Ogni frutto porta con sé il proprio aroma unico, e le ciliegie dolci non fanno eccezione. Questi profili aromatici sono plasmati da una varietà di composti volatili e, nel caso delle ciliegie dolci, sono stati identificati oltre 60 composti di questo tipo.
Tra questi si trovano aldeidi, alcoli, terpeni, lipidi e chetoni, ognuno dei quali contribuisce alla caratteristica fragranza del frutto. Tra i più prominenti ci sono le aldeidi e gli alcoli C6, tra cui l’esanale che insieme costituiscono oltre il 50% del contenuto volatile delle ciliegie dolci.
Questi composti sono principalmente responsabili dell’aroma “vegetale” che è così tipico di questo frutto. Le aldeidi e gli alcoli C6 nelle ciliegie dolci sono prodotti dal percorso metabolico degli acidi grassi, che gioca un ruolo centrale nella formazione dei composti aromatici del frutto.
Al centro di questo processo c'è la lipossigenasi (in inglese lipoxygenase, LOX), un enzima che catalizza l'ossidazione degli acidi grassi insaturi come l'acido linolenico e l’acido linoleico.
L'enzima genera idroperossidi, che vengono successivamente trasformati in aldeidi e alcoli. Questa serie di reazioni è fondamentale per la sintesi dei composti aromatici.
Non solo: la lipossigenasi è un enzima diffuso in molte piante, e il suo ruolo va ben oltre la produzione di aroma. Esso influisce anche su una varietà di funzioni fisiologiche nelle piante, tra cui la germinazione dei semi, lo sviluppo delle radici, la crescita dei tuberi e anche i meccanismi di difesa delle piante contro parassiti e malattie.
Inoltre, la lipossigenasi è coinvolta nella maturazione del polline, delle foglie, dei frutti e nel processo di senescenza, sottolineando il suo ruolo fondamentale nella vita vegetale.
La famiglia di enzimi appartenenti alle lipossigenasi è da tempo un obiettivo di ricerca scientifica a causa del suo coinvolgimento in numerosi aspetti della fisiologia vegetale.
In questo studio, i ricercatori dell’Istituto di Pomologia dello Shandong, del Centro di protezione e sviluppo forestale di Tai'an e Centro Nazionale di Innovazione Tecnologica in Cina hanno esaminato più da vicino la famiglia di geni lipossigenasi nelle ciliegie dolci utilizzando strumenti bioinformatici.
Analizzando il genoma delle ciliegie, hanno identificato nove sequenze di geni LOX distinti. Questi geni sono stati mappati sui cromosomi 1, 2, 3, 4, 6 e 8, e il team ha condotto analisi di allineamento omologo e di domini funzionali delle proteine codificate.
Figura 1. Albero filogenetico delle sequenze di amminoacidi di LOX in ciliegio dolce e Arabidopsis . I blocchi viola e verde rappresentano rispettivamente le regioni della regione non tradotta (UTR) e della sequenza codificante (CDS), e gli introni sono rappresentati da linee nere.
I risultati hanno rivelato che questi geni sono principalmente localizzati nel citoplasma, nei cloroplasti o nella membrana plasmatica delle cellule, e la loro espressione segue schemi specifici durante lo sviluppo del frutto.
Una delle scoperte più interessanti dello studio è che la famiglia di geni LOX nelle ciliegie dolci mostra cinque distinti schemi di espressione durante il processo di maturazione.
Ogni gene mostra un picco di espressione in una fase particolare dello sviluppo del frutto, contribuendo collettivamente alla crescita e alla maturazione del frutto. Man mano che il frutto matura, l’attività dell’enzima cambia in risposta a questi segnali di sviluppo.
In particolare, lo studio ha trovato differenze significative nell'attività enzimatica tra le varietà di ciliegie a maturazione precoce e tardiva, indicando che il tempismo e l’intensità dell’attività della lipossigenasi sono strettamente legati alla specifica varietà di ciliegia.
Figura 2. Analisi del modello di espressione del gene LOX in diverse fasi di sviluppo delle ciliegie dolci. (A) diverse fasi di sviluppo del frutto della ciliegia dolce, (B) modello di espressione del gene LOX in diverse fasi di sviluppo delle ciliegie dolci.
Inoltre, il contenuto volatile in queste varietà differiva anch’esso, riflettendo i profili aromatici unici di ciascun tipo. I risultati aprono anche la strada a ulteriori esplorazioni su come gli enzimi LOX influenzino le caratteristiche fisiologiche e aromatiche delle ciliegie dolci, offrendo opportunità per applicazioni in agricoltura e scienze alimentari.
Fonte: Fu, Q.; Xu, D.; Hou, S.; Gao, R.; Zhou, J.; Chen, C.; Zhu, S.; Wei, G.; Sun, Y. Comprehensive Identification and Expression Profiling of Lipoxygenase Genes in Sweet Cherry During Fruit Development. Horticulturae 2024, 10, 1361. https://doi.org/10.3390/horticulturae10121361
Fonte immagini: Quanjuan Fu et al., 2024; SL Fruit Service
Melissa Venturi
Università di Bologna
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