ASSOCIATION OF THE EXPRESSION LEVELS OF TRANSCRIPTION FACTORS WITH THE PHENOTYPES AND GENOTYPES OF PEACH FRUITS THAT DIFFER IN THEIR QUALITATIVE CHARACTERISTICS

Le antocianine sono composti vegetali bioattivi che controllano il colore di molte verdure, fiori, frutti, radici e altre parti di piante. Nel pesco [Prunus persica (L.) Batsch], il colore è un fattore determinante per la qualità del frutto ed è regolato dai flovonoidi tra cui gli antociani. Queste molecole bioattive hanno benefici effetti per la salute umana, compresa la protezione contro il cancro, le malattie cardiovascolari, infiammatorie e altre malattie croniche. I fattori di trascrizione (TF) R2R3-MYB controllano l'espressione dei geni della sintesi delle antocianine con l'aiuto di co-attivatori appartenenti alle famiglie basic-helix-loop-helix (bHLH) e WD40. Nel genoma di pesco, attraverso questo studio sono stati identificati tre geni di tipo MYB10-like (MYB10.1, MYB10.2 e MYB10.3) e tre bHLH-like (bHLH3, bHLH33 e GL3) quali migliori candidati ad essere i regolatori dell’accumulo degli antociani in pesca. Tra questi MYB10s, MYB10.1 è il gene più espresso nei frutti maturi. L'accumulo di antociani in frutti di pesco è più alto nella buccia, seguito dal mesocarpo attorno all’endocarpo e minima nel resto del mesocarpo. L'espressione dei geni MYB10.1 e MYB10.3 è correlata con i livelli di antocianine delle diverse parti della pesca. Essi sono correlati positivamente con i principali geni implicati nella via di sintesi delle antocianine, come la calcone sintasi (CHS), flavanone-3?-idrossilasi (F3H), diidroflavonol 4-reduttasi (DFR) e UDP-glucose:flavonoid-3-O-glucosiltrasferase (UFGT). Il ruolo dei MYB10 di pesco è stato testato in tabacco e si è visto che nel caso vengano co-espressi con bHLHs si attivano alcuni geni chiave nella via di sintesi delle antocianine. Solo le sovraespressioni di MYB10.1/bHLH3 e MYB10.3/bHLH3 attivano la produzione di antociani regolando i geni NtCHS, NtDFR e NtUFGT mentre altre combinazioni non sono state efficaci, confermando anche dal punto di vista funzionale la maggior importanza di MYB10.1 rispetto a MYB10.3 e MYB10.2. Per meglio comprendere il ruolo di MYB10.1 nella regolazione della biosintesi delle antocianine nella pesca in maturazione, la porzione codificante del gene è stata fatta sovra-esprimere in modo costitutivo in piante transgeniche di tabacco. La sua sovra-espressione induce la tipica pigmentazione dovuta ad antocianine nelle parti riproduttive di linee di tabacco transgeniche attraverso l’induzione dei livelli di trascrizione di molti importanti geni della via biosintetica degli antociani, come fenilalanin-ammonio-liase (NtPAL), NtCHS, calcone isomerasi (NtCHI), NtF3H, NtDFR, antocianina sintasi (NtANS) e NtUFGT. L'accumulo dei pigmenti è sempre stato limitato alle parti riproduttive e mai a quelle vegetative come fusto e foglie. Accanto alla regolazione della biosintesi di antocianine, l'espressione ectopica di MYB10.1 conduce a due diversi fenotipi nel tabacco rispetto al WT. Nel fenotipo forte, detto Tipo I, si ha forma irregolare della foglia e dimensione della pianta ridotta in altezza, ridotta lunghezza del filamento dello stame, antere non-deiscenti, ridotta lunghezza del pistillo, nessuna formazione di nettari e ridotto sviluppo della capsula; inoltre, parti del fiore, tra cui androceo, gineceo e petali, sono più pigmentate. Nel fenotipo blando, detto di tipo II, la crescita delle piante è regolare così come lo sviluppo e la maturazione del fiore; tuttavia i tegumenti di ovuli e semi sono viola. Sorprendentemente, la sovra-espressione di MYB10.1 non solo ha fatto aumentare la sintesi di antociani, ma ha anche fortemente alterato lo sviluppo fiorale in linee di tabacco transgeniche. In piante di tipo I, la sovra-espressione di MYB10.1 porta alla riduzione dell’espressione di NtMYB305, gene necessario per lo sviluppo del fiore, simile, ma non ortologo, a MYB10.1. Inoltre, MYB10.1 induce l'espressione di geni coinvolti nella biosintesi (NtAOS) e segnalazione (NtJAZd) dell’acido jasmonico (JA), oltreché di quella dell’etilene (NtACO). Inoltre, NtNCE1, gene di cui è noto il coinvolgimento nella formazione della ghiandola del nettario, è represso nella sua trascrizione, che è noto essere regolata da NtMYB305. Al contrario, piante transgeniche di tipo II hanno mostrato risultati opposti per NtMYB305, NtAOS, NtJAZd e NtNEC1. Pertanto, si può concludere che la sovra- espressione di MYB10.1 di pesco nel tabacco non solo regola la biosintesi dei flavonoidi nelle parti riproduttive ma colpisce anche altri processi come lo sviluppo vegetativo e riproduttivo. Questi nuovi risultati promuoveranno ulteriori indagini per chiarire i molteplici ruoli dei TF di tipo R2R3-MYB. Inoltre, le maggiori e migliori conoscenze sulla regolazione della biosintesi degli antociani aiuteranno i coltivatori a produrre frutta più colorata introducendo nuove cultivar di pesco con più alto livello di antiossidanti.