Wheat is one of the most important crops worldwide and, as for other crops, production is highly dependent on the input of fertilizers. Among them, nitrogen is particularly important because it is a key component of many macromolecules, including proteins and nucleic acids and is essential for normal growth and development of plants. Crop yield and many quality aspects of wheat derived products (e.g. bread, pasta) are related to the protein composition, and therefore to nitrogen availability. Modern breeding is particularly interested in understanding the mechanisms regulating the assimilation, utilization, and remobilization of nitrogen and the way how plants can sense and translate environmental stimuli, such as nitrogen starvation, and activate subsequent adaptive responses. In the present work, two durum wheat genotypes, Svevo and Ciccio, were grown in a hydroponic system in nitrogen starvation conditions (0mM of NO 3 ) and in normal conditions (2mM of NO 3 ). Phenotypic analysis performed on both varieties at different growth stages (Z14, and Z77) revealed in all stages and for both varieties significant differences for some parameters directly involved in plant yield such as primary roots length, number of culms per plant, plant height, flag leaf area, number of spike per plant, and number of spikelets per spike. Moreover roots, leaves and spikes of both varieties at different growth stages were collected and the microRNAs involved in the nitrogen regulatory pathway and their function will be analyzed.

The globe artichoke (Cynara cardunculus var. scolymus; n=x=17 and genome size of ~1.08 Gbp/1C) is a member of the Asteraceae family that contributes significantly to the agricultural economy of the Mediterranean basin. Despite its commercial importance, relatively little is known about its genome. Here, we report on the characterization of a bacterial artificial chromosome (BAC) library of artichoke and the preliminary effort to integrate the artichoke linkage groups with specific chromosomes. The artichoke BAC library consisted of 57,600 clones, representing approximately 5 haploid genome equivalents. We employed a multidimensional BAC pooling strategy for PCR-screening. The BAC-pools were screened with various PCR-based markers, including map-anchored SSR markers and other PCR-markers for genes most of which involved in the biosynthesis of phenylpropanoids. Marker screening was carried out by using High Resolution Melt (HRM) analysis on BAC library pools. We identified some 50 BAC clones, and their sequencing is in progress. In addition, to provide a cytogenetic map of the artichoke genome, we are localizing these map-anchored BACs onto the artichoke chromosomes using FISH (fluorescence in situ hybridization). This artichoke BAC library will serve as an important resource to build an artichoke physical map, integrate the available linkage data to specific chromosomes and for comparative genome analyses.

Considering the Cynara cardunculus germplasm there is a miss of information: most populations have not been characterised and many of them, taking their name from the cultivation area, are synonymous. In the frame of the European project CYNARES, sponsored by the AGRGENRES programme, European C. cardunculus accessions have been characterized at the morphological, biochemical and molecular level. Moreover, disease resistance, post-harvest behaviour and industrial-food processes are studied with regard to quality and safety objectives. Morphological characterisation was carried out in different fields/countries since C. cardunculus germplasm, belonging to different typologies, has different environmental requirements. The descriptors developed by IPGRI and UPOV were used with a view to identifying and validating the most useful field descriptors.The most promising material is also being tested for fresh handling and minimal processing. The ready-to-eat artichoke products, with high organoleptic quality of raw material, must be accompanied by a long-enough postharvest shelf-life of the fresh and ready-to-eat commodity. In the core collection, biochemical characterization of the different artichoke/cardoon genotypes is being undertaken by evaluating the flowerhead content of polyphenols (mono-and di-caffeoylquinic acids and flavonoids), sugars (glucose, fructose, sucrose) and fructans (inulin).Molecular characterization was conducted on a European core collection constituted by 556 genotypes, utilizing markers of different typologies (AFLP, ISSR, SSR). Molecular data fingerprinting of single lines have made it easier to register/patent socio-economically important varieties.This characterization is fundamental for rationalizing the European germplasm. Further cluster analysis obtained with different characterization data will be utilized to define an European core collection for artichoke.

An integrated consensus linkage map is proposed for globe artichoke. Maternal and paternal genetic maps were constructed on the basis of an F(1) progeny derived from crossing an artichoke genotype (Mola) with its progenitor, the wild cardoon (Tolfa), using EST-derived SSRs, genomic SSRs, AFLPs, ten genes, and two morphological traits. For most genes, mainly belonging to the chlorogenic acid pathway, new markers were developed. Five of these were SNP markers analyzed through high-resolution melt technology. From the maternal (Mola) and paternal (Tolfa) maps, an integrated map was obtained, containing 337 molecular and one morphological markers ordered in 17 linkage groups (LGs), linked between Mola and Tolfa. The integrated map covers 1,488.8 cM, with an average distance of 4.4 cM between markers. The map was aligned with already existing maps for artichoke, and 12 LGs were linked via 31 bridge markers. LG numbering has been proposed. A total of 124 EST-SSRs and two genes were mapped here for the first time, providing a framework for the construction of a functional map in artichoke. The establishment of a consensus map represents a necessary condition to plan a complete sequencing of the globe artichoke genome.

