Transcriptome reconstruction and exprssion profiling in plants

In questa tesi, i dati provenienti da esperimenti di sequenziamento massivo di RNA (RNA-Seq) sono stati usati per investigare il trascrittoma di organismi eucarioti complessi. Il primo degli studi qui presentati è stato condotto sulla specie vegetale Medicago truncatula con dati prodotti dai primi protocolli di sequenziamento. In questo primo studio e nonostante i limiti di questi primi dati, abbiamo cercato di migliorare l’annotazione genica per la specie sia con metodi basati sul genoma di riferimento, sia metodi di assemblaggio de novo. Inoltre, i dati RNA-Seq sono stati impiegati per effettuare analisi di espressione genica globale per elucidare la modulazione trascrizionale in processi di interesse biologico. Negli studi successivi, questo approccio è stato raffinato per analizzare l’annotazione genica della specie Vitis vinifera. In particolare, il nostro interesse è stato focalizzato sull’investigare la rappresentatività del genoma di riferimento della specie, considerata l’elevata variabilità intraspecie di questa pianta. Sfruttando il miglioramento dei dati RNA-Seq dovuto all’evoluzione dei protocolli e il raffinamento delle nostre metodiche di analisi, abbiamo quindi analizzato due cultivar di vite distinte da quella di riferimento, allo scopo di individuare e caratterizzare geni ancora sconosciuti e che potrebbero essere specifici per le due varietà. I dati RNA-Seq sono stati usati anche per analizzare l’espressione di questi geni nello sviluppo della bacca, e determinare se possano avere influenza sulla variabilità fenotipica.

In this thesis, massive RNA sequencing (RNA-Seq) data have been used to investigate the transcriptome of complex eukaryotic organisms. The first of the studies presented here was performed on the Medicago truncatula plant species, starting from data obtained with early RNA-Seq sequencing protocols. In this first study, notwithstanding the limits of the original data, we have tried to improve the genic annotation for the species both with reference-based and de novo assembly methods. RNA-Seq data have been also used to perform a global gene expression analysis and investigate transcriptional modulation in some processes of biological interest. In the following studies, we have refined the approach in order to analyze the genic annotation of the Vitis vinifera species. In particular, we focused on the issue of the representativeness of the reference genome of the species, considering that this plant is characterized by high degrees of intraspecies variability. By exploiting the improvements in the quality of RNA-Seq data and our refined protocols, we have thus analyzed two different grape cultivars distinct from the reference, in order to detect and characterize genes still unknown that might be specific of these cultivars. RNA-Seq data have also been used to analyze the expression of these genes during berry development and determine whether they could have any influence on phenotypic variability.