Osservazioni di varietà vegetali selvatiche di pomodoro compiute in Sud-America hanno evidenziato un maggior accrescimento dei meristemi, con sviluppo di ulteriori ramificazioni nell'infiorescenza, fino a formare dei veri e propri ciuffi di fiori disposti non su un singolo asse (infiorescenze a racemo), come avviene nelle varietà coltivate, ma su più assi differenti.

In ipotetiche varietà coltivate dotate di infiorescenze eccessivamente ricche di assi fiorali, come è stato riscontrato in alcune delle varietà spontanee, la pianta disperderebbe molte delle sue riserve nutritive per uno sviluppo eccessivo ed improduttivo, ma Zach Lippman, assistente presso il CSHL e direttore di questo gruppo di ricerca presso il Colf Spring Harbor Laboratory (CSHL), segnala che le varietà selvatiche studiate hanno però mostrato di aver acquisito un idoneo equilibrio nel sia pur maggiore sviluppo delle infiorescenze, tale da evitare il rischio qui evidenziato.

L'equipe di fisiologi e genetisti vegetali del Dott. Lippman ha inoltre accertato che dietro il marcato sviluppo delle infiorescenze vi sarebbe un meccanismo cronologico molecolare attivo nei confronti della maturazione. Aspetto pratico prospettato dai ricercatori è che manipolando tale meccanismo si potrebbe arrivare ad ottenere un incremento di produzione nel pomodoro coltivato, con aumento del numero di ramificazioni presenti nelle infiorescenze e quindi maggiore produzione di fiori e di frutti.

"Abbiamo scoperto che un ritardo nell'orologio biologico fa in modo che si abbia una maggiore ramificazione nelle infiorescenze, che dà luogo a più fiori e quindi sicuramente a più frutti", riferisce Zach Lippman. Il nuovo studio, che ha riguardato un confronto di alta risoluzione a livello di genoma di gruppi di cellule staminali provenienti da tre varietà di pomodoro, ciascuna avente una differente architettura delle ramificazioni dell'infiorescenza, è stato pubblicato nell'edizione della settimana del 26 dicembre degli Atti della Fondazione Nazionale della Scienza (NSF) degli Stati Uniti d'America.

La differenziazione a fiore dei tessuti avviene nel momento in cui le cellule staminali (cellule indifferenziate) costituenti il meristema apicale del germoglio smettono di produrre foglie e cominciano a produrre fiori, trasformandosi quindi in meristemi fiorali.

Studi precedenti su cui si sono basati i ricercatori, ipotizzavano che una molto marcata ramificazione possa determinarsi, nel caso si abbia una pausa o un ritardo nella maturazione dei meristemi fiorali, tale da originare il germogliamento di un maggior numero di branche e quindi prima ancora che da queste si sviluppino i fiori.

Riferisce Lippman: 'Il nostro precedente lavoro, così come quelli di altri, puntava a dimostrare l'esistenza di un meccanismo temporizzatore od orologio. Noi volevamo definire quest'orologio alla sua massima risoluzione, in termini di geni che modulano il tasso di maturazione dei meristemi, con l'idea che il trovare i geni che definiscono l'orologio ci mettesse in grado di fare in modo di ottenere il desiderato livello di ramificazione (delle infiorescenze)'.

Approcciandosi al tema di ricerca concepito come sistema biologico ed utilizzando tecnologie evolute di sequenziamento genico, per catturare i geni che trascrivono il codice di cellule meristematiche a cinque diversi stadi di maturazione (trascrittomi=RNA messaggero), il gruppo di lavoro ha identificato 4000 geni che rappresentano l'orologio biologico.

Con l'aiuto del biologo computazionale Michael Schatz, assistente presso il Cold Spring Harbor Laboratory (CSHL), il gruppo di lavoro a cui han preso parte anche i ricercatori di post-dottorato Soon-ju Park and Ke Jiang, ha confrontato il meccanismo temporizzatore di una varietà mutante che presenta un marcato livello di ramificazione delle infiorescenze, con quello di una varietà vegetale affine, originaria del Perù, che si caratterizza invece per un modesto livello di ramificazione delle infiorescenze.

Questa analisi ha mostrato che leggere variazioni nell'attività dei geni che controllano il meccanismo a tempo potrebbero alterare l'architettura delle ramificazioni dell'infiorescenza.

Spiega Lippmans: 'I nostri dati hanno mostrato che i parenti selvatici del pomodoro si sono evoluti in direzione di un leggero ritardo nella maturazione, che conduce ad avere solo un po' più di ramificazioni e un raddoppiamento del numero di fiori e frutti, in confronto a quanto può essere tipicamente trovato nelle varietà coltivate fatte crescere per produrre il ketchup, o per il giardino di casa. Egli si è mostrato davvero soddisfatto del risultato conseguito quando ha affermato: 'Adesso disponiamo di una lista di geni candidati di primaria importanza, che possiamo cercare di ottenere per manipolare l'orologio biologico, al fine di ottenere che pomodori coltivati producano un'architettura ramificata del tutto simile a quella delle varietà selvatiche'.

La ricerca è stata sovvenzionata con fondi del programma di ricerca sul genoma delle piante, della Fondazione Nazionale della Scienza (NSF) degli Stati Uniti d'America e dal programma internazionale 'Human Frontier Science Program Organization'.

L'intero gruppo di ricerca che ha portato avanti questo lavoro è stato composto da: Zachary B. Lippman, Soon Ju park, Ke Jiang e Michael C. Schatz.