marker genetici per le alghe

MARCATORI usati per
la
SISTEMATICA delle
ALGHE
Bruno Maria, Cimmino Cristina, Ferrario Jasmine
♦ Chlorophyta o alghe verdi
(clorofilla a e b)
♦ Chromophyta o alghe brune
(clorofilla a e c)
♦ Rhodophyta o alghe rosse
(clorofilla a e ficobiline)
taxa
♦ cryptophyta
♦ haptophyta
♦ dinoflagellati
♦ heterokontae
( Abdelghani, 2001)
Classificazione sulla base di:
-pigmenti
- ultrastruttura dei plastidi
- apparato flagellare
- analisi molecolare

70S
80S
30S
50 S
40S
60S
16S RNA
21 proteine
5S RNA
23S RNA
34 proteine
18S RNA
~ 33 proteine
5S RNA
28S RNA
5.8S RNA
~ 49 proteine
RIBOSOMI
(citoplasmatici)
BATTERI
EUCARIOTI
♦ Secondo il modello oggi ritenuto
più plausibile, un eucariote
eterotrofo fagocitò un
cianobatterio senza digerirlo. Le
due cellule si integrarono
gradualmente e il cianobatterio
perse molti dei suoi geni e ne
trasferì altri nel nucleo della cellula
ospite (Gray, 1996).
L'eredità include i ribosomi 70S
degli organelli.
♦ Gli RNA delle subunità dei
ribosomi del cloroplasto mostrano
maggiori somiglianze con l'RNA
dei cianobatteri rispetto a quello
degli eucarioti.
♦ Nel nucleo i geni per gli RNA 18S
e 28S sono separati dal gene per
l'RNA 5S, ma nei procarioti e nella
maggior parte dei plastidi, i tre geni
si trovano in un unico cluster.

mt DNA
♦ Composizione in GC diversa da quella del DNA nucleare.
♦ Contenuto genico, in termini di numero e funzione, è molto simile nei genomi
mitocondriali di specie anche molto diverse.
♦ La dimensione del genoma mitocondriale varia molto da organismo a organismo.
♦ Contiene una grande quantità di DNA che non codifica per alcun prodotto genico.
♦ Ha origine materna, ciò fa si che le linee di discendenza femminile siano praticamente
uniche. Quindi Consente di studiare le relazioni delle linee di discendenza femminile
tra individui.
♦ Viene usato per studi riguardanti la biodiversità, per stabilire il grado di variabilità
genetica presente nelle popolazioni naturali.
♦ Nelle piante si evolve ad un tasso più lento del DNA nucleare.
♦ Viene usato per analizzare le linee evolutive strettamente imparentate.
(J. Russel,2003)
c DNA
♦ Composizione in GC diversa da quella del DNA nucleare e dell’mt DNA.
♦ Contiene i geni per tutti gli rRNA dei cloroplasti (16S; 23S; 4.5S e 5S).
♦ I cloroplasti delle piante superiori sono derivati da batteri fotosintetici.
♦ La sintesi proteica nel cloroplasto somiglia al processo di sintesi proteica dei
procarioti (E. coli e cianobatteri).
♦ Molti dei geni del batterio originario sono ora presenti nel genoma nucleare,
dove sono stati trasferiti e conservati stabilmente.
♦ Il genoma dei cloroplasti è stato conservato stabilmente per almeno parecchie
centinaia di milioni di anni.
(J. Russel,2003)

Sequenze utilizzate per l'analisi filogenetica:
■ 18S rRNA
gene rbcL
SSU rRNA
LSU rRNA
■ SSU rRNA
gene rbcL
(Andersen, 2004)
usati per analizzare le
differenze all'interno del
taxon heterokontae
conclusione = heterokontae gruppo monofiletico
utilizzati per analizzare le
differenze filogenetiche tra i
seguenti gruppi:
- heterokontae
- haptophyta
- alveolate
- cryptophyta
- rodophyta
- 5.8S RNA
- 16S RNA
- 18S RNA
- 23S RNA
- 28S RNA
- gene rbcL
- SSU rRNA
-LSU rRNA
- mt DNA

Da analisi molecolari effettuate su alghe
eucarotiche e cianobatteri si è giunti alla
conclusione che la sequenza 23S rDNA è un
primer universale. Può essere quindi utilizzato per
rilevare le differenze filogenetiche tra i due gruppi
sopra citati.
( Sherwood, 2007)
Per studi intraspecifici sulle alghe rosse sono
stati utilizzati marcatori nucleari e plastidiali del
DNA.
Inoltre l'utilizzo del DNA mitocondriale (cox2 e
cox3 codificanti la citocromo ossidasi) è
risultato utile per studi filogenetici e di
popolazione in quanto ha genotipo aploide e vi è
poca ricombinazione
(Zuccarello, 1999)
□ 18S rRNA ♦ utilizzato per analizzare le differenze
filogenetiche di varie specie appartenenti al
taxon delle rhodophyta.
♦ utilizzato per l'identificazione di un nuovo
epifita di rodophyta (disco)‏
(Huisman, 2003)
□ SSU rRNA
(del nucleo)‏
(Ragan,1994)
utilizzato per analizzare le differenze
filogenetice di 39 specie appartenenti a 15
diversi ordini di rodophyta

□ LSU rRNA
SSU rRNA
NM LSU rRNA
utilizzati per analizzare le relazioni filogenetiche tra:
- chlorarachniophyta
- cryptomonads
- haptophyta
Conclusione = formano un'unica linea indipendente
□ Sulla base di studi su LSU rRNA, le alghe appartenenti al taxon
heterokontae, risultano formare una linea monofiletica
(Abdelghani,2001)
■ differenze :
Molte profonde divergenze nel regno eucariotico sono state
risolte con la corstruzione finale di alberi filogenetici basati
sulle sequenze LSU e SSU rRNA
(Abdelghani,2001)
- LSU rRNA forniscono risultati
meno solidi rispetto a SSU rRNA
- LSU rRNA forniscono maggiori
informazioni

CONCLUSIONI
Le varie divergenze filogenetiche possono essere
descritte con l'uso di marker molecolari
Mt DNA e NM LSU rRNA sono utili per studiare
linee evolutive imparentate tra loro.
Il DNA dei diversi rRNA e' utile per studiare linee
evolutive anche molto distanti tra loro.
Lo studio delle relazioni filogenetiche e' tutt'ora in
atto
BIBLIOGRAFIA
“Phylogenethic relationships among algae based on complete large-subunit rRNA
sequences”Abdelghani Ben Ali, Raymond De Baere, Gert Van der Auwera, Rupert De
Wachter and Yves Van de Peer. International Journal of systematic and Evolutionary
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“Biology and systematics of Heterokont and Haptophyte algae” Robert A. Andersen.
American Journal of Botany 91(10):1508-1522. 2004
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“A mitochondrial marker for red algae intraspecific relationships” G.C. Zuccarello, G.
Burger, J.A. West and R.J. King. Molecular Ecology (1999) 8,1443-1447
“Morphology, reproduction and the 18S rRNA gene sequence of Pihiella liagoraciphila
gen.et sp. nov. (rhodophyta), the so-called 'monosporangial discs' associated with
members of the liagoraceae(rhodophyta), and proposal of the plhiellales ord. Nov.”
John M. Huisman, Alison R. Sherwood and Isabella A. Abbot. Journal of Phycology
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Gutell, Colleen A. Murphy and Rama K. Singh. Plant Biology, Vol. 91, pp. 7276-7280,
July 1994