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MareyMap plot of TxE linkage map. Vertical bars indicate the putative position of the centromere. The solid line represents the recombination rate plotted along the 8 pseudomolecules calculated using the cubic spline method. (PDF 236Â kb)

MareyMap plot of TxE linkage map. Vertical bars indicate the putative position of the centromere. The solid line represents the recombination rate plotted along the 8 pseudomolecules calculated using the cubic spline method. (PDF 236Â kb)

Anchoring of the peach scaffolds to the three genetic maps. Colored bars represent the 8 linkage groups: pink for PxF, purple for TxE and blue for CxA. WGS scaffolds were positioned in each pseudomolecule (Pp01 to Pp08) with the corresponding genetic markers and are depicted in three different colors (dark blue, pink and pale blue); genetic markers are in the same colors of the corresponding WGS scaffolds. The zero (0) denotes the six scaffolds placed with random orientation along the pseudomolecules. The asterisk (*) indicates the two scaffolds with random order. The crosshatch (#) indicates the two scaffolds with the wrong order in Peach v2.0 that need to be inverted in a future release. (PDF 495Â kb)

MareyMap plot of CxA linkage map. Vertical bars indicate the putative position of the centromere. The solid line represents the recombination rate plotted along the 8 pseudomolecules calculated using the cubic spline method. (PDF 233Â kb)

MareyMap plot of CxA linkage map. Vertical bars indicate the putative position of the centromere. The solid line represents the recombination rate plotted along the 8 pseudomolecules calculated using the cubic spline method. (PDF 233Â kb)

MareyMap plot of PxF linkage maps (including the F1 and recurrent parent maps). Vertical bars indicate the putative position of the centromere. The solid line represents the recombination rate plotted along the 8 pseudomolecules calculated using the cubic spline method. (PDF 405Â kb)

MareyMap plot of PxF linkage maps (including the F1 and recurrent parent maps). Vertical bars indicate the putative position of the centromere. The solid line represents the recombination rate plotted along the 8 pseudomolecules calculated using the cubic spline method. (PDF 405Â kb)

