Study of bioactive compounds and genes involved in their biosynthesis in Punica granatum L.

Il frutto della pianta di melograno è un importante alimento nutraceutico ricco di composti fenolici. Caratteristiche morfologiche di diverse accessioni siciliane e internazionali di melograno sono state analizzate sul frutto e parametri fisico-chimici, contenuto fenolico totale (TPC), attività antiossidante (AA), zuccheri e minerali sono stati valutati sul succo. Nuovi marcatori SSR polimorfici coinvolti nella via delle antocianine sono stati identificati e studiati in aggiunta a SSR presenti in letteratura, al fine di analizzare la diversità genetica tra le cv. Inoltre, la fisiologia della germinazione dei semi è stata studiata valutandone la risposta a trattamenti con acido gibberellico e con KNO3. Il profilo polifenolico, comprendente antocianine e tannini idrolizzabili è stato rilevato mediante LC-PDA Orbitrap FTMS in diversi succhi di melograno, in foglie, fiori e durante le fasi di sviluppo del frutto delle cv Wonderful (WD) e Valenciana (VL), differenti per il colore degli arilli. Inoltre, l effetto della sovraespressione del complesso regolatorio della biosintesi dei flavonoidi, MYB-bHLH-WD40, è stato studiato mediante agroinfiltrazione su diversi gruppi metabolici di Nicotiana benthamiana. Il livello di espressione di alcuni geni coinvolti nella via delle antocianine è stato esaminato in foglie, fiori e durante le fasi di sviluppo del frutto del melograno di entrambe le accessioni colorate. Lo studio ha evidenziato un elevata diversità tra i genotipi siciliani, i quali si sono differenziati rispetto ai genotipi internazionali in resa in arilli e in succo, mostrando valori più alti rispetto a Wonderful One (WDI), ed inoltre significative differenze sono emerse anche in TPC e AA. Glucosio e fruttosio si sono confermati i principali zuccheri presenti nel succo con rapporto glucosio/fruttosio tra 0,9 e 1,3. Tra i minerali analizzati il potassio è risultato l elemento più abbondante. Una correlazione è stata riscontrata tra i dati morfologici, biochimici e gli SSR, mentre un'alta percentuale di germinazione è stata osservata in alcuni dei genotipi siciliani. Differenze significative nei composti fenolici sono state trovate tra i diversi succhi esaminati, in particolare WD ha mostrato il maggiore quantitativo di antocianine, mentre le punicalagine sono risultate prevalenti nel succo di WDI. Inoltre, VL ha mostrato alcune caratteristiche bioagronomiche e di composizione del succo simili a quelle di alcuni dei genotipi siciliani studiati, ma differenti da WD. Interessanti risultati sono emersi dall analisi metabolomica dei composti fenolici in foglie, in fiori e in diverse fasi di sviluppo del frutto delle due accessioni. In particolare, in ambedue le cv, durante l accrescimento degli arilli, è stato osservato un aumento del contenuto di antocianine e una diminuzione di tannini idrolizzabili, mentre a maturazione commerciale gli arilli di WD risultavano più ricchi in derivati della cianidina e delfinidina, differenziandosi da quelli di VL più ricchi in pelargonidin-3-glucoside. Tra i geni studiati mediante agroinfiltrazione nelle foglie di N. benthamiana, PgMYB2&PgbHLH ha determinato una produzione significativa di diidroflavonoli tipici della via dei flavonoidi. Dalle successive prove di espressione genica durante le fasi di sviluppo del frutto di melograno è emerso che l espressione di PgMYB2 diminuisce con la maturazione degli arilli, prevalentemente espresso nel fiore ed in parte nel frutto immaturo. Questi risultati insieme a quelli della sovraespressione in Nicotiana suggeriscono che i geni PgMYB2 e PgbHLH siano coinvolti nelle prime fasi della via di biosintesi delle antocianine nella produzione di flavonoidi, ed in particolare di diidroflavonoli. Di contro, i livelli di espressione di PgMYB1, PgMYB1.2, PgCHS, PgF3'5'H, PgDFR e PgUFGT che aumentano con lo sviluppo del frutto della cv WD, seguendo lo stesso andamento delle antocianine, suggeriscono che questi geni siano coinvolti nella biosintesi delle antocianine.