Le piante regolano costantemente la propria chimica interna per crescere, svilupparsi e sopravvivere in ambienti spesso ostili.
Uno degli strumenti biochimici più importanti a loro disposizione è la glicosilazione, un processo attraverso il quale molecole di zucchero vengono aggiunte ad altri composti.
Questa modifica può alterare profondamente la stabilità, l’attività, il trasporto e l’accumulo di ormoni e metaboliti secondari, consentendo alle piante di modulare finemente la crescita e di rispondere in modo efficace a stress ambientali come siccità o attacchi patogeni.
Gli enzimi responsabili di questo processo sono le glicosiltransferasi (GT) e, tra queste, le UDP-glicosiltransferasi (UGT) rappresentano il gruppo più numeroso e diversificato nel regno vegetale.
Le UGT sono codificate da grandi famiglie geniche: molte specie vegetali possiedono ben oltre un centinaio di geni UGT, a testimonianza della loro importanza funzionale e diversità.
Questi geni agiscono in modo coordinato regolando l’equilibrio ormonale, il metabolismo secondario, i meccanismi di detossificazione e le risposte antiossidanti.
Sebbene le UGT siano state ampiamente studiate in piante modello e in colture di grande interesse agronomico, il loro ruolo nel ciliegio dolce era rimasto finora poco conosciuto.
In questo studio, i ricercatori hanno realizzato la prima caratterizzazione genomica completa della famiglia UGT nel ciliegio dolce, identificando 235 geni PavUGT distribuiti in modo disomogeneo sugli otto cromosomi della specie.
Sulla base delle loro sequenze, questi geni sono stati raggruppati in 18 sottofamiglie filogenetiche, rivelando sia caratteristiche conservate condivise con altre piante, sia espansioni specifiche del ciliegio.
Le analisi di sintenia comparativa con specie come Arabidopsis, fragola, melo, pesco e pero hanno inoltre evidenziato la presenza di blocchi genomici conservati e di regioni evolutesi in modo specifico nel corso della diversificazione delle specie.
Per chiarire il ruolo funzionale di questi geni, gli autori hanno analizzato il loro profilo di espressione in condizioni di stress da ristagno idrico, una situazione che riduce drasticamente la disponibilità di ossigeno per le radici e rappresenta una seria minaccia per gli alberi da frutto.
L’analisi trascrittomica ha mostrato che numerosi geni PavUGT rispondono in modo marcato all’allagamento: 36 geni risultano fortemente indotti, mentre 13 vengono repressi, indicando un coinvolgimento centrale di questa famiglia genica nei meccanismi di adattamento allo stress.
Tra i geni analizzati, PavUGT10 si è distinto come particolarmente interessante ed è stato dimostrato che esso è localizzata nel nucleo cellulare.
Per verificarne la funzione, PavUGT10 è stato sovraespresso in piante di Arabidopsis.
In seguito a un periodo prolungato di sommersione in condizioni di buio, seguito da una fase di recupero, le piante transgeniche hanno mostrato una sopravvivenza nettamente superiore (70–75%) rispetto alle piante selvatiche (25%).
Questa maggiore tolleranza è risultata associata a un miglioramento di diversi parametri fisiologici: aumento dell’attività degli enzimi antiossidanti, maggiore accumulo di prolina (una molecola protettiva), riduzione dei danni alle membrane cellulari e minore accumulo di specie reattive dell’ossigeno.
Nel complesso, questi risultati indicano che PavUGT10 contribuisce in modo significativo a migliorare la capacità delle piante di gestire lo stress ossidativo e di riprendersi dopo condizioni di allagamento.
In conclusione, questo lavoro identifica le UGT come attori chiave nello sviluppo e nella resilienza allo stress del ciliegio dolce e individua PavUGT10 come un candidato promettente per il miglioramento genetico della tolleranza al ristagno idrico.
Fonte: JOUR, Comprehensive analysis of sweet cherry UDP-glycosyltransferases and functional validation of PavUGT10 for improving submergence tolerance, Usman, Muhammad, Manzoor, Muhammad Aamir, Wang, Li, Sun, Wanxia, An, Xiaojuan, Sun, Zixing, Yu, Fei, Liu, Ruie, Zhang, Caixi, Plant Physiology and Biochemistry, 229, 110503, 2025, 2025/12/01/0981-9428 https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2025.110503
Fonte immagine: Cab Massari
Melissa Venturi
Università di Bologna
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