I geni dello sviluppo del carpello NGATHA si sono evoluti nell’antenato comune delle piante a seme
L’esemplare storico di Ginkgo biloba custodito, dal 1750, all’Orto botanico di Padova, è al centro di un importante studio internazionale: NGATHA carpel development genes evolved in the common ancestor of seed plants. Il lavoro è frutto di una stretta collaborazione tra il gruppo di Soraya Pelaz del CSIC – Centre for Research in Agricultural Genomics di Barcellona (Spagna), Barbara Ambrose del New York Botanical Garden (USA), Cristina Ferrandiz (CSIC, Valencia, Spagna) e il gruppo di ricerca padovano guidato da Barbara Baldan del Dipartimento di Biologia dell’Università di Padova. Pubblicata lo scorso ottobre su The Plant Journal, la ricerca si inserisce nel progetto europeo EVOfruland-MSCA-RISE-Horizon 2020 ed è stata promossa per indagare l’origine del carpello nelle angiosperme e il suo antico legame evolutivo con le gimnosperme.
Le angiosperme, o piante a fiore, devono la gran parte del loro successo evolutivo alla presenza del carpello, una struttura specializzata che racchiude e protegge gli ovuli (futuri semi). La maturazione del carpello porta allo sviluppo del frutto, essenziale per la protezione e la disseminazione dei semi. L’origine evolutiva del carpello è considerata uno dei misteri più affascinanti della biologia vegetale, poiché è alla base dell’enorme diversità delle piante a fiore. Per comprenderne a fondo origine ed evoluzione, risulta fondamentale confrontare le angiosperme con le loro “sorelle” gimnosperme (l’altro gruppo di piante a seme) che, al contrario, presentano ovuli esposti non racchiusi da un carpello.
Il contributo padovano a questa ricerca è consistito nello studio di alcuni geni della gimnosperma Ginkgo biloba, prelevando il materiale proprio dallo storico esemplare dell’Orto di Padova. Attraverso esperimenti incrociati, è stato dimostrato che geni chiave di Ginkgo possono svolgere le funzioni essenziali per lo sviluppo del carpello in Arabidopsis thaliana, un’angiosperma modello. Infatti, quando questi geni vengono inseriti in piante mutanti di Arabidopsis (difettose per lo sviluppo del carpello), permettono loro di completare lo sviluppo del carpello. Inoltre, sulla base dei risultati ottenuti, ricercatrici e ricercatori hanno indagato la funzione di questi geni nel Ginkgo stesso, scoprendo che sono espressi negli ovuli impollinati e che, verosimilmente, svolgono un ruolo chiave nello sviluppo delle strutture riproduttive femminili. Ciò dimostra che parte della “cassetta degli attrezzi” molecolare necessaria per lo sviluppo riproduttivo e del carpello era già presente nell’antenato comune di tutte le piante a seme.
“Questo studio ha permesso di scoprire che alcuni geni, importanti nella rete molecolare che controlla lo sviluppo di semi e frutti delle angiosperme, sono presenti anche nelle strutture riproduttive di una antica gimnosperma, Ginkgo biloba, che occupa una posizione chiave nella filogenesi delle piante a seme”, spiega Barbara Baldan, responsabile del gruppo di ricerca che ha studiato l’esemplare di Ginkgo dell’Orto botanico. “I risultati contribuiscono a spiegare l’origine e l’evoluzione di queste strutture, fondamentali per la riproduzione e la sopravvivenza delle specie vegetali, in particolare per mantenere un alto livello di biodiversità e colonizzare nuovi habitat, oltre a rappresentare un’importante fonte nutrizionale per l’uomo e per gli animali. Un tassello in uno sforzo complessivo di trasferimento delle conoscenze sui meccanismi di formazione di semi e frutti, acquisite in alcune specie modello, verso altre specie utilizzabili per nutrire un mondo in cui la popolazione sta crescendo in modo drammatico e i cambiamenti climatici pongono sempre nuove sfide per la sostenibilità alimentare”.
This is a Research Highlight about Cota et al. 2025:
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1111/tpj.70645
Titolo: “NGATHA carpel development genes evolved in the common ancestor of seed plants” – «The Plant Journal», 2025