Cynara cardunculus L. of the Asteraceae family is a diploid, cross-pollinated species complex, originated in the Mediterranean Basin area. This species contains three different taxa: the wild perennial cardoon [var. sylvestris (Lam.) Fiori], the globe artichoke [var. scolymus (L.) Fiori] and the leafy or cultivated cardoon (var. altilis DC). In order to assess genetic variation and population structure in Cynara cardunculus , 801 individuals representing 60 populations of wild cardoon (from across the Mediterranean Region) and the two cultigens, were genotyped at 35 microsatellite (SSR) loci evenly distributed on all the linkage groups of an artichoke x wild cardoon genetic map previously developed by our group. Genetic diversity parameters, including polymorphic information content, total number of alleles, mean number of alleles, allelic richness, observed (Ho) and expected (He) heterozygosity, were calculated. Genetic diversity was assessed for the whole germplasm data set and for four main groups: i) eastern wild cardoon, originated from Italy, Greece, Tunisia, and Malta; ii) western wild cardoon from Spain and Portugal; iii) cultivated cardoon; iv) artichoke. A more detailed analysis was carried out for eastern wild cardoon samples, which was the bigger group. The highest variation was observed in wild populations, particularly for the eastern germplasm, and especially for the Italian material. An excess in heterozigosity was observed for artichoke, suggesting a heterotic advantage for this cultigen. The wild material appeared to be well structured, although the western (from Iberian Peninsula) wild cardoon seemed to be very closely related to the cultivated cardoon. Wild populations from Tunisia formed a defined group and the Italian wild material was also structured. Both UPGMA tree and principal coordinate analysis (PCA) depicted a clear picture of the relative distribution of wild and cultivated material, providing evidence for the origin of artichoke and cardoon.

Polyphenols are important constituents of food products of plant origin and represent major antioxidants in our diet, since endogenous defense mechanisms are inadequate for the complete prevention of oxidative damage. The most abundant types of polyphenols found in the human diet are flavonoids, most often conjugated as glycosides.Among different sources of dietary antioxidants, artichoke extracts are particularly rich in bioavailable poliphenolic compounds as flavonoids and are important for their marked antioxidative potential and cancer chemopreventive properties. The understanding of flavonoids biosynthesis and its regulation in artichoke is essential to enhance the levels of these bioactive molecules in plants used as food.The biosynthetic pathway leading to the accumulation of flavonoids has been elucidated using genetic and biochemical information from many plant species (parsley, maize, petunia, Antirrhinum species, Arabidopsis, apple and grapevine) and has been recently studied in artichoke, where several enzymes directly involved in the early steps of the biosynthesis of flavonoids have been isolated and characterized, but little is still known on the regulation of these genes.The fine regulation of flavonoids accumulation is achieved by combinatorial actions of transcription factors (TF) belonging to various classes, among which MYB TF. Two putative artichoke MYB TF genes were isolated from a BAC library and were sequenced using Illumina technology. Sequencing allowed the structural characterization of coding and promoter regions of both genes, which showed a high similarity to MYB TF of other plant species (e.g. Arabidopsis, tomato). A phylogenetic analysis of putative MYB factors showed that the two artichoke sequences cluster together in a group including MYB factors from other species involved in the pathway of flavonols and proanthocyanidin biosynthesis. Heterologous expression in bacteria to study protein/DNA interactions and quantitative real-time PCR have been performed to gain insights into the molecular mechanism of polyphenols regulation in this edible plant, contributing to future progress in the study of polyphenols accumulation.

