Genomica: nuove conoscenze per migliorare i caratteri agronomici del ciliegio

Le ciliegie sono frutti di grande valore economico appartenenti al genere Prunus, apprezzate per il loro aspetto, il gusto dolce e l’alto valore nutrizionale. Nonostante i significativi progressi scientifici degli ultimi trent'anni, l'utilizzo pratico dei dati genomici per migliorare le caratteristiche delle ciliegie è rimasto limitato.

Recenti studi hanno permesso di integrare mappe genetiche di linkage, quantitative trait loci (QTL), genome-wide association studies (GWAS) e validazione dei geni funzionali, offrendo nuove opportunità per l’innovazione varietale. La genomica ha permesso di analizzare la struttura genetica di tratti agronomici chiave come qualità del frutto, adattamento ai cambiamenti climatici e resistenza a stress e patogeni.

Il sequenziamento completo di diverse specie, come il ciliegio dolce (Prunus avium), il ciliegio acido (Prunus cerasus) e il ciliegio cinese (Prunus pseudocerasus), ha contribuito a delineare relazioni filogenetiche, variabilità genetica e basi molecolari dei caratteri di interesse. Ad esempio, la varietà "Tieton" di ciliegio dolce ha fornito un riferimento genomico aggiornato di alta qualità e completezza fondamentale per identificare loci specifici e migliorare l’efficienza della selezione.

Un recente articolo, che ha visto la collaborazione di ricercatori da Cina e Francia, ha realizzato un’ampia analisi dei risultati delle ricerche sulla genomica del ciliegio. Tra i tratti presi in esame, vi sono anche dimensioni e peso del frutto, determinanti per la qualità commerciale.

QTL e geni come PavRAV2 e PaCYP78A9 regolano i processi di divisione ed espansione cellulare, influenzando direttamente lo sviluppo del mesocarpo. Anche il colore del frutto, fortemente legato all’accumulo di antociani, è stato approfondito. Geni come PavMYB10.1 controllano la sintesi di cianidine, le quali determinano diverse tonalità di colore, dal giallo al rosso scuro.

Per contrastare il cracking del frutto, un grave problema in ciliegio, sono stati identificati geni che influenzano la solidità della parete cellulare (ad esempio modificando i contenuti di pectine ed emicellulosa), come PavXTH14. Parallelamente, per migliorare la consistenza del frutto, essenziale per la conservabilità post-raccolta, sono stati studiati regolatori come PavNAC56, che agiscono su enzimi chiave coinvolti nel metabolismo della parete cellulare.

La fenologia del ciliegio, fondamentale per l'adattamento ai cambiamenti climatici, è regolata da fattori genetici complessi. QTL in regioni "hotspot" del genoma controllano fasi cruciali come la fioritura e la maturazione. Inoltre, geni come PavSVP hanno una funzione di controllo della dormienza e della fioritura.

Nonostante i progressi, persistono sfide specifiche per le diverse specie di ciliegio. Mentre la ricerca si concentra principalmente su ciliegio dolce diploide, il miglioramento del ciliegio tetraploide, come il ciliegio cinese, è ostacolato dalla complessità genomica.

Tuttavia, recenti analisi di sequenze genomiche offrono delle possibilità per superare le limitazioni di questa specie, come la dimensione del frutto, la consistenza morbida e la breve durata di conservazione. Infine, l'integrazione di approcci multi-omici e la costruzione di un pangenoma interspecifico potrebbero rivoluzionare la ricerca e l’innovazione varietale, permettendo di individuare le regioni genomiche, i geni e i meccanismi molecolari coinvolti nel determinismo genetico dei caratteri di interesse.

L'analisi comparativa tra specie del genere Prunus permetterebbe, inoltre, di trasferire le conoscenze, accelerando così il miglioramento genetico non solo per il ciliegio, ma anche per altre colture/specie. Le informazioni saranno integrate e guideranno le strategie di breeding per ottenere varietà migliorate: resilienti, di alta qualità e adatte alle future esigenze del mercato.

Fonte: Liu, Z., Bernard, A., Wang, Y., Dirlewanger, E., & Wang, X. (2024). Genomes and integrative genomic insights into the genetic architecture of main agronomic traits in the edible cherries. Horticulture Research, uhae269. UNCORRECTED MANUSCRIPT. https://doi.org/10.1093/hr/uhae269.
Immagine: SL Fruit Service

Andrea Giovannini
Università di Bologna (IT)

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