Melanzana, uno studio svela l'atlante completo dei geni

È stata pubblicata sulla prestigiosa rivista Nature Communications una ricerca che descrive per la prima volta l'atlante completo dei geni (pangenoma) e dei caratteri di interesse agronomico (panfenoma) della melanzana (Solanum melongena).

Lo studio, frutto di una collaborazione internazionale che coinvolge 24 ricercatori e ricercatrici di 7 Paesi, è stato coordinato da Lorenzo Barchi, docente del Dipartimento di Scienze Agrarie, Forestali e Alimentari (Disafa) dell'Università di Torino, Björn Usadel del Centro di Ricerca di Jülich e dell'Università Heinrich Heine di Düsseldorf (Germania) e Giovanni Giuliano dell'Agenzia Nazionale per le Nuove Tecnologie, l'Energia e lo Sviluppo Economico Sostenibile (Enea).

La ricerca

Per ottenere un quadro completo della diversità genetica e fenotipica della melanzana, il team ha selezionato 368 varietà rappresentative della specie, includendo i progenitori selvatici Solanum incanum e Solanum insanum. Le sequenze genomiche di queste accessioni sono state analizzate insieme a 218 tratti di interesse agronomico, tra cui resistenza a stress biotici e abiotici e composizione metabolica del frutto, attraverso prove in campo condotte in Spagna, Italia e Turchia.

Le analisi bioinformatiche avanzate hanno permesso di identificare un genoma "core" di circa 16.300 famiglie geniche, comuni a tutte le varietà, e 4mila famiglie geniche "dispensabili", presenti solo in alcune. Alcuni tratti si sono mostrati stabili in tutti gli ambienti di prova, mentre altri hanno evidenziato una forte influenza delle condizioni ambientali.

"Questo lavoro rappresenta una pietra miliare: non solo riscrive la storia del miglioramento genetico della melanzana, ma apre nuove prospettive per la sua selezione futura - afferma Lorenzo Barchi, professore e coordinatore del progetto per l'Università di Torino - .Abbiamo identificato oltre 3mila associazioni tra tratti e regioni genomiche, individuando per molte di esse le mutazioni del Dna responsabili. Nel lavoro descriviamo in particolare tre esempi significativi: la formazione delle spine, la resistenza al fungo Fusarium oxysporum e il contenuto di acidi isoclorogenici nel frutto, composti antiossidanti di grande interesse nutrizionale".

Le informazioni genetiche e fenotipiche generate costituiscono un archivio di riferimento unico a livello mondiale, che consentirà di accelerare lo sviluppo di nuove varietà più produttive, resistenti e sostenibili. Tutti i dati genomici e le varietà analizzate nello studio sono pubblicamente accessibili, a sostegno di una ricerca aperta e condivisa.

La domesticazione della melanzana

La ricerca prende avvio da una collezione mondiale di oltre 3.400 varietà di melanzane e dei loro progenitori selvatici.

L'analisi di questo straordinario patrimonio genetico ha permesso di ricostruire la storia della domesticazione della specie in India e nel Sud Est asiatico, e di seguirne la diffusione lungo le rotte commerciali antiche che collegavano il Medio Oriente, l'Europa e l'Estremo Oriente.

Le analisi hanno rivelato come la selezione operata dall'uomo e dall'ambiente abbia modellato nel tempo i caratteri morfologici e produttivi della specie. Ad esempio, le varietà asiatiche hanno mantenuto il colore della buccia non viola e le foglie spinose dei progenitori selvatici, mentre questi tratti si sono progressivamente attenuati nelle popolazioni diffuse in altre aree geografiche.

I prossimi passi

Le varietà saranno distribuite secondo un Accordo Standard di Trasferimento di Materiale (Smta), per garantire che i benefici economici derivanti da nuove varietà siano condivisi con i custodi originari delle risorse genetiche, in conformità con il Trattato Internazionale della Fao sulle Risorse Fitogenetiche per l'Alimentazione e l'Agricoltura.

"Questo approccio crea una situazione vantaggiosa per tutti: custodi, ricercatori, aziende sementiere e consumatori potranno trarre beneficio da una ricerca pubblica che valorizza la biodiversità e promuove l'innovazione sostenibile" sottolinea Barchi.

La costruzione del pangenoma e del panfenoma della melanzana rappresenta una tappa fondamentale per comprendere i meccanismi alla base della domesticazione, della diversità genetica e dell'adattamento ambientale. L'integrazione di dati genomici e fenotipici permetterà in futuro di orientare la selezione assistita da genoma (pangenome assisted breeding) per ottenere varietà più resilienti ai cambiamenti climatici e alle malattie, e con caratteristiche qualitative migliorate.