La Rosa damascena Mill. è una cultivar di rosa che cresce in gran parte dell’Iran, nota per la fragranza floreale e le eccellenti caratteristiche cromatiche.
È la specie di rosa più pregiata nella produzione di sostanze aromatiche: contiene alti livelli di alcoli monoterpenici, come geraniolo, citronellolo e nerolo, oltre ad alcol feniletilico.
I fattori di trascrizione più abbondanti nella rosa appartengono alla famiglia MYB. Il gene MYB1 è coinvolto nella biosintesi della fragranza di rosa, nella regolazione dell’espressione di PAR (fenilacetaldeide reduttasi) e nella produzione di 2-PE (2-feniletanolo), a loro volta implicati nella soppressione o nell’espressione di geni bersaglio per colore e odore.
Il gene GGPPS (geranilgeranil difosfato sintasi) potrebbe essere importante per la biosintesi dei monoterpeni volatili nei fiori di Rosa damascena Mill. e per la regolazione del metabolismo secondario dei costituenti aromatici.
Anche la via genica CCD1 (carotenoid cleavage dioxygenase 1) è strettamente correlata alla biosintesi dei componenti volatili. L’aumento dell’espressione del gene CCD1 nei petali porta a scolorimento e ad un aumento della quantità di chetoni nell’olio essenziale.
Il gene CER1 (ECERIFERUM1) è un codificatore di aldeide decarbossilasi, resistente allo stress da freddo e siccità, e la sovraregolazione della sua espressione corrisponde a un incremento del contenuto di alcani. Questo gene entra in campo nella sintesi dei composti aromatici precursori (acidi grassi VLC (a catena molto lunga)) nel reticolo endoplasmatico (ER).
ANS e RhGT1 sono geni chiave nella biosintesi degli antociani. La fenilalanina, il principale precursore dei flavonoidi, viene convertita nei derivati necessari dall’enzima fenilalanina ammoniaca liasi. I diidroflavonoli possono essere trasformati in flavonoli e antociani.
La produzione di flavonoli è catalizzata dall’enzima flavonolo sintasi, mentre la diidroflavonolo 4-reduttasi è il primo enzima che prende parte alla cascata della sintesi degli antociani. La stabilizzazione e l’alterazione delle molecole di antocianina influenzano il colore finale del fiore.
L’acido jasmonico e i suoi derivati sono messaggeri chiave e svolgono una funzione cruciale in molti processi biologici, come l’inibizione della crescita, la senescenza e la difesa delle piante.
Composti aromatici e colore: lo studio
Il presente lavoro, pubblicato su Scientific Reports, indaga l’efficacia dei geni della via dell’acido mevalonico e del metileritritolo fosfato nella biosintesi dei composti aromatici e nella colorazione delle rose durante due fasi critiche dello sviluppo del fiore: bocciolo e fiore completamente aperto.
Nello specifico, sono stati esaminati gli effetti di due diverse concentrazioni di jasmonato di metile su ambedue i processi. Per di più, sono stati misurati i livelli di espressione dei geni PAL, PAR, FLS, MYB1, CER1, GT1, CCD1, ANS e GGPPS nei campioni trattati.
Per una comprensione più approfondita dei cambiamenti che si verificano durante la crescita del fiore, per analizzare le alterazioni fitochimiche e molecolari sono state impiegate tecniche di gascromatografia-spettrometria di massa (GC-MS) e PCR in tempo reale.
Potenzialità per l’industria profumiera
I risultati suggeriscono che i geni MYB1 e CCD1 svolgono un ruolo importante nel determinare il profumo e il colore dei fiori di rosa. La sovraespressione del fattore di trascrizione MYB1 aumenta significativamente l’espressione del gene ANS, ad indicare che MYB1 regola positivamente ANS.
L’applicazione del trattamento con jasmonato di metile (MeJA) ha un effetto positivo sull’espressione della maggior parte dei geni, ad eccezione di GGPPS.
Lo studio soprariportato ha anche mostrato la presenza di 26 composti diversi in quattro campioni. La produzione di monoterpeni, sesquiterpeni e composti alifatici nei fiori bianchi è aumentata dopo 48 ore dall’uso di jasmonato di metile. Al contrario, la sua applicazione ai fiori rosa ha determinato una diminuzione dei composti terpenoidi e un incremento di quelli alifatici.
Sono necessarie ulteriori ricerche per comprendere appieno i meccanismi alla base dell’associazione tra il trattamento con jasmonato di metile ed espressione genica.
L’analisi heatmap ha rivelato che il campione di PS2, che rappresenta la fase di fioritura completamente aperta dei petali rosa, è un esemplare prezioso per la sostanziale sovraregolazione dell’espressione dei geni GT1, GGPPS, MYB1 e ANS.
Sebbene l’analisi evidenzi il potenziale genetico di PS2 per la più ingente produzione di oli essenziali, le indagini future dovrebbero includere una profilazione dettagliata dei metaboliti, in particolare del citronellolo, per convalidare pienamente le capacità di PS2 per l’industria profumiera.
Kiani H.S., Noudehi M.S., Shokrpour M. et al. Investigation of genes involved in scent and color production in Rosa damascena Mill. Sci Rep 14, 20576 (2024). https://doi.org/10.1038/s41598-024-71518-9
