d u e o p i ù g e n i r i s t o r a t o r i · E f f e t t o a m b i e n t a l e s u l l a r i s t o r a z i o n e · A s s o c i a z i o n e t r a C M S e c a r a t t e r i i n d e s i d e r a t i R i d u z i o n e d e l c o n t e n u t o i n c l o r o f i l l a ( c r u c i f e r e ) M a l f o r m a z i o n i n e l f i o r e ( c r u c i f e r e ) S u s c e t t i b i l i t à a p a t o g e n i ( m a i s )