Diverse specie di leguminose si prestano bene alla coltivazione come piante da orto e al consumo fresco. Tra queste, nell'ambito del progetto PSR PugliaBiodiverSO (http://biodiversitapuglia.it/) sono state reperite varietà locali di fava (es. Fava grande di Castellana) e di fagiolino (es. il Fagiolino di Deliceto). Una particolare attenzione merita il fagiolino dall'occhio (Vigna unguiculata (L.) Walp.), specie di origine africana, presente in Italia meridionale con due tipologie: il fagiolino pinto (gruppo unguiculata) e il fagiolino a metro (gruppo sesquipedalis). Nonostante considerato raro e sempre più sostituito dal comune fagiolino di origine americana (Phaseolus vulgaris L.), il fagiolino pinto è ancora largamente apprezzato e spunta prezzi più alti nei piccoli e grandi mercati ortofrutticoli dell'Italia meridionale. In Puglia, il fagiolino dall'occhio viene consumato esclusivamente sotto forma di baccello fresco, al contrario di quanto avviene nel centro-nord Italia, in Africa, e in altri Paesi, dove viene impiegato soprattutto come seme. Il monitoraggio del territorio regionale ha consentito la raccolta di varietà locali definendo l'areale di diffusione, le pratiche agricole, gli usi e le tradizioni legate al consumo. La coltivazione del fagiolino pinto è per la gran parte limitata a piccoli orti e destinata all'autoconsumo e alla vendita nei mercati locali, in particolare nella provincia di Bari, in Salento e in misura minore nelle altre province pugliesi. Il fagiolino a metro risulta molto meno diffuso ed è stato rinvenuto in pochissimi siti nelle province di Bari e Brindisi. Questa coltura ha mostrato una discreta variabilità genetica tra le accessioni raccolte in diversi siti e più raramente anche all'interno della stessa accessione, dove possono essere presenti forme differenti volutamente conservate dagli agricoltori. Il fagiolino pinto presenta interessanti potenzialità di sviluppo sul mercato nazionale.

L"Italia possiede il più ampio pool genico di carciofo coltivato, includendo così una ricca biodiversità cinaricola. Le regionicentro-meridionali conservano una moltitudine di tipi varietali ed ecotipi che si differenziano sulla base di tratti morfologicie per composizione chimica, e di conseguenza presentano diverse proprietà nutrizionali e attività farmacologiche. Il carciofoè una rilevante fonte di polifenoli, composti bioattivi dall"elevata capacità antiossidante e dunque molto salutari per l"uomo.Acquisire informazioni sul contenuto e sulla biosintesi di polifenoli in differenti varietà di carciofo, risulta quindi difondamentale importanza per la promozione e l"utilizzo di risorse genetiche autoctone di questa specie. A tale scopo sonostate effettuate dettagliate analisi biochimiche per caratterizzare sei diverse varietà di carciofo (Mola, Tondo di Paestum,Sant"Erasmo, Bianco di Ostuni, Blanca de Tudela e Violetto di Provenza) diffuse non solo in Italia ma anche in altri Paesidel bacino del Mediterraneo. Analisi qualitative e quantitative (HPLC-DAD-ESI-MS/MS) del profilo polifenolico diciascuna varietà hanno evidenziato che i polifenoli presenti in quantità maggiore sono acido clorogenico, cinarina, luteolin7-O-rutinoside e luteolin 7-O-glucoside. Inoltre il contenuto varia a seconda del genotipo e del tessuto preso inconsiderazione (Negro et al. 2012). Uno studio approfondito è stato da tempo avviato su diversi geni coinvolti nellaproduzione di polifenoli (Sonnante et al. 2008, Sonnante et al. 2010) e, più di recente, sulla regolazione della biosintesi ditali composti nei diversi tessuti di carciofo. Da una libreria di cloni ricombinanti BAC sono stati isolati due geni codificantiper putativi fattori di trascrizione MYB coinvolti nella biosintesi di flavonoli e proantocianidine. Tali geni sono staticaratterizzati strutturalmente. La loro espressione è stata analizzata in diversi tessuti di carciofo tramite PCR quantitativaReal-Time. Le corrispondenti proteine ricombinanti sono state inoltre espresse in batteri, per stabilirne la funzione in vitrotramite lo studio delle interazioni proteine/DNA mediante saggi di mobilità elettroforetica. Bibliografia: Negro et al. (2012)Journal of Food Science 77: 244-252. Sonnante et al. (2008) Physiologia Plantarum 132: 33-43. Sonnante et al. (2010) PlantPhysiology 153: 1224-1238.

