La genetica dietro l’alternanza dei sessi degli alberi di noce è stata rivelata dai biologi dell’Università della California, Davis. La ricerca, pubblicata il 3 gennaio in Scienzarivela un meccanismo che è rimasto stabile nelle noci e nei loro antenati risalenti a 40 milioni di anni fa e che ha alcuni parallelismi con la determinazione del sesso negli esseri umani e in altri animali.
Le piante da fiore hanno molti modi per evitare di impollinarsi. Alcuni lo fanno strutturando i fiori per rendere difficile l’autoimpollinazione; alcune specie hanno piante “maschili” e “femminili” separate. Altri separano nel tempo i fiori maschili da quelli femminili. Gli alberi della famiglia che comprende noci, noci e noci pecan fanno un ulteriore passo avanti. Un albero di noce produce fiori di un sesso, poi dell’altro nella stessa stagione, ma gli alberi differiscono in quale dei due nasce prima. I singoli alberi sono costantemente “prima maschio” o “prima femmina” nella fioritura, qualcosa notato da Charles Darwin nel 1877. Negli anni ’80 uno studente laureato della UC Davis, Scott Gleeson, notò che questo fenotipo era controllato da un singolo locus genetico.
“Noci e noci pecan hanno un dimorfismo temporale in cui alternano la fioritura maschile e femminile durante la stagione”, ha affermato Jeff Groh, studente laureato in biologia della popolazione presso l’UC Davis e primo autore dell’articolo. “È noto fin dal 1800, ma prima non era stato compreso a livello molecolare.”
Ciò si verifica sia nelle noci domestiche che nei parenti selvatici, come il noce nero della California settentrionale. Nelle specie selvatiche, il rapporto tra alberi con primi maschi e primi con femmine è quasi 1:1.
Groh e il suo consulente di dottorato, il professor Graham Coop del Dipartimento di Evoluzione ed Ecologia, hanno utilizzato i dati del programma di allevamento del noce della UC Davis e hanno anche monitorato la fioritura degli alberi di noce nero nativi della California settentrionale che crescevano intorno al campus della UC Davis. Assegnandoli a gruppi maschili o femminili, i ricercatori hanno sequenziato i loro genomi e identificato le sequenze associate al tratto.
Stesso meccanismo, geni diversi
Nelle noci, hanno trovato due varianti di un gene legato alla prima fioritura femminile o maschile. Questo polimorfismo del DNA appare in almeno nove specie di noce ed è stabile da quasi 40 milioni di anni.
“È piuttosto atipico mantenere la variazione per un periodo così lungo”, ha detto Groh. In questo caso i due tipi di fioritura si bilanciano a vicenda. Se un tipo di fioritura diventa più comune nella popolazione rispetto all’altro, il tipo meno comune ottiene un vantaggio nell’accoppiamento, quindi diventa più comune. Ciò spinge il sistema a un equilibrio 50:50 e mantiene la variazione genetica.
Anche le noci pecan, ha scoperto Groh, hanno un polimorfismo genetico equilibrato che determina l’ordine di fioritura, ma in una parte diversa del genoma rispetto al noce. Il polimorfismo del pecan sembra essere più antico di quello del noce, con oltre 50 milioni di anni.
In che modo le noci e le noci pecan, che sono imparentate, sono arrivate allo stesso meccanismo di fioritura attraverso geni abbastanza diversi?
Potrebbe darsi che gli antenati delle noci e delle noci pecan convergano su soluzioni simili man mano che si evolvono. Ma è anche possibile che questo sistema di fioritura a intervalli temporali sia apparso ancora più tempo fa in questa famiglia, circa 70 milioni di anni fa, ma nel tempo gli esatti meccanismi genetici per ottenerlo sono cambiati.
Curiosamente, questo è simile al modo in cui funzionano i cromosomi sessuali degli animali, con due varianti strutturali (cromosomi X e Y negli esseri umani e in altri mammiferi) mantenute più o meno in equilibrio.
“C’è un chiaro parallelo con una modalità comune di determinazione del sesso”, ha detto Groh.
Altri autori dell’articolo sono: Diane Vik, Matthew Davis, J. Gray Monroe, Kristian Stevens, Patrick Brown e Charles Langley, tutti della UC Davis. Il finanziamento è stato fornito da sovvenzioni del Dipartimento dell’Agricoltura degli Stati Uniti, del National Institutes of Health, della National Science Foundation, della Davis Botanical Society e dell’American Society of Plant Taxonomists. Questo lavoro ha utilizzato alberi della riserva ripariale dell’UC Davis Putah Creek; Gene Cripe di Turlock, California; Frutteto sperimentale USDA Wolfskill; Sonoma Botanical Garden e UC Botanical Garden a Berkeley.
Da un’altra testata giornalistica. news de www.sciencedaily.com
