UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI PERUGIA DOTTORATO DI RICERCA IN “SCIENZE ZOOTECNICHE XXI CICLO settore scientifico disciplinare “AGR17” "DIFFERENZIAZIONE GENETICA E DINAMICHE DI POPOLAZIONE NEL MERINO EUROPEO" VINCENZO LANDI RELATORE: Prof. ssa Francesca Maria Sarti CO RELATORE: Dr.ssa Amparo Maria Martìnez Martìnez COORDINATORE: Prof. Luciano Morbidini A. A. 2007/08 Soldato persiano: “Arrenditi o i nostri dardi oscureranno il sole!!” Leonida: “Ah! Allora combatteremo nell’ombra!” Erodoto Non sopporto chi non sa prendere sul serio il cibo! Oscar Wilde “La libertà, Sancho, è uno dei doni più preziosi che i cieli abbiano concesso agli uomini: i tesori tutti che si trovano in terra o che stanno ricoperti dal mare non le si possono eguagliare: e per la libertà, come per l’onore, si può avventurare la vita”. Don Quijote II A Vincenzo A Mamma e Papà che della mia vita hanno fatto Il loro unico obiettivo dell’esistenza. A Laura che sei la mia forza interiore, il coraggio ed … intelligenza emotiva! III Sommario RIASSUNTO .................................................................................... 1 PREMESSA ..................................................................................... 3 RINGRAZIAMENTI .......................................................................... 4 INTRODUZIONE .............................................................................. 1 FILOGENESI DELL’OVINO DOMESTICO ........................................................................... 1 LA RAZZA MERINO .................................................................................................... 2 Storia e origine ................................................................................................ 2 Caratteristiche di razza .................................................................................... 4 La produzione di carne .................................................................................... 6 La produzione di lana ...................................................................................... 6 LE PRINCIPALI RAZZE EUROPEE. ................................................................................. 7 La Merino Portoghese ...................................................................................... 7 Le Merinizzate italiane ..................................................................................... 8 La Polski Merino ............................................................................................ 13 La Merino Francese ....................................................................................... 14 La Merinos Tedesca ....................................................................................... 18 LE MERINOS - IMMAGINI: ......................................................................................... 20 L’IMPORTANZA DELLO STUDIO DELLA DIVERSITÀ ANIMALE .............................................. 31 La caratterizzazione genetica tra genetica e scienza sociale. ............................ 31 La caratterizzazione e il concetto di razza ....................................................... 33 GLI STRUMENTI PER LA CARATTERIZZAZIONE GENETICA ................................................. 36 Dai marcatori fenotipici ai molecolari ............................................................. 36 Tipi di Marcatori molecolari basati sul DNA.................................................... 39 MARCATORI MICROSATELLITI .................................................................................. 47 Generalità ..................................................................................................... 47 Meccanismo di evoluzione e di Mutazione ...................................................... 50 La tecnica di studio dei microsatelliti. ............................................................ 53 ERRORI DI TIPIZZAZIONE. ........................................................................................ 63 Tipi e cause degli errori di determinazione del genotipo. ................................. 64 STATISTICA E GENOMICA. ........................................................................................ 70 IV Genoma e popolazione ................................................................................... 70 Il disegno sperimentale. ................................................................................. 71 Metodi d’inferenza classici ............................................................................. 78 Metodi d’inferenza probabilistici .................................................................... 83 IL DNA MITOCONDRIALE ......................................................................................... 85 Teoria evolutiva dei mitocondri ...................................................................... 85 Il genoma mitocondriale ................................................................................ 85 Il genoma mitocondriale ovino ....................................................................... 91 Dna Mitocondriale e Filogenesi ...................................................................... 93 Lo studio del DNA mitocondriale nella pecora domestica ................................ 95 SCOPO DELLA TESI .................................................................... 105 MATERIALI E METODI ................................................................ 106 STUDIO DELLA BIODIVERSITÀ TRAMITE MARCATORI MICROSATELLITI. ............................ 106 Campionamento .......................................................................................... 106 Estrazione e conservazione del DNA ............................................................. 107 Disegno del panel di microsatelliti ................................................................ 108 Amplificazione delle sequenze ed Elettroforesi .............................................. 111 Analisi statistica dei dati. ............................................................................ 113 STUDIO DEL DNA MITOCONDRIALE .......................................................................... 116 Disegno dei primer ...................................................................................... 116 Studio della sequenza .................................................................................. 118 Le razze studiate ......................................................................................... 120 Analisi Statistica ......................................................................................... 121 RISULTATI E DISCUSSIONE ........................................................ 124 MARCATORI MICROSATELLITI ................................................................................. 124 Diversità genetica ........................................................................................ 124 Studio della differenziazione genetica ........................................................... 134 DIVERSITÀ E STUDIO FILOGENETICO CON IL DNA MITOCONDRIALE. ................................ 152 Diversità aplotipica ...................................................................................... 152 differenziazione genetica .............................................................................. 153 CONCLUSIONI ............................................................................ 163 BIBLIOGRAFIA ........................................................................... 164 V Indice delle tabelle Tabella 1: principali caratteristiche della produzione di lana del Merino Spagnolo ......................................... 6 Tabella 2: possibilità d’uso di alcune principali distanze genetiche in base al modello e alle dimensioni della divergenza (Eding & Laval 1998). ........................................................................................................ 80 Tabella 3: Alcune caratteristiche del DNA mitocondriale a confronto con quello nucleare. ........................... 89 Tabella 4: razze utilizzate nello studio e rispettiva origine geografica, numero d’individui e abbreviazione.* Il M. Precoce (razza francese) e il M. Fleischaf (razza tedesca) sono oggi allevati in gran numero in Spagna mentre sono diventate rare nei paesi di origine. .................................................................................106 Tabella 5: Alcune caratteristiche dei marcatori utilizzati e relativo riferimento bibliografico. 1, Moore et al. (1997); Buchanan et al. (Buchanan et al. 1991); 3, Bishop et al. (Bishop et al. 1994); 4, Moore & Byrne (Moore & Byrne 1993); 5, Davies et al. (Davies et al. 1996); 6, Vaiman et al. (Vaiman et al. 1994); 7, Steffen et al. (Steffen et al. 1993); 8 e 9 Buchanan & Crawford (1992; 1993); 10, Ihara et al. (Ihara et al. 2004); 11, Blattman et al. (Blattman & Beh 1992); 12, Hulme et al. (Hulme et al. 1994); 13, (Brezinsky et al. 1993); 14, Geroger & Massey (Georges & Massey 1992); 15, De Gortari et al. (De Gortari et al. 1997); 16, Solinas Toldo et al. (Solinas Toldo et al. 1993); 17, Kossarek et al. (Kossarek et al. 1993); 18, Ede et al. (Ede et al. 1995);19, Penty et al. (Penty et al. 1993);20, Pierson et al. (Pierson et al. 1993);21, Broom et al. (Broom et al. 1996). ........................................................................................................109 Tabella 6: Caratterististe delle reazioni multiplex e dell’elettroforesi. ...........................................................110 Tabella 7: Miscela