Identificazione di geni coinvolti nell'accumulo di antiossidanti nel frutto di pomodoro mediante l'uso di risorse genetiche e genomiche

Il frutto di pomodoro (S. lycopersicon Mill.) rappresenta un’importante componente nella dieta mediterranea, grazie alle sue proprietà organolettiche e al contenuto in nutrienti. Tra le molecole con proprietà nutrizionale, crescente è l’interesse in quelle ad attività antiossidante, come carotenoidi, acido ascorbico e composti fenolici, per il loro ruolo nella prevenzione di malattie cardiovascolari e alcuni tipi di cancro. Variazioni consistenti nel contenuto di antiossidanti nel frutto possono essere influenzate sia dal genotipo che da situazioni di stress, in particolare quello idrico. Nelle specie selvatiche di pomodoro sono state individuate diverse caratteristiche di interesse, tra le quali alta qualità dei frutti e tolleranza a stress biotici ed abiotici. Tuttavia, le specie selvatiche sono state finora utilizzate principalmente come fonte di geni di resistenza a malattie ed insetti. Limitato è stato il loro uso come fonti di geni utili per il miglioramento genetico di caratteri a base genetica complessa, quali qualità della bacca e adattamento a stress abiotici. Attualmente, le risorse genomiche disponibili per il pomodoro, tra cui le informazioni che derivano dal progetto di sequenziamento del genoma e la disponibilità di diverse piattaforme per l'analisi trascrittomica, consentono di identificare anche geni candidati per il controllo di caratteri quantitativi. Nel presente lavoro, il chip Combimatrix 90K TomatArray 1.0 è stato impiegato per l'analisi comparativa di geni differenzialemente espressi nel frutto di pomodoro tra la specie coltivata e la specie selvatica Solanum pennellii, quest'ultima caratterizzata da un elevato contenuto di antiossidanti nel frutto. Ciò allo scopo di studiare i meccanismi di regolazione genetica di processi metabolici associati alla sintesi acido ascorbico e fenilpropanoidi nel frutto. In particolare, tale analisi ha consentito la quantizzazione degli mRNA nei frutti di genotipi con un diverso contenuto di tali sostanze ed allevati in regime di ridotto apporto idrico. In base all’annotazione funzionale, alle risultanze ottenute dalla classificazione per gene ontology, al clustering gerarchico e allo sviluppo di network co-regolativi, alcuni sottoinsiemi di trascritti che mostrano espressione differenziale sono stati utilizzati per sviluppare modelli regolativi del contenuto in antiossidanti del frutto. In questo modo è stato possibile ipotizzare interazioni tra la percezione e la trasduzione dello stress, da un lato, e la biosintesi dell’etilene e il metabolismo degli antiossidanti dall’altro. I trascritti chiave sono stati validati mediante approcci di qPCR. Attualmente è in corso la caratterizzazione funzionale dei geni candidati. Infine, la caratterizzazione strutturale di tali geni in risorse genetiche differenti consentirà di identificare nuovi alleli da utilizzare per l’ottenimento di varietà di pomodoro ad elevato contenuto di antiossidanti mediante selezione assistita da marcatori molecolari.