Frumento duro: l'evoluzione raccontata da una piccola famiglia di geni responsabili dell'imbrunimento della farina



Gli enzimi polifenol-ossidasi (PPO), presenti in quasi tutte le specie vegetali, sono responsabili dell’imbrunimento enzimatico di molti prodotti alimentari. Per il frumento, l’imbrunimento delle farine è giudicato negativamente dai consumatori. Attualmente, infatti, sebbene la colorazione scura delle paste, dei pani e dei prodotti da forno sia accettata dai consumatori in quando derivati dall’utilizzo di sfarinati integrali e ricchi di fibre, per i prodotti raffinati, la colorazione scura è indicativa di un prodotto di scarsa qualità.

Utilizzando oltre 200 frumenti rappresentativi di specie selvatiche, di specie addomesticate (come il farro, il frumento turanico, polonico, turgido ed il frumento cartlico, detto anche persiano), di ecotipi locali e di varietà di frumento duro coltivate in Italia nell’ultimo secolo, i ricercatori dell'Istituto di bioscienze e biorisorse (Ibbr) del Consiglio Nazionale delle Ricerche, e del CREA, Centro di ricerca Cerealicoltura e Colture Industriali, hanno compreso che le PPO hanno avuto un ruolo nel processo evolutivo del frumento.

Lo studio, condotto dal Cnr-Ibbr e dal Crea in collaborazione con le Università di Padova e di Bari nell’ambito del progetto Innograno (F/0593/00/X32) Horizo 2020 Pon I&C 2014-2020 e finanziato dal Ministero dello Sviluppo economico (Mise), è stato pubblicato su Genomics.

“I risultati riportati nella pubblicazione scientifica hanno evidenziato il forte impatto sia della selezione naturale, ovvero della pressione evolutiva esercitata dall’ambiente sia, più recentemente, dall’azione del miglioramento genetico prodotto artificialmente dall’uomo sui geni PPO, determinandone una progressiva riduzione dell’attività enzimatica. Inoltre, il lavoro sembra svelare le vere origini del frumento persiano (Triticum turgidum spp. Cathlicum). Il suo progenitore, infatti, sarebbe il farro selvatico (Triticum dicoccoides) e non il farro addomesticato (Triticum dicoccum), come invece evidenziato dagli studi precedenti”, spiega Francesca Taranto, ricercatrice dell'Istituto di bioscienze e biorisorse del Cnr.

“I geni PPO co-localizzano in regioni geniche dove geni adattativi e/o di resistenza alle patologie hanno subito una forte pressione selettiva sia naturale che artificiale. La selezione per tali caratteri ha, conseguentemente esercitato una forte pressione selettiva anche sui geni PPO” – commenta Pasquale De Vita, primo ricercatore del Crea. “In particolare, l’azione esercitata dal miglioramento genetico, per aumentare la produttività, ridurre l’altezza delle piante e/o modificare la durata delle fasi fenologiche, sembra abbia influenzato, indirettamente, anche il livello di attività PPO. Questo potrebbe spiegare il motivo per cui nelle varietà di frumento duro, iscritte in Italia a partire - alla seconda metà del secolo scorso, i livelli di attività PPO sono significativamente più bassi, rispetto alle antiche varietà e/o ai progenitori del frumento duro (i.e. farro). Tuttavia, è bene ricordare che i costitutori hanno avuto piena consapevolezza dell’importanza della funzione di questi geni sono negli ultimi decenni”.

Tali risultati rappresentano un’importante fonte di informazione da utilizzare sulla selezione delle future varietà di frumento.

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