Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/2067/2548
Title: Analisi proteomica in linee di frumento duro high-amylose transgeniche e corrispondenti wild-type
Other Titles: Proteomic analysis in wheat kernel of high amylose trangenic lines and their corresponding wild-types
Authors: Paoletti, Federica
Keywords: Amido;Alto amilosio;Frumento transgenico;Proteomica;Starch;High-amylose;Trangenic-wheat;Proteomic;AGR/07
Issue Date: 20-Apr-2012
Publisher: Università degli studi della Tuscia - Viterbo
Series/Report no.: Tesi di dottorato in Biotecnologie vegetali 24. ciclo
Abstract: 
II frumento è una specie largamente coltivata nel mondo e rappresenta una delle materie
prime più importanti per l’alimentazione umana. Una più approfondita conoscenza delle
vie biosintetiche ha aperto la strada a possibili interventi di miglioramento genetico
della qualità dell’amido. Nel nostro laboratorio sono state prodotte linee transgeniche di
frumento duro ad alto contenuto di amilosio in cui i geni che codificano per gli enzimi
di ramificazione IIa (SBEIIa), fondamentali per la sintesi dell’amilopectina, sono stati
silenziati.
In questo lavoro di Dottorato è stato effettuato uno studio comparativo tra il proteoma
della linea wild-type di Svevo e Ofanto e le rispettive linee transgeniche silenziate per il
gene SBEIIa, a diversi stadi di sviluppo della cariosside, al fine confrontare gli effetti
prodotti da due differenti metodi di trasformazione genetica sul proteoma delle
cariossidi di frumento duro. Dalle analisi delle proteine estratte dai granuli di amido e
della frazione metabolica sono stati identificati 32 spot differenziamenti espressi tra la
linea transgenica MJ16-112 (ottenuta mediante metodo biolistico) e la cultivar di Svevo
e 37 spot differenzialmente espressi sulla linea transgenica A431_4p1a (ottenuta
mediante trasformazione mediata dall’Agrobatterio) e sulla cultivar Ofanto. Le proteine
osservate come differenzialmente espresse sono state: proteine coinvolte nel
metabolismo dei carboidrati, nei meccanismi di difesa e nei processi biosintetici della
cariosside di frumento.
Cambiamenti nel metabolismo dei carboidrati possono essere considerati “attesi”, dato
che è stata manipolata la via biosintetica dell’amido nelle linee GM, mentre non sono
state rilevate grosse differenze per quanto riguarda la presenza di allergeni o sostanze
pericolose all’interno della cariossidi transgeniche. In conclusione i due metodi di
trasformazione hanno avuto effetti secondari simili in entrambe le frazioni proteiche, e
che tali effetti non sembrano, quindi, influenzati dalle diverse metodiche di
trasformazione.

Wheat is widely cultivated in the world and represents one of the cereals most important
for the human diet. The parameters that mainly influence semolina and flour quality are
the proteins and the starch. Starch is of remarkable interest because it can be used for
various applications in food and non food industry. It is composed by amylose and
amylopectine, whose relative amounts affect its chemical-physical properties and final
uses, along with the structure of starch granules and lipids. In the last years various
studies have been performed to clarify the mechanisms that regulate starch biosynthesis,
in order to produce starches with specific properties, such as a higher amylose content,
that has beneficial effects on human health.
In our laboratory, high amylose transgenic lines of durum wheat have been produced
through the silencing of the Starch Branching Enzyme IIa (SBEIIa) genes. In this work,
a 2D electrophoretic comparison between the kernel proteome of a transgenic line of the
durum wheat cultivar Svevo with silenced SBEIIa genes and the corresponding
untransformed line have been performed. In particular, two developing stages have been
considered: the dough (15 dpa) and ripening (physiological maturity) stages.
As for the mature stage, the differentially expressed proteins have been identified by the
software SameSpots Progenesis (Nonlinear Dynamics, UK) and characterized by
MS/MS. In order to compare the effects produced by two different methods of genetic
transformation on the proteome of kernels of durum wheat. From the analysis of
proteins extracted from starch granules and metabolic fraction, 32 spots were identified
differentially expressed between by transgenic line MJ16-112 (obtained by biolistic
method) and cultivars Svevo and 37 spots differentially expressed on the transgenic line
A431_4p1a (obtained by mediated transformation dall'Agrobatterio) and on the cultivar
Ofanto. The proteins were observed as differentially expressed: proteins involved in
carbohydrate metabolism, defense mechanisms and biosynthetic processes in the
caryopsis of wheat. Changes in carbohydrate metabolism may be considered
"expected", since it has been manipulated the biosynthetic pathway of starch in the GM
lines, while there were no major differences regarding the presence of hazardous
substances or allergens in the transgenic kernels . In conclusion, the two processing
methods have similar effects in both protein fractions, and that these effects do not
seem, therefore, influenced by the different methods of transformation.
Description: 
Dottorato di ricerca in Biotecnologie vegetali 24. ciclo
URI: http://hdl.handle.net/2067/2548
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