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La sensibilità alle basse temperature rappresenta una delle principali limitazioni alla coltivazione del pomodoro (Solanum lycopersicum L.), con conseguenze negative su crescita, produttività e qualità del frutto. L’apporto della genetica, però, apre a nuove prospettive. In particolare verso la possibilità di ottenere varietà di pomodoro resistente al freddo.
In particolare, da uno studio condotto da un team di ricercatori della Cina, è emerso il ruolo cruciale del gene SlAN2 nel migliorare la resistenza al freddo della coltura attraverso la regolazione del metabolismo glicolitico e dell’acido ascorbico.
Pomodoro resistente al freddo: un passo avanti nella genetica vegetale
Noti per il loro coinvolgimento nella risposta delle piante agli stress abiotici, inclusa l’esposizione a temperature rigide, gli antociani sono metaboliti secondari con proprietà antiossidanti e fotoprotettive. Nel pomodoro, questi metaboliti possono essere sintetizzati da SlAN2, un metabolita con proprietà antiossidanti e fotoprotettive. Da qui il lavoro di ricerca che ha testato l’efficacia del gene SlAN2, mettendo a confronto linee transgeniche di pomodoro con sovraespressione di SlAN2 (A189) e linee selvatiche (WT).
I semi di pomodoro sono stati seminati in vassoi con un substrato misto di torba, vermiculite e perlite (2:1:1) e coltivati in un’incubatrice con un ciclo luce-buio di 16/8 ore a 25 °C, fino alla comparsa di quattro foglie vere. Una volta raggiunto lo stadio di sei foglie, le piantine sono state trasferite in vasi e sottoposte a stress da freddo a 4 °C. Successivamente, a 9 e 24 ore dall’esposizione, sono stati prelevati i campioni di foglie. Per garantire risultati affidabili, sono state eseguite più repliche per ciascun gruppo di pomodori, per poi congelare in azoto liquido i campioni ottenuti e conservarli a -80 °C per le successive analisi genetiche e metaboliche.
L’analisi condotta attraverso tecniche di trascrittomica e metabolomica ha rivelato che, dopo 24 ore a 4 °C, le linee transgeniche presentavano livelli più elevati di antociani, esosi e acido ascorbico.
I geni differenzialmente espressi correlati allo stress da freddo nelle linee WT e A189 a diverse durate di stress da freddo. (a) Diagramma venoso dei diversi confronti di DEG nelle piante WT sotto stress da freddo per 0 h, 9 h e 24 h. (b) Diagramma venoso dei diversi confronti di DEG nelle linee A189 sotto stress da freddo per 0 h, 9 h e 24 h. Fonte: Science Direct
I risultati: pomodori più forti e resistenti
Lo studio ha evidenziato che l’espressione di SlAN2 porta alla riduzione dell’attività glicolitica attraverso la downregulation di geni chiave come la fosfofruttochinasi (PFK) e la piruvato chinasi (PK). Ciò si traduce in un accumulo di esosi, che svolgono un duplice ruolo: da un lato riducono il potenziale osmotico delle cellule, abbassandone il punto di congelamento, dall’altro forniscono substrati per la sintesi dell’acido ascorbico. I test hanno inoltre dimostrato che l’attività degli enzimi antiossidanti (APX, CAT) nelle linee A189 risulta significativamente più alta rispetto alle piante di pomodoro selvatico WT, segnalando una maggiore resistenza allo stress ossidativo e un miglior equilibrio di resistenza. Inoltre, il più basso contenuto di MDA (marker di danno cellulare) nei pomodori A189, suggerisce una maggiore integrità delle membrane cellulari. Ancora più rilevante, il dato emerso dall’osservazione dello stato delle foglie dopo un’esposizione prolungata al freddo: dopo 24 ore, infatti, le piante geneticamente modificate mostravano solo una lieve flessione delle foglie, senza segni evidenti di danno, a fronte delle piante WT che, al contrario, risultavano gravemente arricciate e con evidenti segni di necrosi.
Un futuro più resiliente per la coltivazione del pomodoro
I risultati ottenuti nel corso della sperimentazione aprono a interessanti prospettive per la coltivazione del pomodoro resistente a climi freddi o in ambienti protetti, come le serre invernali. La possibilità di selezionare varietà con una maggiore espressione di SlAN2 potrebbe offrire un vantaggio competitivo agli agricoltori, riducendo le perdite di produzione dovute al freddo e migliorando la qualità del raccolto. Ora occorreranno ulteriori ricerche per approfondire il ruolo di SlAN2 nella regolazione di altri meccanismi di adattamento al freddo e valutare la sua interazione con altri fattori di trascrizione. Inoltre, sarà fondamentale analizzare le possibili implicazioni della sovraespressione di SlAN2 sulla crescita complessiva della pianta, bilanciando resistenza al freddo e produttività.
Quello che è indubbio è la rilevanza di questo studio: una solida base per il miglioramento genetico e l’ampliamento del panorama varietale di questa coltura.
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Ilaria De Marinis
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