Il “priming termico” migliora la tolleranza al calore e la resa dei pomodori in seguito a stress termici ricorrenti
I ricercatori scoprono il gene che conferisce ai pomodori la "memoria termica"
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I pomodori possono prepararsi ad affrontare stress termici ricorrenti. I ricercatori dell’Istituto Leibniz per le Scienze Orticole (IGZ) hanno dimostrato, sia in condizioni controllate che in campo, che uno stress termico moderato migliora la risposta delle piante di pomodoro a successivi episodi di stress termico e può aumentare significativamente la resa dei frutti. Il team ha inoltre identificato i principali regolatori molecolari della memoria dello stress termico in uno studio pubblicato su «The Plant Journal».
Le alte temperature possono compromettere in modo significativo la crescita e la resa delle colture, compreso il pomodoro. Un nuovo studio condotto da un gruppo di ricerca internazionale guidato dalla dott.ssa Justyna Olas (IGZ) ha ora dimostrato che i pomodori possono rispondere meglio a successivi stress termici in seguito a un’esposizione moderata al calore. Il “priming termico” riprogramma le piante in risposta a un iniziale stress termico moderato, consentendo loro di conservare la memoria dell’evento di stress per diversi giorni e di rispondere in modo più rapido ed efficace a successivi stress termici.
I ricercatori hanno inizialmente studiato piante di pomodoro della cultivar “Moneymaker” in condizioni controllate. A seguito di un’esposizione moderata al calore, le piante sono state sottoposte a un grave stress termico ricorrente diversi giorni dopo. Mentre le piante non sottoposte a priming hanno subito danni sostanziali, quelle precedentemente esposte a calore moderato sono state in grado di resistere meglio allo stress. L’effetto protettivo del «priming» è durato più a lungo rispetto a quanto osservato nella pianta modello Arabidopsis thaliana: un effetto protettivo misurabile era ancora presente dopo un intervallo di dieci giorni tra l’esposizione iniziale al calore e lo stress termico ricorrente. Tuttavia, tale effetto è diminuito man mano che la fase di memoria si prolungava, fino a non essere più rilevabile dopo 20 giorni. Lo studio dimostra quindi che la durata della memoria termica varia a seconda delle specie vegetali.
L’effetto conseguente sulla produttività è particolarmente rilevante per l’orticoltura. In condizioni controllate, le piante esposte a calore moderato e successivamente sottoposte a stress termico grave ricorrente hanno prodotto, in media, il 41 per cento di frutti in più rispetto alle piante di controllo non sottoposte a stress termico. Anche la massa totale dei frutti era maggiore, il che suggerisce che le piante sottoposte a priming termico dopo uno stress termico ricorrente abbiano prodotto una resa maggiore. Anche le analisi del β-carotene e della luteina come indicatori di qualità non hanno evidenziato differenze significative, indicando che la qualità dei frutti non ne risente.
L’effetto è stato osservato anche in condizioni ambientali non controllate. In un esperimento sul campo condotto nel 2025 a Großbeeren, le piante inizialmente esposte a calore moderato e successivamente sottoposte a stress termico ricorrente hanno prodotto circa il 53% in più di frutti rispetto alle piante di controllo non sottoposte a stress termico. Anche la massa totale dei frutti era maggiore. Poiché durante l’esperimento la temperatura, la luce e l’umidità hanno subito variazioni e l’esperimento in campo è stato condotto una sola volta, i risultati non consentono ancora di trarre conclusioni sugli effetti di tale trattamento in diverse condizioni pratiche. Tuttavia, i risultati suggeriscono che il «priming» termico possa rappresentare una strategia promettente per aumentare la produzione di frutti in condizioni di campo a seguito di stress termico ricorrente.
I ricercatori hanno inoltre studiato la risposta delle piante di pomodoro allo stress termico ricorrente a livello molecolare. Utilizzando il sequenziamento dell’RNA del tessuto del meristema apicale del fusto, hanno identificato 267 geni che sono stati attivati in modo particolarmente intenso in seguito allo stress termico iniziale e durante lo stress termico successivo. Questi cosiddetti geni di tipo II della memoria termica trascrizionale includono SlBAG6 e SlHSFA2, un fattore di trascrizione che svolge un ruolo centrale nella risposta di memoria termica.
Nelle piante di pomodoro modificate con CRISPR prive di SlHSFA2 funzionale, la capacità di subire il «priming» termico era in gran parte persa. Anche il recupero del meristema apicale del fusto in seguito a stress termico ricorrente risultava compromesso. Ulteriori analisi hanno dimostrato che SlHSFA2 regola l’attivazione del gene SlBAG6. Inoltre, SlHSFA2 interagisce con altri fattori di trascrizione, gli ETHYLENE RESPONSE FACTOR (SlERF), che insieme a SlHSFA2 potenziano l’attivazione di SlBAG6. Quando i singoli SlERF sono stati temporaneamente silenziati, la tolleranza al calore è risultata ridotta. I risultati indicano quindi l’esistenza di un modulo regolatorio che coinvolge SlHSFA2-SlERF e che contribuisce alla memoria termica trascrizionale.
I risultati dimostrano che la memoria dello stress termico può avere anche una funzione adattativa in un’importante coltura orticola e forniscono una base per ulteriori ricerche su questo meccanismo e sul suo possibile utilizzo nello sviluppo di pomodori resistenti al calore. Tuttavia, non è ancora chiaro in che modo la risposta molecolare di memoria dello stress contribuisca, in ultima analisi, all’aumento della resa.
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