Il ciliegio cinese, Prunus pseudocerasus, è una coltura importante in Cina, con una storia di coltivazione che risale a migliaia di anni fa. Tuttavia, un fattore limitante nella sua diffusione commerciale su larga scala è la scarsa durezza del frutto, che ne riduce la capacità di trasporto su lunghe distanze.
Grazie a recenti studi, i ricercatori sono riusciti ad ottenere un'analisi dettagliata del genoma del ciliegio cinese, aprendo la strada a nuove possibilità per il miglioramento genetico di questa specie e per la sua più ampia diffusione.
Il sequenziamento del genoma tetraploide del ciliegio cinese è stato realizzato utilizzando tecnologie di sequenziamento di ultima generazione, come PacBio HiFi e Oxford Nanopore, che hanno permesso di ottenere un genoma di riferimento ad alta risoluzione.
La principale difficoltà nel sequenziamento di questa specie risiedeva nella sua natura tetraploide ed altamente eterozigote. Con il nuovo genoma risolto per aplogruppi, i ricercatori hanno potuto analizzare dettagliatamente la struttura genomica della specie.
Dall'analisi filogenetica e genomica, è emerso che Prunus pseudocerasus è una specie autotetraploide stabile, derivata da un evento di duplicazione genomica avvenuto circa 139,96 milioni di anni fa.
Comparando il genoma del ciliegio cinese con quello di altre specie del genere Prunus, come il ciliegio dolce (Prunus avium) e il ciliegio selvatico (Prunus pusilliflora), si è osservato che le due specie si sono separate circa 18,34 milioni di anni fa. Tuttavia, una delle differenze principali tra queste specie riguarda la consistenza del frutto: Prunus pseudocerasus ha frutti molto più morbidi rispetto a quelli del ciliegio dolce.
Immagine 1. Fonte: Songtao Jou.
Lo studio ha dimostrato che questa differenza nella consistenza è legata alla composizione della parete cellulare. Nel caso del ciliegio cinese, la parete cellulare del frutto contiene quantità inferiori di cellulosa, emicellulosa e pectina rispetto a quella del ciliegio dolce, soprattutto durante la fase di maturazione.
Questa differenza è stata collegata all'attività di specifici geni coinvolti nella sintesi della pectina, in particolare “GalAK-like” e “Stv1”, due geni chiave individuati nell'analisi comparativa tra il genoma del ciliegio cinese e quello del ciliegio dolce.
I ricercatori hanno scoperto che la sovraespressione di questi due geni porta ad un aumento significativo della durezza del frutto. In particolare, l'aumento dell'attività di GalAK-like e Stv1 porta ad un accumulo di protopectina, che è un precursore della pectina.
La pectina è un componente fondamentale della parete cellulare e la sua presenza conferisce rigidità e resistenza al frutto. Esperimenti di trasformazione transiente hanno confermato che l'incremento dell'espressione di questi geni aumenta la durezza del frutto.
Pertanto, questo studio pone una base importante per la conoscenza dei meccanismi genetici coinvolti, ed allo stesso tempo offre informazioni utili per il miglioramento genetico del ciliegio cinese, aprendo nuove possibilità per la selezione di varietà con frutti più duri e resistenti.
In conclusione, lo studio del genoma del ciliegio cinese ha fornito importanti informazioni sulle basi genetiche della durezza del frutto, offrendo nuove prospettive per il miglioramento genetico. Inoltre, la comprensione dei meccanismi molecolari alla base di importanti caratteristiche di qualità come la consistenza del frutto consentirà ai breeder di sviluppare varietà di ciliegio cinese con migliorata capacità di resistenza al trasporto.
Fonte: Jiu S, Lv Z, Liu M, Xu Y, Chen B, Dong X, Zhang X, Cao J, Manzoor MA, Xia M, Li F, Li H, Chen L, Zhang X, Wang S, Dong Y, Zhang C. (2024). Haplotype-resolved genome assembly for tetraploid Chinese cherry (Prunus pseudocerasus) offers insights into fruit firmness. Horticulture Research 8,11(7): uhae142. https://doi.org/10.1093/hr/uhae142.
Immagine:
Andrea Giovannini
Università di Bologna (IT)
13 mar 2024
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