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Il mese scorso si sono aggiudicati la copertina di Nature per il loro risultato. Hanno scoperto il segreto della longevità, la vita su Marte o una nuova particella sconosciuta? No, hanno sequenziato il genoma del pomodoro. E se la notizia può sembrare a prima vista banale rispetto all'annuncio di ormai dodici anni fa del sequenziamento del genoma umano, in realtà si tratta di un obiettivo importantissimo nell'ambito dello sviluppo di nuove tecniche di coltivazione di uno dei prodotti più importanti della dieta mediterranea, importato dall'America dopo la riscoperta di Colombo. Sono i ricercatori del Tomato Genome Consortium (TGC), un gruppo di oltre 300 scienziati provenienti da 14 paesi e coordinto da tre italiani: Luigi Frusciante dell’Università di Napoli, Giorgio Valle dell’Università di Padova, e Giovanni Giuliano dell’ENEA. E poiché, si sa, a Napoli il pomodoro è un alimento irrinunciabile, soprattutto se si vuole gustare una buona pizza Margherita, a rispondere alle nostre domande sulla recente scoperta è il professor Luigi Frusciante, docente ordinario di Genetica agraria e già noto per il suo ruolo nel sequenziamento del genoma della patata, del pisello e del cece.

Professor Frusciante, il pomodoro possiede 35.000 geni, più di quelli dell’uomo, anche se meno cromosomi. Come mai?

La complessità di un organismo non è affatto correlata alle dimensioni del genoma in quanto non c’è una diretta relazione tra dimensioni del genoma e complessità di un organismo.

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La copertina di "Nature" dedicata al sequenziamento del genoma del pomodoro.

Ma cosa comporta questa diversa distribuzione?

Una differenza tra le piante e gli animali sta nel fatto che le piante sono sessili ovvero non possono fuggire in caso di attacchi di parassiti e/o in caso di intemperie o di ingiurie atmosferiche in quanto non possono muoversi fisicamente, e quindi devono reagire in maniera differente rispetto ad un animale che invece, muovendosi, può evitarlo. Ciò può influenzare la differenza in termini di geni visto che i geni nelle piante si sono duplicati per reagire agli stress dando vita a famiglie geniche che presentano un numero elevati di membri. Le specie vegetali si duplicano ed il beneficio (sulla loro evoluzione) che deriva dalla duplicazione genica stessa è quello di adattarsi più facilmente alle condizioni estreme dell’ambiente. Il pomodoro infatti è andato incontro a due eventi di duplicazione del suo genoma 60 e 40 milioni di anni fa circa: i geni si sono duplicati e poi si sono differenziati  da un punto di vista funzionale.

In che modo conoscere il genoma del pomodoro può aiutare a migliorare i metodi di coltivazione e la qualità dei prodotti?

L’ottenimento di nuove conoscenze nel settore della regolazione delle risposte della pianta di pomodoro a differenti stimoli ambientali, quali stress biotici (funghi, insetti, virus, ecc.) ed abiotici (siccità, alte temperature, ecc.), nonché la comprensione delle interazioni geniche che controllano la qualità, maturazione e conservazione della bacca sono alcuni degli importanti risultati che potranno essere conseguiti volti a diversificare l’offerta produttiva, in modo da garantire produzioni di elevata qualità e proteggendo al contempo la salute dei consumatori e l’ambiente.

Avete lavorato a questo progetto all’interno di un’équipe internazionale composta da oltre 300 ricercatori. Che contributo hanno apportato gli scienziati italiani?

Il gruppo italiano è stato coordinato da Giovanni Giuliano (Enea), Luigi Frusciante (Università di Napoli) e Giorgio Valle (Università di Padova) e comprende ricercatori del Consiglio Nazionale delle Ricerche, dell’Università di Udine, della Scuola Sant’Anna e di due ditte private, BMR Genomics e Ylichron. L’Italia ha fatto parte del TGC (Tomato Genome Consortium) fin dalla sua fondazione e ha fornito un contributo fondamentale per la guida del progetto internazionale, la produzione e l’analisi dei dati di sequenza e la stesura della pubblicazione, di cui Giuliano è autore corrispondente. Le ricerche italiane sono state finanziate dal Ministero dell’Università e della Ricerca Scientifica e Tecnologica, dal Ministero delle Politiche Agricole, Alimentari e Forestali e dall’Unione Europea.

Il sequenziamento dei genomi rappresenta la chiave di lettura dell’intero manuale di un organismo.

Luigi Frusciante
I metodi di sequenziamento del genoma migliorano di anno in anno. A che punto è lo sviluppo delle biotecnologie in questo campo?

La scoperta della struttura  del DNA nel 1953 è da considerarsi come l’inizio della moderna biologia. La determinazione della struttura a doppia elica del DNA costituisce, però, solo il primo passo  verso la decodificazione dell’informazione genica. Essa può essere paragonata ad un manuale di istruzioni per conoscere un organismo. Tuttavia i manuali, per essere utilizzati, devono essere comprensibili a chi legge. Il sequenziamento dei genomi rappresenta, per l’appunto, la chiave di lettura dell’intero manuale perché consente di consultare, capire e/o utilizzare le informazioni genetiche di ciascun organismo. Le tecnologie per il sequenziamento genomico sono migliorate in modo impressionante negli ultimi anni, infatti oggi è possibile ottenere in poco tempo e a basso costo una sequenza genomica di qualità elevatissima. Ciò ha determinato quindi uno sviluppo repentino dei processi che regolano lo sviluppo e la produttività delle più comuni specie coltivate che sono alla base delle biotecnologie. Il loro uso è volto a rendere le specie vegetali più resistenti agli agenti patogeni, in modo da non dover più ricorrere all’uso di pesticidi, diserbanti ecc., ad aumentare anche la produttività delle specie senza perderne in qualità.

Con la vostra ricerca vi siete assicurati la copertina di Nature: è un’ulteriore dimostrazione dell’attenzione della comunità scientifica nei confronti dei vostri risultati. Quali saranno i prossimi progetti?

Questo risultato rappresenta un importante traguardo, al raggiungimento del quale hanno contribuito numerosi ricercatori italiani tra i quali alcuni docenti della facoltà di Agraria dell’Università Federico II di Napoli e ricercatori dell’Istituto di Genetica Vegetale del CNR di Portici. Esso costituisce un formidabile punto di partenza per imparare a gestire meccanismi di controllo genetico dando la possibilità di utilizzarli in futuro per guidare gli schemi di miglioramento genetico verso la selezione di genotipi superiori di pomodoro. I nuovi genotipi ottenuti saranno in grado di esprimere maggiori concentrazioni di molecole che migliorano lo stato di salute dell’uomo, minore contenuto di sostanze antinutrizionali, accumulo di molecole di interesse farmaceutico, incremento del contenuto in sostanze in grado di creare protezione contro gli stress ambientali, i patogeni ed i parassiti. Il conseguimento di quest’ultimo obiettivo consentirebbe non solo di avere prodotti più salubri grazie alla gestione di tali sostanze ma anche l’ottenimento di produzioni che, in quanto naturalmente dotate di maggiore resistenza, richiedono minore uso di pesticidi con minori contaminazioni degli stessi prodotti e minore impatto ambientale.