Genoma e diversità del ciliegio: studio tra Cina e Francia su Cerasus

Cerasus è un sottogenere del genere Prunus, della famiglia delle Rosaceae, che comprende circa 150 specie, conosciute e suddivise sulla base delle loro proprietà medicinali, commestibili e ornamentali.

Nonostante l'importanza della diversificazione nelle caratteristiche delle cultivar e il valore economico del miglioramento varietale, la loro relazione evolutiva è stata controversa.

Attualmente, è accettato che il sottogenere Cerasus sia originario dell'Asia orientale (cioè Cina, Giappone, Corea e Russia), in particolare della Cina occidentale e orientale e lungo il Giappone e la Corea (cioè Himalaya-Giappone).

Tuttavia, si ritiene che le origini della ciliegia dolce e dell’amarena risalgano a una regione a sud dei monti del Caucaso, intorno al Mar Caspio e al Mar Nero, prima che venissero diffuse in Europa e Russia.

Origine e diversità genetica

Dato che l'incrocio tra specie appartenenti al sottogenere Cerasus è naturale, non sorprende che le sue relazioni evolutive rimangano ancora da scoprire.

Comprendere l'evoluzione di questo sottogenere ed identificare i loci che regolano le caratteristiche di maggiore interesse nelle ciliegie commestibili è importante al fine di migliorare le cultivar di ciliegio per soddisfare le esigenze sia dei produttori che dei consumatori.

In questa indagine, svolta in collaborazione tra Cina e Francia, è stato condotto un assemblaggio de novo di un genoma a scala cromosomica per la cultivar di ciliegio dolce 'Burlat' (Prunus avium L.).

Ciò vuol dire che il processo di ricostruzione della sequenza completa del DNA del genoma di un organismo parte da zero, ovvero senza utilizzare un genoma di riferimento.

Sequenziamento e analisi del genoma

Si procede poi a organizzare quella sequenza in grandi frammenti contigui che corrispondono a interi cromosomi (o a rappresentazioni quasi complete di essi).

I risultati ottenuti mostrano che il genoma di questa cultivar si estende per 297,55 Mb e comprende otto cromosomi con 33.756 geni codificanti per proteine.

L'analisi della struttura della popolazione e il sequenziamento di 384 accessioni rappresentative del sottogenere Cerasus hanno rivelato che potevano essere classificate in quattro gruppi, da cui poi è stato dedotto che il Gruppo 1 fosse la popolazione più antica e che i Gruppi 2, 3 e 4 fossero discendenti da essa.

Inoltre, è stata identificata una riduzione del polimorfismo genetico per le caratteristiche del sapore della frutta e una maggiore resistenza allo stress in diverse varietà di ciliegie commestibili (P. avium, P. cerasus e P. pseudocerasus).

Espressione genica e potenzialità future

L'analisi del trascrittoma delle foglie e dei frutti di P. avium ha rivelato una sostanziale differenza nell’espressione dei geni associati a percorsi di sintesi di varie molecole, tra cui la via del pentoso fosfato, il metabolismo del fruttosio e del mannosio e il metabolismo del saccarosio e dell'amido.

Questo database completo delle variazioni delle specie di Cerasus consentirà future ricerche su vari argomenti, tra cui la genomica funzionale e la pangenomica.

Questi risultati offrono preziose risorse genomiche per il miglioramento delle cultivar di ciliegio e forniscono nuove informazioni sui processi evolutivi del sottogenere Cerasus.

In sintesi, questa ricerca fa luce sulla storia demografica e sulle relazioni genetiche di alcune specie del sottogenere Cerasus, offrendo anche nuove informazioni sulla diversità genetica delle ciliegie dolci in Cina ed Europa.

Fonte: Lei, Y., Jiu, S., Xu, Y. et al. Population sequencing of cherry accessions unravels the evolution of Cerasus species and the selection of genetic characteristics in edible cherries. Mol Horticulture 5, 6 (2025). https://doi.org/10.1186/s43897-024-00120-4 

Fonte immagine: Antropocene

Melissa Venturi
Università di Bologna

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