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martedì, 6 Dicembre 2022

Agrumi: la ricerca punta sul rosso

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Gli agrumi appartengono al genere Citrus, ma vi sono altri generi affini che presentano dei tratti simili agli agrumi, perché hanno una fonte genetica che li accomuna. Un esempio  di un carattere al tempo stesso  intrigante e facilmente riconoscibile è la colorazione rossa che caratterizza i germogli, i fiori e i frutti di alcune specie e che rappresenta un fattore attrattivo per gli insetti impollinatori. Questa pigmentazione è dovuta alla presenza delle antocianine, molecole antiossidanti che, naturalmente, mimano la risposta a stimoli esterni, quali le basse temperature, l’escursione termica tra il giorno e la notte e l’esposizione alla luce.  

Gli agrumi del CREA, un patrimonio culturale lungo oltre un secolo 

“Germoplasma” e “agrobiodiversità”, due parole apparentemente complesse che semplicemente racchiudono l’essenza della diversità vegetale in una realtà fisicamente confinata. Logisticamente, uno di questi luoghi è rappresentato dal CREA Centro di Ricerca Olivicoltura Frutticoltura Agrumicoltura (CREA OFA  da qui in poi n.d.r.) che, nella sua sede di Acireale (Catania), ospita una delle collezioni di germoplasma di agrumi più numerose d’Europa. Si tratta di oltre 700 esemplari tra specie più comunemente note, come arance, limoni, mandarini, cedri, pompelmi, e altre meno conosciute, filogeneticamente (la filogenesi è quella branca della genetica che studia l’evoluzione di una specie) diverse dal genere Citrus (come ad esempio Eremocitrus, Murraya, Microcitrus), ma anch’esse preziosissime, perché fonti di resistenze ad agenti patogeni che stanno minacciando l’agrumicoltura mondiale, quale il Greening. 

Il germoplasma è presente presso la sede e le aziende sperimentali del CREA OFA da oltre un secolo e continua ad essere incrementato grazie alla passione e alla dedizione di quanti, ieri come oggi, se ne prendono cura, lo osservano, lo studiano, lo caratterizzano sia fenotipicamente (ovvero esteticamente), sia dal punto di vista genetico, per capire quali sono i geni responsabili e come vengono trasmessi i caratteri da essi controllati. Il progetto RGV-FAO rappresenta una risorsa essenziale per mantenere e conservare al meglio questa agrobiodiversità. E, con questa finalità, vengono coltivati i rapporti con genetisti che lavorano presso enti pubblici e privati sparsi nel mondo anche per scambi di materiale di germoplasma, costantemente e opportunamente testato. 

Gli agrumi appartengono al genere Citrus, complesso e affascinante al tempo stesso. L’agrobiodiversità che ci circonda, quella che da “consumatori di agrumi” conosciamo meglio, è frutto di incroci naturali tutt’altro che semplici. Le specie di agrumi, quelle “vere” per eccellenza, da cui hanno avuto origine tutte le altre, sono principalmente il cedro, il mandarino, e il pummelo. Ciascuna specie, incrociandosi con le altre, ha dato vita a tutte le altre, definite “secondarie” o “derivate”, quali il limone, l’arancio dolce, l’arancio amaro, il pompelmo, la lima. Ad esempio, il limone deriva dall’incrocio tra il cedro e l’arancio amaro; invece dall’incrocio multiplo tra il mandarino e il pummelo derivano sia l’arancio dolce, sia l’arancio amaro.

È curioso e intrigante al tempo stesso il fatto che entrambi gli aranci, pur essendo figli degli stessi genitori, abbiano ereditato una combinazione di alleli (copie differenti dello stesso gene) diversi a tal punto da essere vocati a due destinazioni d’uso differenti: la prima, data la sua dolcezza (da cui ne deriva il nome), maggiormente indirizzata al consumo dei frutti, sia freschi che trasformati in succhi; il secondo invece è maggiormente utilizzato per le marmellate (il frutto) e come portinnesto, ovvero come pianta che pone le sue radici nel suolo (diversamente l’arancio dolce è utilizzato come nesto, innestato sul portinnesto).  

