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Notiziario di informazione a cura dell'Accademia dei Georgofili

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20 maggio 2015

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Le specie del genere Capsicum: cenni botanici e genetici

di Pasquale Tripodi

Il peperone è una coltura ortiva da frutto appartenente alle Solanaceae che rappresenta una delle più importanti famiglie delle angiosperme dicotiledoni comprendente 102 generi e circa 2500 specie. A tale famiglia appartengono, infatti, specie di elevato interesse nutrizionale e industriale (pomodoro, patata, melanzana, tabacco, caffè) per le quali l’importanza è stata recepita dalla comunità scientifica internazionale che negli ultimi anni ha contribuito a decifrarne la sequenza del genoma. Il genere Capsicum, di cui il peperone fa parte, comprende 38 specie (http://www.theplantlist.org/) che si possono suddividere in due maggiori raggruppamenti: specie a dodici (2n=24) ed a tredici (2n=26) cromosomi. Sono poi presenti specie per le quali non ci sono ancora informazioni disponibili circa il corredo cromosomico ed infine è riportata l’esistenza di una specie tetraploide (C. annuum var. glabriusculum). Le specie di peperoncino più famose e diffuse nel mondo sono: C. annuum (es. cayenna, jalapeno, serrano ecc), alla quale appartengono le principali varietà di peperoncino italiano, C. chinense (vari habanero), C. frutescens (malagueta e tabasco), C. baccatum (vari aji), C. pubescens (rocoto). Queste cinque si possono distinguere per caratteri botanici tipici, quali ad esempio, le foglie traslucide del C. frutescens, i semi neri del C. pubescens, i fiori con spot gialli di C. baccatum. Tante altre sono invece le specie di minore diffusione e importanza per il consumo (es. C. chacoense, C. eximium, C. tovarii ecc) ma che rappresentano un enorme potenziale come fonte di caratteri utili da utilizzare nel miglioramento genetico principalmente per stress biotici e abiotici ma anche per caratteri qualitativi. Diversi studi sono stati effettuati negli ultimi 40 anni al fine di stabilire le relazioni filogenetiche tra le specie; inizialmente ci si è soffermati su classificazione in base alla colorazione dei fiori, in seguito, l’utilizzo di marcatori biochimici, cloroplastici e nucleari, ha fornito maggiori informazioni tuttavia mostrando diverse incongruenze che grazie alla sequenza del genoma ed all’utilizzo di tecnologie innovative in grado di ottenere marcatori molecolari ad alta densità saranno sicuramente chiarite nei prossimi anni. La caratteristica principale del peperoncino piccante è la presenza di diversi composti (capsaicinoidi, tra cui principalmente capsaicina e di-idrocapsaicina) responsabili della sensazione di pungenza percepita dall’uomo e da altri mammiferi. La sintesi della capsaicina (8-metil-N-vanillil-6-nonenamide) avviene grazie all’enzima capsaicina sintasi (CS) che catalizza la reazione di due metaboliti prodotti rispettivamente nella via biosintetica dei fenilpropanoidi (vanilalanina) e della valina (8-metil-6-nonenonico). Dal punto di vista genetico, la presenza/assenza di capsaicinoidi dipende dall’allele presente nel locus Pun1: l’allele dominante Pun1 determina l’accumulo di capsaicinoidi nella placenta dei frutti, mentre la presenza, alternativa, di tre alleli recessivi di diversa origine (pun1, pun12 e pun13) determina l’assenza degli stessi composti. La differenza tra genotipi piccanti e non è legata a una delezione di circa 2500 basi al locus Pun1 negli ultimi. Grazie a questa differenza è stato possibile sviluppare marcatori molecolari utili nel breeding assistito. Un secondo locus (Pun2) è stata recentemente identificato in C. chacoense. Va tuttavia detto che il livello di capsaicinoidi è, comunque, influenzato da fattori ambientali e da altri geni. Recentemente il Ministero delle Politiche Agricole e Forestali ha finanziato il progetto PEPIC, coordinato dal CRA-ORT di Pontecagnano che ha tra gli obiettivi il miglioramento e la valorizzazione della filiera del peperoncino piccante italiano.


L’articolo è una sintesi della relazione svolta dal prof. Pasquale Tripo nella giornata di studio organizzata dalla Sezione Centro-Ovest dei Georgofili su “Peperoncino, non solo moda”, che si è svolta a Pisa il 16 aprile 2015.



The species of the Capsicum family: botanical and genetic notes

Pepper (Capsicum spp.) belongs to the Solanaceae family, which is an economically important family of flowering plants consisting of about 102 genera and about 2.500 species including tomato, potato, eggplant, coffee. Estimates report the existence of 38 Capsicum species five of which are domesticated and widely consumed as hot pepper:  C annuum (which include the Italian hot pepper varieties), C. frutescens (i.e. malagueta and tabasco), C. chinense (all habanero), C. baccatum (aji) and C. pubescens (rocoto). Several other species with both twelve (2x=24) and thirteen (2x=26) chromosomes are little consumed as chilli but represent an important source of useful traits for genetic improvement. Several studies have been conducted in the past 40 years in order to establish the filogenetic relationship of species within Capsicum genera. From flowers colour to molecular markers, various inconsistencies have been observed, which will be better clarified with the information coming from the pepper genome sequence and by the use of next generation sequencing technologies. The perception of pungency in pepper is due to the presence of a group of compounds (capsacinoids) of which the main representative (capsaicin) is biosynthesized by capsaicin synthase (CS) through the condensation of vanillylamine, a phenyl propanoid pathway intermediate, and fatty acid moieties in placental tissues of Capsicum fruits. The Pun1 locus has been taken as a reference for pungency due to its putative role as a master switch of the presence/absence of capsaicinoids. Mutations associated to non-pungency have been described in Pun1 as pun1, pun12 and pun13 alleles that were found in C. annuum, C. chinense, and C. frutescens, respectively while another locus required for pungency Pun2 have been detected in C. chacoense. A deletion of about 2.5 Kb at locus Pun1 has been found in non pungent pepper genotypes, this mutations allowed to develop molecular markers for assisted breeding. Recently, the Italian Ministry of Agricultural, Food and Forestry Policies funded the PEPIC project coordinated by CRA-ORT which has among its objectives the assessment and the improvement of the Italian hot pepper. 

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