Ciliegie dolci: nuovi geni scoperti in Cina rivelano segreti su colore e resistenza

Il ruolo dei geni legati alla sintesi delle antocianine e dei flavonoidi nello sviluppo dei frutti è stato recentemente evidenziato in un'analisi trascrittomica e i risultati hanno mostrato come il processo di riproduzione delle piante, la resistenza alle malattie e la tolleranza allo stress possano essere influenzate in modo significativo dalla presenza o meno di questi composti.

A livello chimico, i flavonoidi sono metaboliti specializzati che si formano grazie alla via dei fenilpropanoidi e la frutta è normalmente ricca in questi composti, che contribuiscono a donarle colore e sapore.

Grazie alla loro conformazione strutturale possiedono una potente attività antiossidante in grado di eliminare i radicali liberi, con implicazioni positiva sulla salute umana.

Espressione genica nei frutti

Nelle ciliegie, inoltre, l'espressione differenziale degli enzimi fenilalanina-ammonio-liasi (in inglese conosciuta in acronimo come PAL – phenylalanine ammonia lyase), della cinnamato-4-idrossilasi e della 4-cumarato-CoA ligasi è stata suggerita da alcuni studi come un fattore che incide sulla biosintesi dei flavonoidi.

Tuttavia, gli studi sull'evoluzione del genoma di ciliegio genetica condotti fino a poco fa non erano completi, poiché composti a partire da assemblaggi incompleti del genoma.

Alla Northwest University, in Cina, grazie all’utilizzo di sofisticate tecnologie di sequenziamento, i ricercatori hanno prodotto un assemblaggio del genoma di ciliegio dolce cv. Tieton.

L'analisi genomica comparativa ha considerato otto generi di angiosperme, tra cui Prunus armeniaca (albicocco), P. persica (pesco), P. mira (pesco tibetano), P. yedoensis (sakura o ciliegio giapponese) e P. avium (ciliegio) cv. Tieton, con Arabidopsis thaliana, Populus trichocarpa e Vitis vinifera come gruppi esterni, al fine di ottenere una comprensione più completa delle caratteristiche del genoma di "Tieton" e della sua relazione con le specie rappresentative del genere Prunus.

Analisi comparativa e famiglie geniche

Sono state identificate un totale di 29.915 famiglie di geni ortologhi, contenenti 300.918 geni per tutte e otto le specie.

Queste specie condividevano 10.506 famiglie geniche con 153.491 geni, di cui 173 erano famiglie geniche a copia singola.

In particolare, il genoma "Tieton" conteneva 1100 geni unici.

Analisi successive hanno indicato che questi geni potrebbero essere cruciali per l'adattamento ambientale della specie e potrebbero spiegare la sua notevole resistenza allo stress.

Divergenza evolutiva e sintesi flavonoidi

"Tieton" condivide rispettivamente 16.771, 16.208, 16.030 e 17.304 famiglie geniche con albicocco, pesco tibetano, pesco e sakura.

Per accertare le relazioni evolutive e la divergenza delle otto specie, è stato costruito un albero filogenetico.

I risultati hanno suggerito che le specie del genere Prunus si sono differenziate dalle piante dicotiledoni circa 90,9–72,8 milioni di anni fa, mentre la divergenza tra "Tieton" e sakura (P. yedoensis) è avvenuta circa 23,2–9,9 milioni di anni fa.

Le analisi integrative di genomica, trascrittomica e metabolomica hanno identificato diversi geni strutturali e metaboliti critici che sono essenziali per la biosintesi dei flavonoidi nel ciliegio dolce.

Accumulazione nei tessuti e implicazioni

Nel dettaglio, lo studio ha dimostrato che 85 metaboliti specializzati si accumulano in modo altamente differenziato in cinque diversi tessuti della ciliegia: la polpa, il picciolo, la foglia, la gemma e il seme.

Nei tessuti della polpa di ciliegia, erano otto i flavonoidi che erano presenti in grandi quantità.

L'analisi di correlazione gene-metabolita ha poi dimostrato che l'accumulo di flavonoidi nella polpa di ciliegia era sostanzialmente regolato da sette geni.

Queste scoperte forniscono informazioni interessanti sui meccanismi dell'evoluzione genomica e della biosintesi dei flavonoidi, oltre a una solida base per ulteriori ricerche di genomica funzionale e per il miglioramento genetico del ciliegio.

Fonte: Tong Zhou, Xiao-Juan Huang, Yan-Jun Cheng, Xing-Ya Zhang, Xiao-Juan Wang, Zhong-Hu Li, Telomere-to-telomere genome and multi-omics analysis of Prunus avium cv. Tieton provides insights into its genomic evolution and flavonoid biosynthesis, International Journal of Biological Macromolecules, Volume 306, Part 4, 2025, 141809, ISSN 0141-8130, https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2025.141809 

Fonte immagine: World Fresh

Melissa Venturi
Università di Bologna

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