La maturazione nei frutti non climaterici come la ciliegia (Prunus avium), comporta complessi cambiamenti genetici ed epigenetici influenzati dai fitormoni. L'acido abscissico (ABA) gioca un ruolo fondamentale in questo processo, in particolare nella regolazione della produzione di pigmenti, nell'ammorbidimento dei frutti e nell'accumulo di zuccheri.
In un recente studio, i ricercatori hanno esplorato come l'ABA modula questi processi di maturazione a livello genetico ed epigenetico attraverso l'analisi del sequenziamento dell'RNA (RNA-seq) e del sequenziamento bisolfito dell'intero genoma (WGBS).
L'analisi RNA-seq ha fornito una visione completa dei cambiamenti nell'espressione genica durante la maturazione dei frutti in risposta all'ABA. Lo studio ha rilevato una sovra-rappresentazione di geni associati alla risposta all'ABA, al metabolismo secondario e alla sintesi degli zuccheri.
Queste modifiche genetiche supportano le principali caratteristiche della maturazione, come lo sviluppo del colore dei frutti e l'accumulo di “marcatori di maturazione” come carotenoidi e antociani. In particolare, i geni relativi al catabolismo del carotene, che contribuiscono alla ricca colorazione delle ciliegie mature, hanno mostrato un’attivazione trascrizionale significativa.
L'analisi ha anche evidenziato il ruolo degli enzimi che modificano lo xyloglucano, associati al rimodellamento della parete cellulare durante la maturazione, suggerendo che l'ABA influenzi la consistenza dei frutti attraverso questi percorsi.
Parallelamente, l'analisi WGBS ha rivelato che il trattamento con ABA porta ad una ipometilazione del DNA nelle regioni promotrici di specifici geni. Questo cambiamento epigenetico è particolarmente evidente nei geni coinvolti nel catabolismo del carotene e nella biosintesi delle citochinine.
Lo stato di ipometilazione in queste regioni è cruciale poiché facilita l'attivazione trascrizionale di questi geni, contribuendo ulteriormente al processo di maturazione. Lo studio ha anche identificato variazioni nella metilazione in geni che codificano membri delle famiglie Aux/IAA e ARF, noti per essere coinvolti nelle vie di segnalazione delle auxine, indicando una rete regolatoria più ampia.
Il ruolo dell'ABA si estende oltre la semplice attivazione genica; esso si integra con altre vie ormonali, creando una complessa rete che regola finemente il processo di maturazione. Lo studio ha rilevato che i geni che codificano per enzimi coinvolti nella biosintesi delle citochinine presentano modelli di metilazione alterati dopo il trattamento con ABA.
Le citochinine interagiscono con l'ABA per modulare vari aspetti della maturazione. Questa interazione suggerisce un equilibrio delicato orchestrato dalla segnalazione di ABA e delle citochinine, critico per il corretto sviluppo e maturazione delle ciliegie.
I risultati di questo studio sottolineano il ruolo multiplo dell'ABA nella maturazione dei frutti non climaterici. L'ABA non solo innesca cambiamenti trascrizionali significativi, ma induce anche modifiche epigenetiche che, insieme, coordinano i complessi cambiamenti fisiologici durante la maturazione. Comprendere questi meccanismi fornisce preziose informazioni sul controllo ormonale dello sviluppo dei frutti e apre potenziali vie per migliorarne la qualità attraverso interventi mirati.
Fonte: Kuhn, N. et al. (2024). RNA-Seq and WGBS Analyses During Fruit Ripening and in Response to ABA in Sweet Cherry (Prunus avium) Reveal Genetic and Epigenetic Modulation of Auxin and Cytokinin Genes. Journal of Plant Growth Regulation, 1-23. https://doi.org/10.1007/s00344-024-11340-9.
Immagine: SL Fruit Service
Andrea Giovannini
Università di Bologna (IT)
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