Presentazione di Gianni Tacconi - Consiglio per la ricerca e la sperimentazione in agricoltura - Convegno della Camera di Commercio di Verona del 3 ottobre 2013: "Kiwi 2013/2014: stime di produzione e commercializzazione"

1. Cosa manca alla pianta per essere resistente:
analisi dei geni espressi durante l’infezione
Studio dell’interazione kiwi-Psa
Dr Gianni Tacconi (CRA-GPG)
Centro di Ricerche per la Genomica e la
Postgenomica Animale e Vegetale

2. Sintomi tipici della
batteriosi
dell’actinidia
Agente eziologico: Pseudomonas
syringae pv. actinidiae ceppo
virulento (Psa-V)

3. Malattie batteriche simili a Psa
Il batterio è flagellato e si
muove in un velo d’acqua
Può entrare dagli stomi e
colonizzare i tessuti
Comparsa
di tacche
necrotiche
con alone
Migra nello
xilema e
provoca
intasamenti
Il batterio entra da aperture naturali e ferite
Colonizza gli spazi intercellulari
Invade i vasi xilematici
Diventa sistemico
Evade dai tessuti sottoforma di esudato
3
Xiu-Fang Xin and Sheng Yang He (2013) Plants. Annu. Rev. Phytopathol. 51:473–98.
Robert B. Abramovitch, Jeffrey C. Anderson & Gregory B. Martin (2006). Nature Reviews Molecular Cell Biology 7, 601-611

4. Migrazione sistemica nella pianta
CRA-Fru (Scortichini et al.)

5. Alla comparsa dei sintomi (essudato bianco) a fine inverno sono stati
prelevati campioni di tralci e fusto in diversi punti della pianta
D
C
B
A
E
movimento basipeto del batterio a
partire dai tralci apicali verso il fusto
in circa 15-20 giorni (in quelle
condizioni climatiche)
F
Successivamente durante la stagione
vegetativa sono state prelevate foglie in punti
basali ed apicali dei germogli.
L’analisi PCR è stata effettuata,
secondo il protocollo Rees-George
(Rees-George, et al. 2010, modificato)
su porzioni di tralcio o fusto in tutta la
sezione (corteccia e legno) o di foglia.

6. Cosa manca alla pianta per essere resistente?
Studio della resistenza indotta
Arrivo del patogeno
La pianta riconosce il patogeno
Viene attivata una difesa localizzata
(risposta ipersensibile HR)
Viene attivata una difesa sistemica
(resistenza sistemica acquisita SAR)
La pianta diventa resistente
a diversi patogeni

7. Induzione della resistenza sistemica SAR
Trattamento con ASM (acibenzolar-S-methyl)
Infezione con
Psa-V:GFP dopo 15
gg dal trattamento
con acqua
(sinistra) e con
ASM (Bion 50WG)
(destra).
Nella pianta non
trattata dopo 2
settimane sono
evidenti i
sintomi fogliari e
la colonizzazione
dei vasi

8. Allestimento dell’esperimento di analisi trascrittomica per lo studio dei
geni espressi nell’interazione pianta-patogeno
Sequenziamento del trascrittoma (ILLUMINA) di piante sane vs piante SAR indotte (ASM)
sane ed infettate
buffer
Ac
water
Ac
ASM
Psa-V
Prelievi a
3 ore
24 ore
48 ore
Prelievi a
3 ore
24 ore
48 ore
Experimental protocol: 2 thesis x 3 time-points = 6 x (3+3) rep=36 pots x 2 tratt. = 72 pots x 5 plants/pots=360 plants

9. Studio dell’interazione pianta-patogeno in condizioni controllate
ed effetto del ASM (acibenzolar-S-methyl)
Infezione in ambiente controllato su una
accessione di Actinidia chinensis (Ac)
Suscettibile
Controllo
non trattato
Trattamento
Acqua
Trattamento
ASM
Infezione
Trattamento
ASM
Psa-V
Resistente*
Prelievi a
3 ore
24 ore
48 ore

10. Analisi trascrittomica: esperimento di sequenziamento di tutti i geni
espressi nella interazione pianta-patogeno
Ac water
Ac water Psa-V
Ac ASM
Ac ASM Psa-V
Analisi RNAseq
Illumina GAIIx
Time-points
3 -24- 48 h
Estrazione
mRNA
Costruzione
di 30 librerie
Oltre 200 milioni di sequenze generate
Transcriptome analysis
Ricostruzione di tutti i geni espressi dalla pianta

11. Analisi dei geni espressi
Confronto dei geni espressi in
diverse condizioni per capire quali
danno la resistenza
PsaV
buffer
Ac
water
Ac
ASM
Geni differentemente espressi (DEG)

12. Come rispondono le piante: geni accesi
e spenti
Infezione su piante
non trattate ASM
in seguito all’infezione
Infezione su
piante trattate
ASM
Geni delle piante
“resistenti”: tra
questi vi sono i
geni che danno la
resistenza
Geni in comune: entrambe le piante li modulano
Possiamo sapere chi
sono e cosa fanno

13. Esempio di geni noti coinvolti nella risposta a livello cellulare
Il caso di da Pseudomonas syringae pv tomato: la cellula accende diversi geni e contrasta l’infezione
Xiu-Fang Xin and Sheng Yang He (2013) Pseudomonas syringae pv. tomato
DC3000: A Model Pathogen for Probing Disease Susceptibility and Hormone
Signaling in Plants. Annu. Rev. Phytopathol. 51:473–98.

14. Esempio di geni noti coinvolti nella risposta a livello sistemico (SAR)
Vengono attivati anche molti
geni che attivano le difese in
tutta la pianta anche in punti
lontani dall’infezione
La pianta diventa immune
da ulteriori infezioni.
Si ha resistenza ad ampio
spettro
D’Maris Amick Dempsey and Daniel F. Klessig. (2012). SOS – too many
signals for systemic acquired resistance? Trends in Plant Science,
September 2012, Vol. 17, No. 9 pp.538-545

15. Studio dei geni differenzialmente espressi
Geni necessari
per la resistenza
Studio interazione
pianta-Psa
Sviluppo di
sistemi di
resistenza
Miglioramento genetico e
Marcatori molecolari
Rimedi fitoiatrici e
Induttori di resistenza
Studio dei geni chiave
in diverse condizioni di
crescita e cultivar

16. Grazie per l’attenzione
CRA-GPG
Vania Michelotti
Gianni Tacconi
Antonella Lamontanara
Luigi Orrù
Luigi Cattivelli
Collaborazioni
UniBo
Francesco Spinelli
Irene Donati
Giampaolo Buriani
Antonio Cellini
Guglielmo Costa
Plant & Food Research
Joel Vanneste
Gianni Tacconi
CRA-GPG Genomics Research Centre
Via S. Protaso, 302, CAP I-29017 Fiorenzuola d’Arda,Piacenza, Italy
http://centrodigenomica.entecra.it e-mail: gianni.tacconi@entecra.it