Metaboliti secondari nelle gemme: un indizio della ripresa vegetativa

La fine dell’endo-dormienza e l'inizio dello sviluppo ontogenetico sono eventi che non sono facilmente osservabili durante il monitoraggio delle fasi fenologiche. Queste attività, infatti, si verificano spesso diverse settimane prima della comparsa di segni evidenti nelle gemme.

Pertanto, la conoscenza dei cambiamenti nella concentrazione di alcune molecole chiave all’interno delle gemme può portare ad una migliore comprensione della fase fenologica che precede l'inizio delle trasformazioni osservabili. In effetti, l'importanza dell'acido abscissico (ABA) nelle risposte delle piante a varie forme di stress abiotico, così come la correlazione tra l'accumulo di saccarosio e la maggiore tolleranza alle basse temperature, sono già stati stabiliti nella letteratura scientifica.

Tuttavia, le conoscenze sul significato fisiologico di altri metaboliti secondari, in particolare nel contesto delle piante di ciliegio, sono limitate. Questo studio mostra i risultati di nove anni di misure di composti identificati nelle gemme di piante cv. "Summit". 

Questi metaboliti sono potenzialmente in grado di fungere da marcatori per la precisa tempistica del rilascio dell'endo-dormienza, che avviene quando la pianta accumula le ore di freddo necessarie, e l'inizio dello sviluppo ontogenetico della gemma. I metaboliti esaminati in questo studio comprendono crisina, acido arabico, acido pentoso, saccarosio e acido abscissico.

I ricercatori della Humboldt-University di Berlino, in Germania, hanno scoperto una forte correlazione tra i livelli di crisina e il contenuto d'acqua nelle foglie, che hanno mostrato un andamento simile sia durante l’autunno precedente il germogliamento che durante la fase di sviluppo ontogenetico.

Dopo lo stadio di "gemma gonfia", il contenuto d'acqua al momento dell’apertura della gemma è aumentato da 60% a circa l'80%. Contemporaneamente si è verificata una diminuzione del contenuto di crisina. Entrambe le misure sono potenzialmente in grado di fungere da indicatori appropriati per lo sviluppo ontogenetico.

I livelli di acido arabico sono aumentati notevolmente dopo lo sviluppo ontogenetico, ma considerato che nelle fasi precedenti la sua concentrazione è rimasta pressoché invariata, non si presta ad essere adottato come indicatore.

Invece, l'utilizzo dell'acido pentoso come metabolita potrebbe servire come mezzo appropriato per identificare entrambi gli stadi pre-fioritura. Tuttavia, non sarebbe sufficiente per caratterizzare la fase di eco-dormienza a causa dei suoi livelli costantemente bassi durante questo periodo.

Il saccarosio ha avuto il picco di concentrazione durante il periodo di eco-dormienza e ha mostrato una notevole associazione con la temperatura dell'aria, avvalorando così la sua funzione crio-protettiva durante questa particolare fase. La concentrazione di ABA ha raggiunto i livelli più alti durante la fase di endo-dormienza e successivamente è diminuita durante la fase di eco-dormienza.

Per facilitare l'avanzamento di modelli fenologici basati sulla fisiologia, è indispensabile disporre di un registro completo della produzione di metaboliti che copra più anni. Questo studio consente di valutare le fluttuazioni durante diverse annate nel contenuto di metaboliti e, se necessario, di stabilire associazioni con i fattori ambientali.

Tuttavia, la presenza di questi metaboliti non fornisce informazioni sufficienti per caratterizzare accuratamente la fase di eco-dormienza nei modelli fenologici. Ciò è dovuto ai livelli costantemente bassi di acido arabico e acido pentoso, nonché ai livelli costantemente elevati di crisina e saccarosio osservati durante questo periodo.

Di conseguenza, questi risultati convalidano esclusivamente la modulazione dell'attività biologica nelle gemme durante il periodo invernale. Sebbene sia evidente che l'ABA ha uno spostamento temporale distinto in seguito al rilascio dell'endo-dormienza, emerge come il metabolita principale responsabile della fase di eco-dormienza.

Fonte: Götz, K.-P.; Chmielewski, F.-M. Metabolites That Confirm Induction and Release of Dormancy Phases in Sweet Cherry Buds. Metabolites 2023, 13, 231. https://doi.org/10.3390/metabo13020231.

Melissa Venturi
Università di Bologna (IT)

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