Ottimizzazione delle risorse genetiche di una collezione privata di Capsicum spp. (Peperoni) attraverso approcci efficaci di pre-selezione

For over a century, plant breeding played a key role for the improvement of crops productivity. Evolution and success of this science has relied, mostly on the last decades, on an integrated multidisciplinary approach targeted on both identification and combination of favorable genetic traits. Plant breeder must constantly cope with ever-changing aspects such as evolution of agricultural practices, growing needs of specific agronomic characteristics, new environments adaptability and finally consumer preferences as market requirements. Within this frame, varietal release process contributed to the development of modern societies. Novel genotypes with proper characteristics and obtained through introduction of associated genes for biotic and abiotic stress resistance from unadapted, landraces, wild relatives and close related species, still represent challenging tasks. However, choice of breeder strategy in terms of selection methodologies adopted may mean the success or failure of a process that lasted years. Continuous innovation in breeding approaches is necessary, and therefore, this PhD thesis explore this aspect using an integrated approach for optimization of genetic improvement activities. The research carried out for a throughout characterization of a proprietary germplasm collection of peppers brought to: • Selection and application of genotypic assays for associated genes/loci for pathogens resistances (viruses, nematodes, fungi, bacteria) useful for marker-assisted breeding; • Exploitation of genetic variability in the germplasm collection by re-sequencing selected genotypes as promising progenitors for the future breeding programs. Genomes of identified elite material has been characterize and polymorphisms detection revealed the core collection genetic distance allowing at the same time a private genotypic fingerprinting profile. Predictive information developed within the research activity has been applied directly towards gene pyramiding flow improving the efficiency and efficacy of selection process.

Per oltre un secolo, il miglioramento genetico delle piante ha svolto un ruolo fondamentale per l’incremento della produttività delle colture. L'evoluzione e il successo di questa scienza si sono basati, principalmente negli ultimi decenni, su un approccio multidisciplinare integrato mirato sia all'identificazione che alla combinazione di tratti genetici favorevoli. Il genetista deve far fronte costantemente ad aspetti in continuo cambiamento come l'evoluzione delle pratiche agricole, le crescenti esigenze di specifiche caratteristiche agronomiche, l'adattabilità ai nuovi ambienti ed infine le preferenze del consumatore relative alle esigenze del mercato. In questo ambito, il processo di rilascio varietale ha contribuito allo sviluppo delle società moderne. Nuovi genotipi con caratteristiche appropriate e ottenuti attraverso l'introduzione di geni associati per la resistenza allo stress biotico e abiotico da specie autoctone, specie selvatiche e affini, rappresentano ancora una sfida impegnativa. Tuttavia, la scelta della strategia del genetista in termini di metodologie di selezione adottate può significare il successo o il fallimento di un processo durato anni. È necessaria una continua innovazione negli approcci di breeding e, pertanto, questa tesi di dottorato esplora questo aspetto utilizzando un approccio integrato per l'ottimizzazione delle attività di miglioramento genetico. La ricerca, condotta in merito ad una caratterizzazione completa di una collezione privata di germoplasma di peperoni, ha portato a: • Selezione e applicazione di saggi genotipici per geni/loci associati alle resistenze ai patogeni (virus, nematodi, funghi, batteri) utili per il miglioramento genetico assistito da marcatori; • Sfruttamento della variabilità genetica presente nella collezione di germoplasma mediante il risequenziamento di genotipi selezionati come progenitori promettenti per i futuri programmi di breeding. I genomi del materiale “elite” identificato sono stati caratterizzati ed il rilevamento dei polimorfismi ha permesso lo studio relativo a distanza genetica consentendo allo stesso tempo l’identificazione di una “carta di identità” genotipica privata. Le informazioni predittive sviluppate nell'ambito dell'attività di ricerca sono state applicate direttamente al flusso di accumulo genico migliorando l'efficienza e l'efficacia del processo di selezione.