Nucleotide diversity of a genomic sequence similar to Shatterproof (PvSHP1) in domesticated and wild common bean (Phaseolus vulgaris L.)

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Oggetto del lavoro (traduzione)

Diversità nucleotidica di una sequenza genomica simile a Shatterproof (PvSHP1) nel fagiolo selvatico e domesticato (Phaseolus vulgaris L.)

Gli studi evoluzionistici finalizzati alla comprensione della struttura della variabilità genetica delle specie risultano molto utili ai fini del miglioramento genetico sia vegetale che animale. Nel presente lavoro, per la prima volta, è stata analizzata la diversità nucleotidica di un frammento genico in un campione costituito da genotipi di fagiolo sia selvatici che domesticati.  Abbiamo identificato e caratterizzato in Phaseolus vulgaris una sequenza genomica di circa 1.200 bp (PvSHP1) omologa al gene SHATTERPROOF-1 (SHP1) di Arabidopsis thaliana coinvolto nel controllo dell’apertura dei frutti a maturazione. Il frammento PvSHP1 è stato mappato nel cromosoma Pv06 di P. vulgaris ed è risultato associato al gene per il colore del fiore e del seme (V). La sequenza PvSHP1, amplificata nelle diverse specie di legumi di maggiore interesse agronomico, ha mostrato un alto grado di diversità interspecifica negli introni, mentre le regioni codificanti sono conservate anche tra taxa evolutivamente distanti. Il frammento genico PvSHP1, sequenziato in un campione di 91 genotipi di P. vulgaris che rifletteva la distribuzione geografica della specie nei centri di origine, si è dimostrato molto polimorfico e perciò estremamente utile per ulteriori ricerche sull’evoluzione e la domesticazione del fagiolo. I nostri risultati supportano l’ipotesi dell’origine mesoamericana della specie, confermano la struttura del pool genico del P. vulgaris in seguito ai due processi di domesticazione indipendenti in mesoamerica e nelle Ande e forniscono l’ulteriore conferma di un singolo evento di domesticazione in mesoamerica. Infine abbiamo sviluppato tre marcatori genetici (InDels) potenzialmente molto utili per la caratterizzazione del germoplasma ed in particolare per tracciare la distribuzione dei pool genici domesticati andino e mesoamericano.

Job task

Nucleotide diversity of a genomic sequence similar to Shatterproof (PvSHP1) in domesticated and wild common bean (Phaseolus vulgaris L.)

Evolutionary studies in plant and animal breeding are aimed at understanding the structure and organization of genetic variations of species. We have identified and characterized a genomic sequence in Phaseolus vulgaris of 1,200 bp (PvSHP1) that is homologous to SHATTERPROOF-1 (SHP1), a gene involved in control of fruit shattering in Arabidopsis thaliana. The PvSHP1 fragment was mapped to chromosome Pv06 in P. vulgaris and is linked to the flower and seed color gene V. Amplification of the PvSHP1 sequence from the most agronomically important legume species showed a high degree of interspecies diversity in the introns within the Phaseoleae, while the coding region was conserved across distant taxa. Sequencing of the PvSHP1 sequence in a sample of 91 wild and domesticated genotypes that span the geographic distribution of this species in the centers of origin showed that PvSHP1 is highly polymorphic and, therefore, particularly useful to further investigate the origin and domestication history of P. vulgaris. Our data confirm the gene pool structure seen in P. vulgaris along with independent domestication processes in the Andes and Mesoamerica; they provide additional evidence for a single domestication event in Mesoamerica. Moreover, our results support the Mesoamerican origin of this species. Finally, we have developed three indel-spanning markers that will be very useful for bean germplasm characterization, and particularly to trace the distribution of the domesticated Andean and Mesoamerican gene pools.

Referente:

dr.ssa Laura Nanni

Dipartimento di Scienze Agrarie, Alimentari ed Ambientali (D3A)

Università Politecnica delle Marche

071 2204984

E-mail: l.nanni@univpm.it