Thidiazuron delays postharvest kiwifruit softening with temporal shifts in ethylene, starch and cell-wall programmes

La maturazione dei frutti è un conto alla rovescia biologico che inizia nel momento in cui il frutto viene raccolto. Per il kiwi, questo conto alla rovescia è notoriamente veloce. Una volta raccolto, il frutto subisce una rapida trasformazione in cui la sua polpa soda diventa morbida, il suo amido si trasforma in zucchero e la sua acidità pungente svanisce. Questo processo è guidato da un naturale ormone vegetale chiamato etilene, che agisce come un segnale chimico che dice al frutto di maturare. Sebbene questo ammorbidimento renda il frutto dolce e pronto per essere mangiato, lo rende anche fragile e deperibile, creando una grande sfida per agricoltori e coltivatori che devono trasportare e conservare il frutto senza che diventi una poltiglia. Gli scienziati sanno da tempo che, se riuscissero a rallentare questo segnalamento chimico o i cambiamenti strutturali nelle pareti cellulari del frutto, potrebbero estendere la sua durata di conservazione, ma la tempistica precisa di come i diversi trattamenti influenzino questi cambiamenti interni è rimasta a lungo un mistero.

Ricercatori della Nanchang Normal University e della Jiangxi Academy of Sciences si sono posti l'obiettivo di risolvere questo enigma testando sulla polpa fresca di kiwi un regolatore vegetale sintetico chiamato thidiazuron, o TDZ. Hanno trattato il frutto con una specifica concentrazione di questa sostanza chimica e poi hanno osservato come cambiava nel tempo rispetto al frutto non trattato. L'obiettivo non era solo vedere se il frutto rimanesse sodo, ma capire l'esatto momento in cui il trattamento chimico inizia a alterare le istruzioni interne del frutto. Misurando la consistenza, l'acidità e la composizione chimica insieme a una lettura dettagliata dell'attività genetica, il team ha scoperto che il trattamento non si limitava semplicemente a fermare il processo di maturazione; invece, spingeva l'intera cronologia degli eventi di maturazione più avanti nel futuro, guadagnando efficacemente tempo prima che il frutto diventasse morbido.

L'esperimento è iniziato con un semplice test fisico. I ricercatori hanno immerso i kiwi raccolti in una soluzione contenente 600 milligrammi di TDZ per litro d'acqua, mentre un gruppo di controllo è stato immerso in acqua semplice. Hanno conservato entrambi i gruppi a una temperatura ambiente costante e li hanno controllati a intervalli regolari per venti giorni. I risultati sono stati sorprendenti. Dopo venti giorni, il frutto non trattato era diventato così morbido da essere quasi privo di consistenza, misurando solo 3,78 newton di forza, ovvero il punto in cui il frutto è considerato troppo maturo e pronto per essere consumato immediatamente. Al contrario, il frutto trattato rimaneva sodo a 27,72 newton, un livello di durezza che permetterebbe di conservarlo e spedirlo per molto più tempo. Oltre a risultare duro al tatto, il frutto trattato manteneva il suo sapore pungente, il suo contenuto di amido e i componenti strutturali delle sue pareti cellulari, che sono i mattoni microscopici che conferiscono al frutto la sua forma.

Per capire perché ciò accadeva, gli scienziati hanno guardato all'interno del frutto a livello dei suoi geni. Hanno raccolto campioni dal frutto in diversi momenti e hanno sequenziato l'RNA, ovvero la molecola che trasporta le istruzioni dal DNA al resto della cellula. Ciò ha permesso loro di vedere quali geni venivano attivati o disattivati in ogni fase del processo di maturazione. Hanno scoperto che il frutto trattato e quello non trattato iniziano a divergere nelle loro istruzioni genetiche già quattro o otto giorni dopo il raccolto, ma le differenze diventano molto chiare tra i dodici e i venti giorni. Il frutto non trattato seguiva un percorso prevedibile in cui i geni responsabili della scomposizione dell'amido e dell'ammorbidimento delle pareti cellulari venivano attivati aggressivamente. Il frutto trattato, tuttavia, manteneva questi geni spenti per molto più tempo.

Lo studio ha identificato dodici geni specifici che hanno giocato un ruolo centrale in questo ritardo. Questi geni appartenevano a tre categorie principali: quelli che controllano la produzione di etilene, quelli che gestiscono la scomposizione di amidi e zuccheri e quelli che rimodellano la parete cellulare. Nel frutto non trattato, i geni che producono etilene e scompongono l'amido erano altamente attivi durante la finestra critica dei dodici-venti giorni. Nel frutto trattato, questi stessi geni erano significativamente meno attivi. Ad esempio, i geni responsabili della produzione dell'enzima che scompone la pectina — una sostanza che agisce come una colla che tiene insieme le pareti cellulari — erano mantenuti in uno stato di bassa attività. Ciò significava che le pareti cellulari rimanevano intatte e il frutto restava sodo. Interessante è che i ricercatori hanno anche scoperto che alcuni geni relativi alla struttura interna del frutto aumentavano l'attività più tardi nel periodo di conservazione, suggerendo che il trattamento non avesse congelato il frutto nel tempo, ma avesse piuttosto spostato l'intero programma degli eventi.

I ricercatori hanno confermato che le loro scoperte non erano uniche per questa specifica sostanza chimica, confrontando i loro risultati con i dati di altri studi riguardanti l'etilene e una sostanza che blocca l'etilene. Hanno scoperto che gli stessi dodici geni rispondevano in modo simile quando il frutto veniva esposto a questi diversi trattamenti, rafforzando l'idea che questi geni siano le chiavi di commutazione per il processo di maturazione. Lo studio suggerisce che il thidiazuron funzioni ritardando l'attivazione di questi interruttori, creando uno "spostamento temporale" in cui il programma di maturazione del frutto viene posticipato. Questo ritardo permette al frutto di mantenere la sua consistenza, acidità e amido per un periodo più lungo, estendendo efficacemente la sua vita commerciale.

Questa ricerca fornisce una mappa chiara di come un trattamento chimico possa alterare l'orologio biologico di un frutto. Individuando esattamente i geni e i momenti specifici in cui essi cambiano, gli scienziati sono andati oltre la semplice osservazione che il frutto rimanga sodo. Hanno dimostrato che il trattamento crea un ritardo coordinato in tutto il sistema del frutto, dalla produzione degli ormoni di maturazione alla scomposizione della sua struttura interna. Questa comprensione offre un nuovo modo di intendere la gestione post-raccolta, suggerendo che la chiave per preservare la qualità della frutta risieda nella gestione della tempistica di queste istruzioni genetiche piuttosto che nel tentativo di bloccarle del tutto. I risultati indicano un futuro in cui la frutta può essere conservata per periodi più lunghi senza perdere la consistenza e il sapore che i consumatori si aspettano, semplicemente spostando la tempistica del suo naturale ciclo di maturazione.