Il sequenziamento genomico spiega perche' il peperoncino picca
Il nuovo genoma di riferimento chiarifica la biologia che sta alla base della caratteristica piccantezza del peperoncino, così come alla sua maturazione e alla resistenza alle malattie.
La ricerca ha fornito informazioni essenziali per migliorare le proprietà produttive, nutrizionali e medicinali dei peperoncini, la cui produzione globale annuale è aumentata di oltre 40 volte negli ultimi 20 anni ed ora supera un valore di 14,4 miliardi di dollari.
Le informazioni scoperte con il sequenziamento genomico sono state pubblicate online lo scorso 19 gennaio 2014 dalla rivista scientifica Nature Genetics.
Il direttore di ricerca del Centro di Biotecnologia del Seme di Davis, Allen Van Deynze, ha detto: "Ad oggi, il genoma del peperoncino è il più grande genoma assemblato. La qualità di questo assemblaggio e l'associazione alla mappa genetica ad alta densità per i peperoncini ha reso i geni ed il genoma immediatamente disponibili per la comunità dei genetisti."
I peperoncini piccanti, una delle più vecchie specie domesticate nell'Occidente, appartengono alla famiglia delle Solanaceae pertanto sono cugini di pomodoro, melanzana, patata, petunia e tabacco. Le piante di peperoncino piccante sono molto utilizzate per impiego ornamentale, tuttavia esse producono frutti che sono impiegati nella maggior parte delle tradizioni culinarie; i frutti sono anche una ricca fonte di vitamine e composti nutraceutici, di sostanze coloranti, cosmetiche e repellenti.
I ricercatori hanno sequenziato il genoma di un peperoncino piccante messicano "Criolo de Morelos 334", che ha mostrato un elevato livello di resistenza alle malattie ed è stato ampiamente utilizzato nella ricerca e nel miglioramento genetico sul peperoncino piccante. Il gruppo di ricerca ha anche fornito il sequenziamento del genoma di varietà coltivate di peperoncino, Perennial e Dempsey, e del peperoncino habanero (Capsicum chinense). Come atteso, il nuovo progetto di sequenziamento ha rivelato che blocchi di geni del peperoncino piccante occupano la stessa posizione cromosomica del pomodoro, anche se si è scoperto che il genoma del peperoncino è 3,5 volte più grande del genoma del pomodoro.
Da tempo ormai si sa che la piccantezza del peperoncino è causata dall'accumulo di sostanze chimiche, chiamate capsaicinoidi, presenti naturalmente e solamente nel genere Capsicum. Oltre 22 di questi capsaicinoidi sono stati isolati dai peperoncini, e si è osservato che molti di questi hanno effetti benefici sulla salute umana, come inibizione dello sviluppo di alcuni tumori, azione antinfiammatoria, azione sulla perdita di peso.
Le informazioni ottenute con il sequenziamento del genoma aiuteranno i ricercatori a comprendere meglio come questi composti vengano sintetizzati nella pianta. Il sequenziamento genomico ha anche stabilito che il peperoncino è un prezioso modello per studiare e capire l'evoluzione dei composti organici della pianta, oltre a quelli direttamente coinvolti nella crescita, sviluppo e riproduzione.
Ryan W. Kim, ricercatore del Centro di Genomica di Davis, ha detto: "L'intero assemblaggio del genoma del peperoncino e il confronto con il genoma del pomodoro hanno fornito nuove informazioni sugli aspetti evolutivi dell'espansione del genoma nell'acquisizione di nuove funzioni genetiche più specializzate. La mappatura genetica del peperoncino sembra promettere caratteristiche produttive redditizie."
Il sequenziamento genetico del peperoncino è stato coordinato da Doil Choi, professore di biologia vegetale e direttore dell'Istituto di Genomica Vegetale e Miglioramento genetico dell'Università Nazionale di Seoul (Korea). Nel gruppo di ricerca di Davis, oltre a Van Deynze e Kim, sono coinvolti anche Hamid Ashrafi e Theresa Hill, entrambi ricercatori del Centro di Biotecnologia del Seme.
Lo studio è stato finanziato dall'Ente di Sviluppo Rurale e dalla Fondazione Nazionale per la Ricerca del governo coreano e da compagnie private, quali Hortigenetics, Monsanto, Rijk Zwaan, Syngenta, Semillas Fito, Sakata Seed, Enza Zaden, Nunhems e Takii.
Van Deynze ha concluso: "Questo progetto di cooperazione fra le maggiori multinazionali sementiere ed enti di ricerca coinvolti nel miglioramento genetico del peperoncino garantisce che il genoma sarà direttamente utilizzato per rendere più efficienti le strategie di miglioramento genetico ed ottenere prodotti migliori."