La pigmentazione antocianica rossa: un carattere diffuso tra Citrus e generi affini 

Oltre ai Citrus, altri generi affini dal punto di vista filogenetico presentano dei tratti fenotipici che ricordano gli agrumi, e questo succede perché hanno una fonte genetica che li accomuna. Nell’ambito dell’agrobiodiversità, un carattere intrigante e facilmente riconoscibile è la colorazione rossa che caratterizza i germogli, i fiori e i frutti di alcune specie. Questa pigmentazione è dovuta alla presenza delle antocianine, molecole antiossidanti che, naturalmente, mimano la risposta a stimoli esterni, quali le basse temperature, l’escursione termica tra il giorno e la notte, e l’esposizione alla luce. 

Gli agrumi sono piante sempreverdi, quindi non perdono mai le foglie, quindi sono i giovani germogli e, a seguire, i petali i primi tessuti che si colorano di rosso, più o meno intenso. Generalmente la colorazione rossa dei germogli è associata a quella dei petali e risulta più marcata nelle prime fasi di sviluppo; mano a mano che i germogli si estendono fino a formare delle foglie dalla lamina espansa e i petali si allungano fino all’apertura dei fiori, il colore rosso tende a diluirsi fino a perdersi del tutto, lasciando spazio al verde nelle foglie e al bianco dei petali.

Il cedro lascia in eredità germogli e petali rossi  

Non tutti gli agrumi si apprezzano per la colorazione rossa di germogli e petali; infatti, solo i “figli” del cedro ereditano questo carattere, e quindi, fondamentalmente la maggior parte delle varietà appartenenti ai limoni, alle lime e i cedri stessi. Diversamente, germogli e petali delle arance (unico agrume i cui frutti delle varietà Moro, Tarocco e Sanguinello risultano essere pigmentati) non sono mai colorati di rosso; questo si verifica perché né il mandarino, né il pummelo hanno questo carattere. Inoltre, generi molto prossimi ai Citrus, quali il Microcitrus (più comunemente noto come “limone caviale” e che tanto interesse sta riscuotendo tra i produttori, ma anche tra gli chef – la polpa, così minutamente corpuscolata in tante piccole sfere diversamente colorate a seconda della varietà, e acide, tanto da ricordare il limone), Citrus hystrix e Citrus latipes sono anch’essi caratterizzati da germogli e petali rossi.  

La colorazione di stami, stilo e stigma rappresenta una agrobiodiversità del tutto originale 

La pigmentazione dei fiori rappresenta un fattore attrattivo per gli insetti impollinatori; alcuni agrumi hanno dei bellissimi fiori dai petali più o meno colorati di rosso, altri nascondono questa intensa colorazione anche all’interno del fiore stesso, negli stami e nello stilo, manifestandosi in tutta la loro bellezza solo al momento dell’apertura del fiore. La colorazione rossa degli stami è esclusiva del cedro e di alcune varietà di Microcitrus, indipendentemente dall’effetto dei fattori esterni; diversamente la pigmentazione dello stilo è frequente in cedro e nei limoni, ma sembra essere dipendente dall’esposizione alla luce. Infatti, quando lo stilo protende di molto oltre la corolla fiorale, può assumere una colorazione violacea. Tra i tessuti fiorali fa eccezione lo stigma, la cui colorazione rossa è esclusiva dell’arancio Moro e di un suo ibrido, il Sunred. È possibile ipotizzare che la pigmentazione di stami e stilo sia un altro carattere ereditato dal cedro, diversamente la colorazione dello stigma è un tratto genotipo-specifico (piuttosto che specie-specifico). L’importanza di questo carattere è fondamentale perché, in quanto marcatore fenotipico, ci ha aiutato a ricostruire la paternità di una pianta, frutto di un incrocio dalla origine poco chiara. 

Polpa e buccia ricche in antocianine, un carattere variabile tanto tra le specie quanto durante lo sviluppo del frutto 

Quando questa colorazione rossa interessa la parte edibile della pianta, ovvero i frutti, a trarne beneficio non è solo l’occhio ma anche la salute umana; le antocianine infatti sono note per il loro potere antiossidante e nutraceutico, oltreché salutistico. Da diversi anni, infatti, è stato registrato un forte aumento di interesse da parte dei consumatori nei riguardi di frutta e verdura ricche in antocianine, per il prezioso ruolo che svolgono nella protezione del sistema cardio-vascolare, nella prevenzione di diversi tipi di cancro e nella difesa contro i danni causati dai radicali liberi.  

