La biosistematica molecolare del genere Acer: applicazione del metodo barcoding alle specie italiane

Abstract

Numerosi taxa ascrivibili al genere Acer, non solo a livello nazionale, sono ancora scarsamente caratterizzati dal punto di vista tassonomico. Nonostante le applicazioni della biotecnologia molecolare, come il sequenziamento del DNA, siano state oramai acquisite come uno strumento routinario nell’identificazione delle specie sia animali che vegetali, al momento non esistono studi di questo tipo su nessuna specie afferente al genere forestale Acer sia a livello nazionale che internazionale. In questo contesto si è quindi pensato di applicare la tecnica del DNA barcoding per valutare le potenzialità di questa metodologia in Acer sia come strumento tassonomico sia come complemento a studi di genetica di popolazione e filogenesi. Pertanto, sono stati scelti 3 marcatori cloroplastici (rbcL, rpoC1, trnH-psbA) tra quelli indicati nell’ambito della Conferenza di Taipei ed il marcatore nucleare ITS. Le analisi condotte su questi hanno evidenziato che le regioni codificanti rbcL e rpoC mostrano un livello di polimorfismo e di divergenza molto bassi con capacità di discriminare a livello di specie che, in entrambi gli esperimenti (Clustering e Similarità) è circa del 35%, quindi assolutamente insufficiente per poter essere giudicati positivamente come potenziale barcode. La regione cloroplastica trnH-psbA mostra una variabilità decisamente maggiore e quindi risulta molto interessante e promettente come regione barcode con valori di successo nel discriminare le specie, superiori al 75% . Nella regione nucleare ITS troviamo livelli di polimorfismo e divergenza nettamente maggiori rispetto a tutti gli altri marcatori, tuttavia questo maggiore polimorfismo e variabilità, non determinano un maggiore potere discriminante rispetto alla regione spaziatrice cloroplastica e possiamo, in questo contesto, affermare che i risultati ottenuti sono identici per entrambi i marcatori. In conclusione, questo primo approccio della tecnica barcoding alle specie italiane afferenti al genere Acer ha mostrato risultati incoraggianti e non ha evidenziato particolari difficoltà metodologiche prospettando quindi una possibile applicazione di questo metodo ad altre specie di interesse forestale.

Several taxa belonging to the genus Acer, not only at national level, are still poorly characterized from a taxonomical point of view. Despite the applications of molecular biotechnologies, such as DNA sequencing, have now been acquired as an usual analytic tool in identification of animal and vegetal species, there are no previous studies about the genetic characterization of genus Acer both in nationwide and worldwide. In this context, the technique of DNA barcoding was applied to evaluate this methodology as Acer taxonomic tool and as a complement to studies of population genetics and phylogeny. Therefore, were selected 3 chloroplast markers (rbcL, rpoC1, trnH-psbA) among those suggested by the Conference of Taipei and the nuclear ITS (Internal Transcribed Spacer, ribosomal region) marker. The analysis conducted by use of thes markers showed that the coding regions rbcL and rpoC disply a low level of polymorphism and divergence; this resulted in a very low capacity of discriminating the different species both with Clustering and in Similarity methods. This implies that the two regions seems to be less important as potential usefull barcode markers. The region trnH-psbA chloroplast variability is much greater than previouses and therefore it is very interesting and promising as a barcode region with values of success in discriminating species, exceeding 75%. The nuclear ITS region shows polymorphism and divergence levels much higher than all other markers, however, this elevated polymorphism and variability were not able to discriminate better than the space chloroplast region (trnH-psbA). It is possible to assert that the results obtained are the same for both markers. In conclusion, this first approach to the barcoding species which belong to the Italian wild maples showed encouraging results and highlighted speed, repeatibility and facility for a routine application of this method. In force of the results here presented on Acer, we advise a possible application of this method to all other species of wild Italian dendroflora.