Modelli di sintenia tra pomodoro e Iochroma cyaneum. I cromosomi di pomodoro e I. cyaneum sono mostrati con linee che collegano segmenti sintenici. La colorazione della linea segue il pomodoro. La lunghezza di ciascun cromosoma è contrassegnata con incrementi di 25 Mb. Credito:Il genoma vegetale (2022). DOI:10.1002/tpg2.20223
Nascosto sotto la delicata buccia rossa e la polpa succosa di un pomodoro c'è una ricchezza di sostanze nutritive e di corredo genetico. Con le recenti ricerche sul primo genoma di una specie nella tribù dei tomatillo (parte della famiglia dei pomodori), ora abbiamo un'idea migliore di come sia nata questa famiglia di piante vitali.
In parole povere, un genoma è un insieme completo di DNA (materiale genetico) in una pianta. Il genoma contiene tutte le informazioni necessarie allo sviluppo e alla crescita di una pianta. Quando gli scienziati assemblano sequenze genetiche per costruire un intero genoma, un po' come completare un puzzle, questo li aiuta a prevedere cose come come crescerà una pianta (dritta o storta) e come potrebbe apparire il frutto (sottile o dalla buccia spessa). Queste informazioni è importante per capire come nascono le diverse varietà ed è fondamentale per ottenere raccolti migliori.
"La famiglia dei pomodori è semplicemente la famiglia più affascinante. È composta da piante che sono colture importanti, erbacce invasive, medicinali importanti, bellissime piante da aiuola e molte specie selvatiche che sono parenti delle colture", afferma Stacey Smith, professore all'Università di Colorado-Boulder.
Questa ricerca è stata pubblicata su The Plant Genome .
Smith ha guidato il lavoro sul sequenziamento del genoma di Iochroma cyaneum, un arbusto selvatico della tribù tomatillo della famiglia dei pomodori. Iochroma mostra sorprendenti fiori blu ma non è ampiamente coltivato. Scienziati come Smith possono scoprire l'importanza dell'evoluzione delle famiglie vegetali raccogliendo molti genomi di diverse sottospecie.
"A differenza della maggior parte delle piante della famiglia con genomi sequenziati, non è una specie coltivata. È anche l'unico membro della sua intera tribù con il genoma assemblato a livello di cromosomi", afferma Smith. Questi tratti unici rendono il nuovo genoma ancora più prezioso per capire come si è evoluta la famiglia più ampia.
Uno sguardo più da vicino al fiore e al frutto di un arbusto di Iochroma cyaneum coltivato nell'Ecuador meridionale. Come il suo parente, il tomatillo, il frutto di questo arbusto ha una buccia allargata che cresce intorno ad esso. I ricercatori di recente sono stati in grado di creare una sequenza genetica completa per la pianta, chiamata genoma. Credito:Stacey Smith
Dopo aver sequenziato il genoma di Iochroma e assemblato le sequenze in cromosomi come un puzzle, il team di ricerca di Smith lo ha confrontato con altri membri della famiglia. La più ampia famiglia di pomodori ha quasi 3.000 specie. Alcune di queste specie, come la belladonna, sono velenose per l'uomo. Sono state addomesticate quaranta specie, tra cui patate, melanzane e peperoncini piccanti, oltre ai pomodori. Tutte queste piante appartengono alla famiglia e sono anche chiamate "nightshades". Nell'esempio del puzzle, ciò significa che tutti hanno un insieme simile di pezzi del puzzle, fino a un certo punto. Da lì, i loro pezzi del puzzle sono diversi.
Il genoma ha detto ai ricercatori che Iochroma faceva parte della famiglia nota come "berry clade". Questo sottogruppo forma "bacche" che sono frutti succosi con molti semi, come pomodori e peperoncini piccanti. Ma gli scienziati sono rimasti sorpresi di scoprire che le relazioni familiari all'interno di questo clade erano tutt'altro che chiare. L'evidenza genetica era incerta su quali specie fossero più strettamente imparentate. I biologi chiamano questo tipo di disaccordo "discordanza".
"Questo tipo di disaccordo sorge spesso quando i lignaggi si riproducono rapidamente all'interno di specie diverse", afferma Smith. "Potrebbe essere ciò che accadde decine di milioni di anni fa quando le bacche carnose di questa famiglia fecero irruzione sulla scena. A causa di questa discordanza, non possiamo fare affermazioni definitive su quali specie siano più strettamente imparentate".
Un selvaggio Iochroma cynaeum che cresce nell'Ecuador meridionale. Il Sud America ospita molti membri diversi della famiglia dei pomodori, che comprende anche patate e peperoncino. I ricercatori possono scoprire come si sono evolute importanti famiglie di piante raccogliendo genomi da diverse sottospecie. Queste informazioni possono informare i futuri sforzi di allevamento. Credito:Stacey Smith
Tuttavia, il nuovo genoma offre un nuovo sguardo sull'evoluzione della famiglia. Un indizio è come i geni si sono spostati. Man mano che le specie si evolvono, i geni possono spostarsi da un cromosoma all'altro. Le piante si adattano in modo efficiente a questi cambiamenti. Ma Iochroma ha offerto una sorpresa. Il suo rimescolamento del genoma non assomigliava molto a nessun altro genoma sequenziato, il che significa che l'arbusto ha avuto il suo percorso evolutivo unico.
"Con l'aggiunta del genoma del lochroma, stiamo lavorando per capire come i geni sono stati mescolati durante la storia evolutiva del berry clade", afferma Smith. "Abbiamo solo scalfito la superficie in termini di comprensione di come si è evoluta questa diversità."
Mentre la nuova ricerca non produrrà subito un pomodoro più gustoso o un tomatillo più piccante, Smith afferma che la famiglia offre già molti sapori al giardiniere audace. E, forse, un apprezzamento per la diversità offerta dall'evoluzione.
"Incoraggerei chiunque sia curioso delle belladonna a conoscere alcune delle colture meno conosciute:prova le bacche dorate, le ciliegie macinate, i pepino, le bacche meravigliose o le naranjilla", afferma Smith. "Ci sono anche specie che possono essere mangiate come verdure. Molte di queste cresceranno felicemente nei climi settentrionali e porteranno molto più sapore di qualsiasi pomodoro che puoi trovare sullo scaffale di un negozio di alimentari". + Esplora ulteriormente