La pigmentazione di buccia e polpa, nell’ambito del genere Citrus, è decisamente meno diffusa rispetto alla colorazione degli altri tessuti. È un carattere fortemente dipendente dalle condizioni ambientali e strettamente dipendente anche dal grado di maturazione e dallo sviluppo del frutto stesso. Infatti, mentre i frutti di arancio dolce tendono a colorarsi durante lo sviluppo, raggiungendo il massimo di intensità di colore a maturità, i frutticini di limone appaiono pigmentati subito dopo l’allegagione (fase iniziale dello sviluppo dei frutti successiva alla fioritura), dopodiché la colorazione rossa tende a svanire man mano che il frutto si ingrossa. Inoltre, diversamente da quanto osservato nelle arance e nei suoi ibridi pigmentati, in cui la colorazione della buccia si accentua con le basse temperature e a seguito di esposizione alla luce, nei frutti Microcitrus tale carattere è indipendente dalle temperature, mentre in Severinia è indipendente da entrambi i fattori esterni.

A parte alcune varietà di Microcitrus, non esistono specie di Citrus a polpa rossa al di fuori delle varietà di arancio dolce Moro, Tarocco e Sanguinello ben note ai consumatori. Si tratta di un carattere che è comparso improvvisamente, senza essere presente nelle specie primarie da cui originano le arance, ovvero mandarino e pummelo. Come nel caso della buccia, anche per la polpa, le basse temperature, sia in condizioni di conservazione controllata (da 4 a 9 °C di frigoconservazione) sia in condizioni naturali (rappresentate fondamentalmente dall’escursione termica giorno-notte) attivano i meccanismi molecolari responsabili dell’accumulo di antocianine. A seguito del cambiamento climatico, inverni troppo miti potrebbero non indurre adeguatamente la produzione di queste sostanze. 

La tutela dell’agrobiodiversità è un dovere morale 

L’agrobiodiversità agrumicola presente presso il CREA di Acireale rappresenta un preziosissimo campo di osservazione della variabilità della pigmentazione rossa dovuta all’accumulo di antocianine; fornisce spunti di riflessione sulla ereditarietà di questo carattere che varia tra le specie, le varietà e nei vari tessuti interessati. Molti dei progetti finanziati, sia oggi che in passato, ma in genere la maggioranza delle attività che svolgiamo, non sarebbero realizzabili senza la presenza del germoplasma. Siamo detentori di un patrimonio dal valore inestimabile che necessita di un sostentamento continuo per evitare che quanto in nostro possesso vada perduto. Negli ultimi anni, nel mondo, abbiamo assistito alla enorme perdita di diversità genetica e ad una graduale scomparsa di paesaggi, prodotti e cultura locale. Tutelare l’agrobiodiversità è quindi un dovere morale, oltre ad essere un impegno scientifico; tutti devono sentirsi in dovere di prendersi cura della biodiversità che ci circonda, di conservarla, studiarla – ognuno secondo la propria competenza – e di valorizzarla al meglio, perché essa rappresenta il nostro passato, ma anche il nostro futuro. L’agrobiodiversità è infine fonte di geni indispensabili per far fronte ai cambiamenti climatici e per rispondere alle esigenze di mercato e alle richieste dei consumatori.  

#CreaBreak: la #biodiversità degli agrumi fra passato e futuro
Angelo Ciacciulli
Assegnista di ricerca presso il CREA Centro di ricerca Olivicoltura Frutticoltura Agrumicoltura, sede di Acireale

Laureato in Biotecnologie Vegetali, Alimentari e Agro-Ambientali, con un Dottorato di ricerca in Agricoltura, Ambiente e Bioenergia. Lavora al CREA dal 2019 e si occupa di genetica, biologia molecolare, biotecnologie e Tecnologie di Evoluzione Assistita applicate all’incremento del contenuto di antiossidanti nei frutti, alla riduzione dei semi e alla resistenza ad Alternaria. 

#lafrase Io semino affinché gli altri raccolgano

Concetta Licciardello
Primo ricercatore presso il CREA Centro di ricerca Olivicoltura Frutticoltura Agrumicoltura, sede di Acireale 

Laureata in Scienze Biologiche, con un Dottorato in Biotecnologie vegetali e una Specializzazione in Biochimica Clinica. Lavora al CREA dal 2003 e si occupa di genetica, biologia molecolare e biotecnologie applicate allo studio della variabilità, del miglioramento della qualità dei frutti e della resistenza/tolleranza ai principali stress biotici e abiotici

#lafrase Con gli occhi bassi, rivolti verso quella terra da qui proveniamo e che tanto ci dona.

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