I metaboliti secondari, quali fenilpropanoidi e carotenoidi, vengono prodotti dalle piante in risposta a stress biotici ed abiotici. Questi composti svolgono un ruolo importante nella fisiologia della patata ed influenzano il valore nutrizionale del tubero. Tuttavia, non è ancora chiaro quali siano gli effetti delle condizioni ambientali su questi metaboliti, e soprattutto come potrebbe cambiare il metabolismo secondario della patata coltivata con le moderne tecniche colturali finalizzate a ridurre lo stress della pianta.Comprendere i fattori che influenzano il metabolismo secondario del tubero potrebbe favorire la produzione di patate con un maggior valore funzionale. Un pool di oltre 40 molecole fra fenilpropanoidi e carotenoidi, insieme a 20 geni responsabili della biosintesi di questi composti, sono stati misurati in patate rosse con elevato contenuto in fenilpropanoidi e coltivate in località con diverse condizioni ambientali (Alaska, Texas, Florida).
Dai risultati è emerso che sia il contenuto di fenilpropanoidi, incluso l’acido clorogenico (CGA), sia gli enzimi della biosintesi dei fenilpropanoidi, incluso la fenil-ammonio liasi (PAL), sono risultati superiori nelle patate coltivate alle latitudini nord. L’espressione genica dei fenilpropanoidi è risultata coordinatamente regolata e ben correlata con il pool di metaboliti, eccetto per l’enzima HQT (hydroxycinnamoyl-CoA:quinatehydroxcinnamoyl transferase ; r = -0,24), nel quale attraverso l’analisi in silico sono stati infatti individuati 2 elementi cis-agenti, che non sono stati trovati negli altri geni dei fenilpropanoidi.
Le antocianine sono risultate più abbondanti nelle patate provenienti dall’Alaska e correlate con i geni dei flavonoidi, inclusi gli enzimi DFR (dihydroflavonol 4-reductase; r = 0,91), UFGT (UDP glucose:flavonolglucosyl transferase; r = 0,94) e F3H (flavanone 3-hydroxylase; r = 0,77). L’antocianina più abbondante è stata la petunidin-3-coum-rutinoside-5-glu, tuttavia il contenuto è diminuito da 4,7 a 2,3 mg/g nei tuberi provenienti rispettivamente dall’Alaska e dal Texas. La correlazione positiva (r = 0,85) fra il saccarosio del tubero e le antocianine ha suggerito un’azione stimolante del saccarosio.
Minori variazioni sono state osservate per il contenuto totale di carotenoidi, mentre significative differenze sono emerse per alcuni carotenoidi. Violaxantina, luteina e zeaxantina sono risultati i carotenoidi più abbondanti nei tuberi provenienti rispettivamente da Alaska, Texas e Florida. Diversamente, nella biosintesi dei fenilpropanoidi, si è ottenuta una scarsa correlazione fra carotenoidi trascritti e metaboliti.
L'analisi del metabolimo secondario del tubero ha evidenziato interessanti relazioni fra i diversi metaboliti in risposta non solo alle diverse condizioni ambientali, ma anche alle condizioni favorevoli per la pianta. La variazione in metaboliti ha dimostrato che la considerevole capacità di adattamento della pianta all’ambiente circostante è dovuta al metabolismo secondario, pertanto ci si chiede fino a che limite questi processi biochimici possono essere stimolati dalle condizioni ambientali in modo tale da ottimizzare il contenuto in metaboliti secondari nel tubero, senza però danneggiare la produzione di patate?
Differenze in metaboliti secondari possono essere sufficienti ad influenzare la qualità nutrizionale del tubero.
Studio originale. Raja S. Payyavula, Duroy A. Navarre, Joseph C. Kuhl, Alberto Pantoja, Syamkumar S. Pillai, "Differential Effects of Environment on Potato Phenylpropanoid and Carotenoid Expression", 2012, BMC Plant Biology, Issue No. 12 (39). Per maggiori informazioni: www.biomedcentral.com/content/pdf/1471-2229-12-39.pdf