Tra i cereali a paglia, Avena sativa (specie esaploide con genoma AACCDD), è caratterizzata da cariossidi estremamente soffici con indici medi di SKCS intorno a – 20, molto più bassi di quelli misurati nei frumenti teneri (14-90), segale ed orzo (40-60) e in grano monococco (-5 - 0). Questa elevata sofficità comporta alcuni aspetti negativi dal punto di vista agronomico e tecnologico. L’analisi delle basi genetiche e biochimiche di questa particolare tessitura della cariosside di avena sono state l’argomento di questo progetto di dottorato. La tessitura delle cariossidi in grano è controllata principalmente dalle puroindoline Pin-A e Pin-B, proteine espresse solo nell’endosperma e associate ai granuli d’amido. L’osservazione che A. sativa contiene geni simili a quelli che in grano tenero codificano per le puroindoline, ha lasciato supporre che le proteine (avenoindoline) codificate da questi geni possano avere un ruolo nel determinare la tessitura della cariosside di avena. Al fine di caratterizzare le proteine associate ai granuli d’amido in questa specie, proteine mai descritte precedentemente, sono stati analizzati genotipi esaploidi, tetraploidi e diploidi di Avena mediante tecniche elettroforetiche mono e bidimensionali, sequenziamento proteico e tecniche immunochimiche (Western blotting) utilizzando anticorpi policlonali specifici per le proteine in analisi. Inoltre sono state utilizzate tecniche di amplificazione PCR, RT-PCR e RACE e sequenziamento genico per identificare e caratterizzare i geni coinvolti. Dall’attività di ricerca è risultato che l’avena è l’unico cereale a cariosside soffice in cui le puroindoline (avenoindoline) non sembrano svolgere un ruolo nella modulazione del grado di durezza della cariosside. Questo ruolo sembra essere svolto invece da altre proteine, che abbiamo denominato vromindoline (vromi è il nome greco dell’avena), caratteristiche di questa specie ed assenti in grano. Le vromindoline (Vin) per sequenza, numero e posizione dei dieci residui di cisteina, punto isoelettrico basico, peso molecolare (13-14 KDa) e capacità di accumularsi sui granuli d’amido, sono molto simili alle puroindoline e appartengono anch’esse alla famiglia 2S. Tuttavia esse mostrano alcune caratteristiche peculiari, tra cui un dominio centrale con quattro residui di triptofano (invece di cinque o tre tipici di Pin-A e Pin-B, rispettivamente), la presenza di aminoacidi carichi alle due estremità della proteina matura e l’insolubilità in Cloroformio/Metanolo. Sui granuli d’amido di Avena sativa ci sono comunque tracce di avenoindoline mentre in tutte le specie diploidi o tetraploidi di Avena investigate queste proteine non sono state evidenziate. Le vromindoline si separano in due famiglie denominate Vin-A e Vin-B quando sottoposte ad elettroforesi in ambiente acido (A-PAGE), ciascuna costituita da tre componenti. Le vromindoline Vin-B1, Vin-B2 e VinB3 sono risultate a loro volta codificate dai geni Vinb-1, Vinb-2 e Vinb-3 ciascuno presente in due o tre copie. Le proteine Vin-A sono sintetizzate a partire dalla prima settimana dopo l’antesi, mentre le proteine Vin-B vengono sintetizzate ed accumulate con una settimana circa di ritardo. L’accumulo di Vin-A e Vin-B sui granuli d’amido prosegue per oltre 35 giorni dopo l’antesi. E’ risultato inoltre che la quantità di proteine Vin-A e Vin-B accumulate sui granuli di amido è particolarmente elevata pari a circa l’1,5% del peso secco della cariosside, 10 volte maggiore di quella osservata per le puroindoline di grano. L’amplificazione PCR con primer specifici per i geni vromindolinici ha dimostrato che il gene Vinb-2 non è esclusivo dell’avena ma è presente anche nel grano diploide T. monococcum con genoma Am e nel grano esaploide T. zhukovskyi con genoma AuAmG. Lo studio della natura biochimica e genetica delle vromindoline A ha portato alla scoperta del gene Aati codificante per una proteina di 150 aminoacidi altamente idrofobica denominata “Avena α-Amylase Trypsin Inhibitor” (AATI) e appartenente alla famiglia 2S. Al fine di dimostrare il ruolo svolto dalle vromindoline nel determinare la tessitura estremamente soffice delle cariossidi di avena, piante di grano duro cv. Svevo (indice di SKCS medio >90) sono state trasformate mediante il metodo biolistico usando due plasmidi contenenti il gene Vinb-2Xa o il gene Vinb-3Xa di avena. Ventiquattro piante T1 contenenti entrambi i transgeni sono state allevate in fitotrone, e caratterizzate per la loro struttura genetica e per la tessitura della cariosside. Le frequenze delle due classi fenotipiche per la presenza/assenza di entrambi i geni vromindolinici Vinb-2Xa e Vinb-3Xa nelle cariossidi T2 ottenute dalle piante G5 e G30, come determinato dall’amplificazione PCR con i primers specifici per le vromindoline, sono risultate molto vicine al rapporto 3:1, suggerendo che i due transgeni si comportano come un’unità mendeliana singola. La co-segregazione dei due transgeni è stata osservata anche nella progenie della pianta transgenica G29 ma in un rapporto di segregazione 15:1 caratteristico di due fattori epistatici non concatenati. Nelle progenie delle piante contenenti entrambi i transgeni vromindolinici sono state identificate cariossidi con valori di SKCS estremamente variabili, alcune delle quali con indici particolarmente bassi (90 ) was transformed by the biolistic method using a pair of plasmids containing either Vinb-2Xa or Vinb-3Xa. Twenty-four T1 plants expressing both transgenes were grown in plant growth chambers, and characterized for their genetic structure and kernel texture. The frequencies of the two phenotypic classes for the presence/absence of both Vinb-2Xa and Vinb-3Xa genes in the T2 kernels obtained from transgenic durum wheat plants G5 and G30, as determined by PCR amplification of genomic DNAs with vromindoline-specific primers, were closed to the 3:1 ratio, suggesting that the two transgenes behaved as a single Mendelian unit. Co-segregation of Vinb-2Xa and Vinb- 3Xa was also observed in the progeny of transgenic plant G29. However, the segregation data for transgenes in the progeny of plant G29 was close to the 15:1 ratio for two independent Mendelian units. Mean SKCS values lower than 30, which are typical of soft kernels, were observed in the progeny of several T1 plants of cv. Svevo, suggesting that vromindolines Vin- B2 and Vin-B3 are responsible of the soft texture of oats kernels and are able to modulate grain texture in durum wheat as well. Dottorato di ricerca in Biotecnologie vegetali

