Evoluzione dei frutti: i principali meccanismi molecolari alla base dello sviluppo dei frutti carnosi sono apparsi già nelle Gimnosperme

Il frutto, inteso come struttura derivata dall’ovario in seguito ad un evento di fecondazione, è esclusivo delle Angiosperme. Esso ha contribuito enormemente al successo evolutivo di queste piante dato il ruolo fondamentale che svolge nel processo di dispersione dei semi. Tuttavia, anche le Gimnosperme producono i semi, anche se a differenza delle Angiosperme non fanno fiori. In tutti i principali taxa di Gimnosperme viventi (Cycadales, Ginkgoales, Coniferales e Gnetales) sono presenti specie che producono semi circondati da strutture carnose che non sarebbero veri frutti perché non sono originate da ovari. Però, da un punto di vista funzionale, queste strutture sono da considerarsi come dei frutti poiché, come nel caso dei frutti delle Angiosperme, anch'esse facilitano la dispersione dei semi. In questo lavoro sono stati studiati alcuni meccanismi molecolari coinvolti nello sviluppo e nella maturazione dei “frutti” di due Gimnosperme: Ginkgo biloba e Taxus baccata. Queste due specie sono state scelte perché rappresentano due modelli sperimentali diversi. Nel caso del ginkgo è il tegumento esterno del seme che diventa carnoso e si trasforma in frutto, mentre nel caso del tasso la struttura carnosa è costituita da un arillo che si forma ex novo dalla base dell'ovulo. Per quanto riguarda lo sviluppo, in entrambe le specie, sono stati studiati geni di tipo MADS-box appartenenti a due gruppi diversi: AGL6 e TM8. Il pattern di espressione di questi geni è stato analizzato per entrambe le specie con particolare attenzione per la polpa a diverso stadio di sviluppo. Da queste analisi è emerso come questi geni siano espressi durante la formazione e la maturazione sia dell’arillo di tasso che della polpa di ginkgo. Inoltre, visto che anche il gene AGAMOUS partecipa allo sviluppo e alla maturazione sia del “frutto” di tasso che del “frutto” di ginkgo (Lovisetto, 2007), si può concludere che geni regolativi simili a quelli espressi nei frutti veri delle Angiosperme sono implicati anche nello sviluppo delle strutture carnose che circondano i semi di tasso e di ginkgo. Poiché nulla era noto a livello molecolare riguardo alla sindrome di maturazione dell’arillo di tasso e della polpa di ginkgo, sono stati isolati e analizzati anche alcuni geni che nelle Angiosperme codificano per enzimi coinvolti nei processi di rammollimento, cambiamento di colore e sintesi e percezione di etilene. I risultati hanno mostrato come nella maturazione dell’arillo di tasso siano coinvolti lo stesso tipo di geni che operano nella maturazione dei veri frutti delle Angiosperme, anche se nel caso dell’etilene ci sono delle differenze rispetto a quanto avviene nei frutti climaterici. Invece, nel caso del ginkgo sembra che la polpa vada incontro a un processo di senescenza in generale più che a un processo di maturazione vera e propria. In conclusione, i risultati di questo lavoro suggeriscono che nel corso dell'evoluzione la funzione “frutto” si sia evoluta assieme al seme e abbia quindi preceduto la comparsa dei fiori.