Le attività svolte dal CNR-IBBR nell'ambito del progetto BiodiverSO finanziato dalla regione Puglia (Misura214 azione 4 sub a, PSR 2007-2013) hanno riguardato un gran numero di specie e forme diverse di piante orticolereperite sul territorio pugliese durante le numerose missioni di raccolta di germoplasma.Particolare interesse ha suscitato il fagiolino dall'occhio [Vigna unguiculata (L.) Walp.], presente in Puglia condue tipologie: il fagiolino pinto e il fagiolino al metro. Si tratta di una specie di origine africana, le cui forme coltivatevengono suddivise in 5 gruppi; il fagiolino pinto appartiene al gruppo unguiculata, mentre il fagiolo al metro appartieneal gruppo sesquipedalis.Nonostante considerato raro e sempre più sostituito dal comune fagiolino di origine americana (Phaseolusvulgaris L.), il fagiolino pinto è ancora largamente apprezzato e spunta prezzi più alti nei piccoli e grandi mercatiortofrutticoli. In Puglia, il fagiolino dall'occhio viene consumato esclusivamente sotto forma di baccello fresco, alcontrario di quanto avviene nel centro-nord Italia, in Africa, in Asia ed in altri Paesi, dove viene impiegato soprattuttocome seme secco.Il monitoraggio del territorio regionale ha consentito la raccolta di oltre 22 campioni di varietà localiappartenenti alla specie V. unguiculata. Per quelle più note e/o tradizionali è stato definito l'areale di diffusione, lepratiche agricole, gli usi e le tradizioni legate al consumo di questo prodotto. La sua coltivazione, per la gran partelimitata a piccoli orti e destinata all'autoconsumo, è praticata in particolare nella provincia di Bari, in Salento e inmisura minore nelle altre province pugliesi. Il fagiolino a metro risulta molto meno diffuso ed è stato rinvenuto inpochissimi siti nelle province di Bari e Brindisi.La maggior parte delle varietà locali presenta semi generalmente di colore bianco opaco con una caratteristicamacchia scura intorno all'ilo ("occhio", da cui il nome). Altre mostrano seme nero, marrone chiaro o molto scurotendente al nero occasionalmente con variegature o piccole macchie circolari. In alcune forme l'ilo presenta unacolorazione differente.Dalle indagini molecolari basate su marcatori SSR (microsatelliti), questa coltura ha mostrato una discretavariabilità genetica tra le accessioni raccolte in diversi siti e più raramente anche all'interno della stessa accessione,dove possono essere presenti forme differenti volutamente conservate e riseminate di anno in anno dagli agricoltori.

Il carciofo e il cardo coltivato appartengono entrambi alla specie Cynara cardunculus e si differenziano siamorfologicamente che per il metodo di propagazione. Il carciofo gioca un ruolo importante nell"economia agricola delleregioni del bacino del Mediterraneo. L"utilizzo di marcatori molecolari ha permesso di conoscere in maniera piùapprofondita la storia evolutiva di queste due piante coltivate. I dati molecolari denotano uno scenario evolutivo nel quale ilcarciofo (Cynara cardunculus var. scolymus (L.) Fiori) e il cardo coltivato (Cynara cardunculus var. altilis DC) derivano dauna differente pressione selettiva operata dall"uomo: per il capolino di grande dimensione nel caso del carciofo e per lacosta delle foglie ingrandita per il cardo coltivato. Gli eventi di domesticazione sottolineano l"origine di entrambe dal cardoselvatico (C. cardunculus var. sylvestris Lam), distribuito in tutto il bacino del Mediterraneo, anche se l"area didomesticazione appare incerta. È stata valutata la variabilità genetica e la struttura di popolazione in C. cardunculusgenotipizzando 801 individui rappresentanti 60 popolazioni di cardo selvatico e varietà di carciofo e cardo coltivatoattraverso marcatori microsatelliti distribuiti su tutto il genoma. I dati genotipici sono stati analizzati per la costruzione di unalbero filogenetico UPGMA e per l"analisi delle coordinate principali (PCA) che hanno permesso di studiare le relazionigenetiche tra il progenitore selvatico e i due taxa coltivati. Infine è stata analizzata la struttura delle popolazioni tramiteSTRUCTURE. L"analisi dei marcatori molecolari ha evidenziato in carciofo un alto livello di eterozigosità osservata (Ho) e,in media, un numero piuttosto basso di alleli, probabilmente dovuto alla perdita di variabilità genetica durante il processo didomesticazione. Al contrario è stato osservato un più basso livello di eterozigosità nel cardo coltivato e nel cardo selvatico,indicando che è presente un certo livello di autogamia nei cardi. L"analisi filogenetica evidenzia una chiara suddivisione delmateriale analizzato. Si distinguono infatti tre raggruppamenti principali: il primo che include i carciofi, il secondo i cardicoltivati e cardi selvatici occidentali (Spagna e Portogallo), e il terzo comprendente i cardi selvatici orientali (Itali, Grecia,Malta e Tunisia). L"analisi STRUCTURE ha confermato la suddivisione del materiale analizzato negli stessi tre gruppiprincipali. I risultati ottenuti evidenziano un"alta similarità sia genetica che morfologica tra cardi selvatici occidentali e cardicoltivati. Questi dati hanno portato a supporre che il cardo selvatico occidentale possa derivare da una naturalizzazione dellaforma coltivata, diffusa in Spagna e in Portogallo. In conclusione si può ipotizzare che il cardo selvatico orientalerappresenti l"unica vera forma selvatica da cui hanno avuto origine sia il carciofo che il cardo coltivato.