Adattamento e diversità genetica in varietà locali etiopi di orzo (Hordeum vulgare L.) lungo un gradiente altitudinale

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Oggetto del lavoro (traduzione)

Adattamento e diversità genetica in varietà locali etiopi di orzo (Hordeum vulgare L.) lungo un gradiente altitudinale, analizzati mediante l'impiego di marcatori molecolari.

La biodiversità è il fondamento per la sostenibilità dell'agricoltura, in quanto, rappresenta il materiale di base per il miglioramento genetico e, più in generale, per l'adattamento delle colture alle condizioni ambientali ed agronomiche. Conoscere a fondo il livello e la struttura della diversità genetica che caratterizza una determinata specie è il punto di partenza per qualsiasi utilizzo di tale diversità. Proprio in questo senso, lo scopo principale del presente studio è stato quello di caratterizzare a livello molecolare una collezione di varietà locali di orzo (106) originarie delle regioni montuose centrali dell'Etiopia, considerate un centro secondario di diversità per tale specie. In Etiopia l'orzo viene coltivato a partire da 1500 m fino a   4000 m s.l.m. e sono presenti due periodi di pioggia (Meher e Belg) all'anno; ciò permette la coltivazione di tale coltura in due stagioni consecutive. La collezione è stata condotta durante le due stagioni, in tre distretti (Ankober, Mojanawadera e Tarmaber) e, per ogni distretto, considerando il gradiente di altitudine.

Uno dei risultati principali è stata l'elevata diversità genetica riscontrata in queste varietà dimostrando l'enorme potenzialità di tali materiali genetici come fonte di alleli utili da impiegare nel miglioramento genetico. Inoltre, la differenziazione delle varietà considerate tra le stagioni e i distretti geografici è risultata molto bassa mentre le maggiori differenze si sono riscontrate tra le diverse classi di altitudine. I risultati ottenuti indicano che la selezione per l'adattamento a differenti altitudini sembra essere il principale fattore che ha determinato la variazione clinale identificata; ciò mostra l'importanza di tali materiali come modello per studiare i processi di adattamento e per l'identificazione di geni e regioni genomiche che hanno ruoli adattativi nelle specie coltivate.  

Job task

Adaptation and diversity along an altitudinal gradient in Ethiopian barley (Hordeum vulgare L.) landraces revealed by molecular analysis.

Among the cereal crops, barley is the species with the greatest adaptability to a wide range of environments. To determine the level and structure of genetic diversity in barley (Hordeum vulgare L.) landraces from the central highlands of Ethiopia, we have examined the molecular variation at seven nuclear microsatellite loci. A total of 106 landrace populations were sampled in the two growing seasons (Meher and Belg; the long and short rainy seasons, respectively), across three districts (Ankober, Mojanawadera and Tarmaber), and within each district along an altitudinal gradient (from 1,798 to 3,324 m a.s.l). Overall, although significant, the divergence (e.g. FST) is very low between seasons and geographical districts, while it is high between different classes of altitude. Selection for adaptation to different altitudes appears to be the main factor that has determined the observed clinal variation, along with population-size effects. Our data show that barley landraces from Ethiopia are constituted by highly variable local populations (farmer's fields) that have large within-population diversity. These landraces are also shown to be locally adapted, with the major driving force that has shaped their population structure being consistent with selection for adaptation along an altitudinal gradient. Overall, our study highlights the potential of such landraces as a source of useful alleles. Furthermore, these landraces also represent an ideal system to study the processes of adaptation and for the identification of genes and genomic regions that have adaptive roles in crop species.

Referente:

Roberto Papa

Dipartimento di Scienze Ambientali e delle Produzioni Vegetali

Tel. 071 2204984

E-mail: r.papa@univpm.it