Il cambiamento climatico sta modificando profondamente la cerasicoltura, aumentando la frequenza di eventi di stress abiotici, come ondate di calore, salinità e siccità, che compromettono la crescita vegetativa, la produttività e la qualità dei frutti.
La comprensione dei meccanismi molecolari che consentono al ciliegio dolce di adattarsi a condizioni ambientali sfavorevoli rappresenta un passaggio fondamentale, anche per lo sviluppo di strategie di miglioramento genetico.
Un recente studio ha realizzato la prima caratterizzazione genomica completa delle famiglie geniche HSP70 e HSP90 (Heat Shock Proteins) nel ciliegio dolce, evidenziandone struttura, organizzazione evolutiva e ruolo nella risposta agli stress ambientali.
Le proteine HSP costituiscono una delle principali classi di chaperoni molecolari presenti negli organismi viventi.
La loro funzione consiste nel favorire il corretto ripiegamento delle proteine neo-sintetizzate, prevenire l'accumulo di proteine denaturate e mantenere l'omeostasi cellulare durante condizioni di stress.
Attraverso un'analisi dell'intero genoma, i ricercatori hanno identificato 17 geni appartenenti alle due principali famiglie: 11 geni HSP70 e 6 geni HSP90.
Questi risultano distribuiti su sei degli otto (n = 8) cromosomi del ciliegio dolce e presentano caratteristiche strutturali fortemente conservate all'interno delle rispettive sottofamiglie, mostrando un’elevata conservazione evolutiva.
L'analisi filogenetica ha inoltre permesso di suddividerli in tre gruppi principali condivisi con le corrispondenti famiglie di Arabidopsis e frumento, suggerendo che tali geni abbiano mantenuto funzioni biologiche essenziali durante l'evoluzione delle specie vegetali.
L'analisi delle regioni promotrici ha evidenziato un'elevata abbondanza di elementi regolatori associati alla risposta a luce, siccità, temperatura e fitormoni quali acido abscissico, acido salicilico, jasmonati e gibberelline.
La diversa distribuzione di questi elementi suggerisce che ciascun gene possa essere regolato in maniera specifica in funzione del tipo di stress o dello stadio di sviluppo della pianta, contribuendo così a una risposta adattativa altamente specializzata.
L'espressione dei geni è stata successivamente analizzata in differenti organi di 'Gisela 6'.
I risultati mostrano una marcata specificità tessutale: numerosi geni HSP70 risultano maggiormente espressi nei fusti, mentre diversi HSP90 presentano livelli più elevati nelle foglie mature.
Alcuni geni, tra cui PavHSP70-3 e PavHSP90-5, mostrano invece un'espressione costitutiva in tutti gli organi esaminati, indicando un possibile ruolo nel mantenimento delle normali funzioni cellulari oltre che nella risposta agli stress.
Le prove sperimentali condotte mediante qRT-PCR hanno confermato che numerosi geni vengono rapidamente attivati in seguito a esposizione a 37 °C o a stress salino (150 mM NaCl).
In particolare, PavHSP70-5, PavHSP70-3 e soprattutto PavHSP90-5 hanno mostrato una marcata induzione trascrizionale, indicando il loro possibile coinvolgimento diretto nei meccanismi di protezione cellulare.
Parallelamente è stato osservato un progressivo accumulo di sodio nelle radici e nelle foglie durante il trattamento salino, confermando la correlazione tra intensità dello stress e risposta trascrizionale dei geni HSP.
Ulteriori esperimenti di localizzazione cellulare hanno dimostrato che PavHSP70-1, PavHSP70-3 e PavHSP90-5 sono localizzati prevalentemente nella membrana plasmatica, posizione strategica per percepire e trasdurre i segnali di stress ambientale.
Nel complesso, lo studio fornisce una base genomica per comprendere il funzionamento delle proteine HSP nel ciliegio dolce.
L'identificazione dei geni maggiormente responsivi agli stress termici e salini, insieme alla ricostruzione delle loro reti di regolazione e interazione, rappresenta un’interessante risorsa genomica per futuri programmi di breeding orientati allo sviluppo di cultivar maggiormente resilienti ai cambiamenti climatici.
Fonte: Liu, A., et al. (2026). Genome-Wide Characteristics and Responsive Expression of HSP Family Genes in Sweet Cherry (Prunus avium L.). Russian Journal of Plant Physiology, 73(2), 87. https://doi.org/10.1134/S102144372560686X
Fonte immagine: Stefano Lugli
Andrea Giovannini
Dottore di Ricerca in Scienze e Tecnologie Agrarie, Ambientali e Alimentari - Arboricoltura Generale e Coltivazioni Arboree, Università di Bologna, IT
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