Frutti dolci o amari? La risposta è nel genoma

Quante verità e quante storie sono scritte nel genoma delle piante? Molte devono essere ancora lette ma su alcune specie la ricerca scientifica è riuscita a far luce recuperando indicazioni preziose per conoscerle meglio e per riuscire a migliorarle.

È successo così per il mandorlo e per il pesco. 

Un team internazionale guidato da ricercatori del Center for Research in Agricultural Genomics (CRAG) dell’IRTA, l’Istituto di Ricerca della Catalogna, ha sequenziato il genoma di una varietà di mandorlo e lo ha confrontato con il genoma del pesco. Il confronto dettagliato di entrambi i genomi ha consentito di comprendere la loro evoluzione e ha rivelato il ruolo chiave svolto dagli elementi mobili del genoma, i trasposoni, nella diversificazione delle specie.

Secondo i ricercatori il movimento dei trasposoni potrebbe essere anche all’origine delle differenze dei loro frutti, che possono avere sapore amaro o dolce.

I trasposoni sono frammenti di DNA con la capacità di cambiare posizione all’interno di un genoma e proliferare, saltando da un cromosoma all’altro e occupando gran parte del genoma. In questo processo, questi elementi genetici mobili possono creare mutazioni, influenzando così la regolazione genica.

Il mandorlo e il pesco sono due specie di alberi conosciute, entrambe fonte di sostentamento per gli esseri umani da migliaia di anni. Apparentemente questi alberi e i loro frutti sono molto diversi ma entrambe le specie appartengono al genere Prunus e sono geneticamente molto simili, al punto che possono essere incrociate e da loro si possono ottenere ibridi fertili.

Il confronto tra il genoma della varietà di mandorlo “Texas” – il cui sequenziamento ha coinvolto il Centro Nacional de Análisis Genómico (CNAG-CRG), parte del Center for Genomic Regulation (CRG) – e il genoma del pesco fa risalire la divergenza delle due specie a sei milioni di anni fa. I risultati confermano l’ipotesi che esistesse un antenato comune delle due specie di Prunus nel centro dell’Asia e che la separazione delle due specie sia stata determinata dall’innalzamento del massiccio dell’Himalaya. Questo fenomeno geologico avrebbe creato due diversi percorsi evolutivi collocando le due popolazioni di Prunus in habitat e climi totalmente diversi: il mandorlo nell’arida steppa dell’Asia centrale e il pesco nei climi subtropicali dell’Est, l’attuale Cina meridionale.

I risultati dell’analisi del genoma del mandorlo e del pesco hanno evidenziato che circa il 37% del loro genoma è costituito da trasposomi e che alcuni dei geni che svolgono un ruolo chiave nella differenziazione di entrambe le specie sono influenzati dalla presenza di questi elementi.

Non solo. La maggior parte delle specie di Prunus ha un seme amaro e tossico, sebbene ci sia un gruppo di varietà di mandorlo che produce una mandorla dolce, un aspetto che è stato fondamentale nella loro domesticazione e che ha portato al successo di questa varietà nel mondo agricolo ed economico.

Studi precedenti avevano già identificato alcuni geni responsabili della sintesi del composto che rende amari e tossici questi semi: l’amigdalina. Ora, il team del CRAG ha scoperto che nelle colture di mandorli dolci almeno uno di questi geni coinvolti nella sintesi dell’amigdalina è influenzato dai trasposoni, suggerendo un ruolo chiave non solo nella diversificazione del mandorlo e del pesco, ma anche nella variazione genetica che si verifica all’interno della stessa specie (mandorla amara e mandorla dolce).

Queste ricerche consentiranno di individuare varietà più produttive e più resistenti alle malattie e anche di escludere le varietà che producono più facilmente mandorle amare.

Lo studio è stato guidato da Pere Arús, ricercatore dell’IRTA presso il CRAG, che aveva preso parte anche al progetto di sequenziamento del genoma del pesco nel 2013. Un articolo è stato pubblicato lo scorso 16 settembre sulla rivista scientifica The Plant Journal.