Molecular markers for the assessment of genetic variability in threatened plant species

La variabilità genetica è un importante strumento per lo studio e la conservazione della biodiversità in specie rare e minacciate di estinzione. Durante il mio dottorato mi sono quindi occupata di mettere a punto diverse metodologie molecolari al fine di valutare la diversità genetica in due specie rare della flora italiana che presentano problematiche diverse e specifiche. I marcatori arbitrari RAPD e i marcatori semi-arbitrari ISSR sono stati utilizzati per valutare la diversità genetica in Quercus crenata Lam. e per confermare l’ipotesi della sua origine ibridogena dalle due specie presunte parentali Quercus cerris L. e Quercus suber L., essendo Q. crenata presente in Italia settentrionale dove Q. suber è attualmente assente. I marcatori SSR o microsatelliti sono invece stati messi a punto su una specie a rischio di estinzione, endemica dell’Appennino Tosco-Emiliano, Primula apennina Widmer, applicando una metodologia specifica, basata sulla costruzione di una libreria genomica arricchita per l’isolamento di primer specifici. I marcatori RAPD e ISSR, utilizzati su un totale di 85 campioni, hanno mostrato alti livelli di diversità molecolare entro le specie studiate, eccetto per Q. suber le cui popolazioni rappresentano il margine orientale di distribuzione della specie, per questo più sottoposte ad impoverimento genetico. Oltre alla cluster analysis (UPGMA) e alla Analisi delle Componenti Principali effettuate per entrambi i marcatori, che confermano l’ipotesi dell’origine ibrida degli individui di Q. crenata diffusi in Italia Settentrionale, sono stati calcolati l’indice di ibridità basato sul maximum likelihood, che dimostra una introgressione asimmetrica di Q. crenata verso il parentale caratterizzato da superiorità demografica (Q. cerris) e il test di Mantel. Quest’ultimo ha permesso di confrontare i due marcatori RAPD e ISSR utilizzati ottenendo una bassa correlazione, a conferma del fatto che, amplificando tratti differenti del DNA nucleare, i dati non sono sovrapponibili, sebbene forniscano risultati analoghi. Per l’isolamento di loci microsatelliti ipervariabili ho utilizzato il protocolllo FIASCO (Fast isolation by AFLP of sequences containing repeats- Zane et al. 2002) che permette di costruire una libreria genomica arricchita partendo dal DNA estratto da P. apennina. Tale procedura ha previsto la digestione del DNA genomico per la produzione di una miscela di frammenti di DNA. Tramite ibridazione con opportune sonde sono stati isolati i frammenti contenenti i microsatelliti. Sequenziando i cloni ricombinanti, ho ottenuto sequenze contenenti repeats sulle cui regioni fiancheggianti sono stati costruiti 15 coppie di primer che potranno, in seguito, essere utilizzate per definire la quota di riproduzione clonale in P. apennina e per valutare la diversità genetica delle popolazioni che coprono l’areale di distribuzione della specie. Data la loro natura altamente variabile e la loro abbondanza nel DNA, gli SSR saranno, come i marcatori RAPD e gli ISSR, ugualmente validi per lo studio della variabilità genetica e per l’analisi di problematiche specifiche legate alle specie rare.

Can gut microbiota analysis be beneficial for ex-situ and in-situ conservation of threatened animal species?

Ex-situ conservation and the in-situ conservation of natural habitats are the tools to conserve biodiversity. Habitats and ecosystems have been becoming altered by human activities and a growing number of species requires form of management to ensure their survival. Conservation queries become more complex and urgent. Developing scientifically based and innovative approaches to ex-situ conservation is necessary. Recent studies underline importance of gut microbiome in animal health with implications for animal conservation and management. Animal and human studies have demonstrated that environmental factors can impact gut microbiome composition. Within this scenario, the present work focused on species belonging to different taxa, reptiles and mammals: Aldabrachelys gigantea, the giant tortoise of the Seychelles islands and Indri indri, the greatest leaving lemur of Madagascar. The Seychelles giant tortoise is vulnerable species with declining population, whereas the indri is a critically endangered species that could reach the extinction within 25 years. Both need research to help them to survive. Tortoises live for very long time and to observe how they can afford the environmental changes is very difficult. Indris, instead, are able to survive only in a small area of the Madagascar forest, with a very strong link between the species’ survival and the environment. The obtained results underline importance of environmental factors, both in-situ and ex-situ, for species conservation. Microbiome could help the organisms to respond on a short timescale and cope with, environmental changes. However, species with long generation time might not be able to adapt to fast changes but bacteria with a short generation time can adapt on a shorter timescale allowing the host to cope with fluctuating environment. Gut microbiome plays an important role in an animal’s health and has the potential to improve the management of individuals under human care for conservation purposes.