SCOPE: Gluten from the diploid wheat Triticum monococcum (TM) has low content of immunostimulatory sequences and a high gastro-intestinal digestibility. We analysed gluten-reactive T cells elicited by diploid and hexaploid (Triticum aestivum-TA) wheat in celiac disease (CD) patients upon a brief oral challenge. METHODS AND RESULTS: Seventeen patients with CD (median age 13 years) consumed for 3-days sandwiches made with TM (cultivar Norberto-ID331, N = 11), or TA (cultivar Sagittario, N = 11) flours, corresponding to 12 gr of gluten/die. Immunostimulatory properties were assessed in blood by measuring the IFN-?-secreting T cells by EliSpot and the expression of inflammatory cytokines/receptors (IL-12A, IL-15, IL-18RAP, IFN-?) by qPCR. TA mobilized a remarkable number of gliadin specific, IFN-?-secreting T cells (p < 0.05), whilst no significant cell mobilization was induced by TM (p = ns). Similar results were obtained in response to five immunogenic peptides from ?-, ?-, and ?-gliadins, although with a large individual variability. An increased mRNA expression for IL-12A and IFN-? was detected in group eating TA compared to those consuming TM (p < 0.05). CONCLUSIONS: Although Triticum monococcum is a cereal not suitable for the diet of celiacs, we demonstrated that this diploid wheat elicits a reduced in vivo T-cell response compared to Triticum aestivum in celiac patients. This article is protected by copyright. All rights reserved.

Background The availability of the peach genome sequence has fostered relevant research in peach and related Prunus species enabling the identification of genes underlying important horticultural traits as well as the development of advanced tools for genetic and genomic analyses. The first release of the peach genome (Peach v1.0) represented a high-quality WGS (Whole Genome Shotgun) chromosome-scale assembly with high contiguity (contig L50 214.2 kb), large portions of mapped sequences (96%) and high base accuracy (99.96%). The aim of this work was to improve the quality of the first assembly by increasing the portion of mapped and oriented sequences, correcting misassemblies and improving the contiguity and base accuracy using high-throughput linkage mapping and deep resequencing approaches. Results Four linkage maps with 3,576 molecular markers were used to improve the portion of mapped and oriented sequences (from 96.0% and 85.6% of Peach v1.0 to 99.2% and 98.2% of v2.0, respectively) and enabled a more detailed identification of discernible misassemblies (10.4 Mb in total). The deep resequencing approach fixed 859 homozygous SNPs (Single Nucleotide Polymorphisms) and 1347 homozygous indels. Moreover, the assembled NGS contigs enabled the closing of 212 gaps with an improvement in the contig L50 of 19.2%. Conclusions The improved high quality peach genome assembly (Peach v2.0) represents a valuable tool for the analysis of the genetic diversity, domestication, and as a vehicle for genetic improvement of peach and related Prunus species. Moreover, the important phylogenetic position of peach and the absence of recent whole genome duplication (WGD) events make peach a pivotal species for comparative genomics studies aiming at elucidating plant speciation and diversification processes. Electronic supplementary material The online version of this article (doi:10.1186/s12864-017-3606-9) contains supplementary material, which is available to authorized users.