Il ciliegio dolce è una specie di grande valore economico, ma la sua produttività è fortemente influenzata da fattori ambientali avversi come siccità, salinità e stress ormonali.
In un contesto di cambiamenti climatici e di espansione delle aree di coltivazione verso zone marginali, migliorare la tolleranza agli stress abiotici rappresenta una priorità per la cerasicoltura moderna.
In questo scenario si inserisce un recente studio che ha analizzato la famiglia genica delle aldeide-cheto reduttasi (AKR), enzimi coinvolti nella detossificazione dei metaboliti reattivi e nella regolazione dei processi redox e ormonali.
L’analisi genomica ha permesso di identificare 38 geni PaAKR nel genoma del ciliegio dolce, un numero superiore a quello osservato in specie modello come Arabidopsis o pomodoro, suggerendo un’espansione evolutiva legata a duplicazioni geniche, soprattutto sui cromosomi 1 e 6.
Dal punto di vista filogenetico, i PaAKR sono stati suddivisi in diverse sottofamiglie, con una marcata conservazione dei domini funzionali, in particolare del Motif4, comune a tutti i membri, indicativo del ruolo centrale di queste proteine nel metabolismo cellulare.
Le analisi sulle sequenze promotrici hanno evidenziato la presenza di numerosi elementi cis-regolatori responsivi a stress ambientali e ormonali, come ABRE per l’acido abscissico, MBS per la siccità, LTR per le basse temperature e motivi legati alla risposta a salinità, ferite e segnali luminosi.
Questo assetto molecolare suggerisce che i geni AKR siano strettamente integrati nelle reti di segnalazione che regolano l’adattamento della pianta a condizioni avverse.
Le prove sperimentali di espressione genica, ottenute tramite qRT-PCR su piantine di ciliegio sottoposte a trattamenti con PEG6000 (stress idrico), NaCl (stress salino) e ABA (stress ormonale), hanno confermato questa ipotesi.
La maggior parte dei geni PaAKR mostra una rapida induzione nelle prime 12-24 ore di trattamento, seguita da una modulazione o riduzione dell’espressione a tempi più lunghi, indicando una risposta precoce allo stress finalizzata all’attivazione dei meccanismi di difesa.
In particolare, otto geni: PaAKR3, PaAKR6, PaAKR10, PaAKR12, PaAKR17, PaAKR24, PaAKR28 e PaAKR34, risultano fortemente responsivi a tutti e tre i tipi di stress, configurandosi come candidati chiave per la tolleranza multi-stress.
Tra questi, PaAKR3 mostra un’elevata induzione precoce in condizioni di siccità, suggerendo un ruolo cruciale nella percezione e trasduzione dei segnali idrici.
PaAKR28, localizzato principalmente nel nucleo, potrebbe invece essere coinvolto nella regolazione trascrizionale di altri geni di risposta allo stress.
Dal punto di vista funzionale, le AKR contribuiscono alla riduzione di aldeidi e chetoni tossici prodotti durante lo stress ossidativo, limitando l’accumulo di specie reattive dell’ossigeno e proteggendo le membrane cellulari dalla perossidazione lipidica.
Inoltre, attraverso l’interazione con i metabolismi dell’ABA e dell’etilene, influenzano importanti processi fisiologici come la chiusura stomatica e la sintesi di osmoprotettori.
Le conclusioni dello studio individuano la famiglia PaAKR come un importante serbatoio genetico per migliorare la resilienza del ciliegio dolce agli stress abiotici.
L’identificazione di geni inducibili e la caratterizzazione dei loro promotori aprono prospettive concrete per i programmi di miglioramento genetico, sia tramite selezione assistita da marcatori sia attraverso approcci biotecnologici.
In un’ottica applicativa, lavorare su questi geni potrebbe contribuire allo sviluppo di cultivar più tolleranti a siccità e salinità, garantendo maggiore stabilità produttiva e sostenibilità della filiera cerasicola anche in scenari climatici più difficili.
Fonte: Guo, Z., An, X., Zou, Y., & Deng, F. (2025). Identification of the AKR gene family in sweet cherry and its response to different abiotic stresses. Scientific Reports, 15(1), 29251. https://doi.org/10.1038/s41598-025-14284-6
Fonte immagine: Stefano Lugli
Andrea Giovannini
Dottore di Ricerca in Scienze e Tecnologie Agrarie, Ambientali e Alimentari - Arboricoltura Generale e Coltivazioni Arboree, Università di Bologna, IT
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