Quad. 30 - Interno oki

DIFFERENZE E ANALOGIE NEI PROFILI TRASCRIZIONALI
IN BUCCE DI UVE SOTTOPOSTE AD APPASSIMENTO E
SOVRAMATURAZIONE
Fabio Massimo RIZZINI1, Claudio BONGHI1, Pietro TONUTTI2
1 Dipartimento
di Agronomia Ambientale e Produzioni Vegetali, Università degli Studi
di Padova, Viale dell’Università 16, 35020 Legnaro, PD, I.
E-mail: [email protected] — [email protected]
2 Scuola Superiore Sant’Anna, Piazza Martiri della Libertà 33, 56127 Pisa, PI, I.
E-mail: [email protected]
Parole chiave: Appassimento postraccolta, espressione genica, microarray, polifenoli,
Raboso Piave, vendemmia tardiva.
Key words: Gene expression, late harvest, microarray, postharvest dehydration,
polyphenols, Raboso Piave.
1. INTRODUZIONE
Il processo di vinificazione inizia, generalmente, in tempi immediatamente successivi
alla vendemmia. Esistono, tuttavia, delle importanti eccezioni a questa pratica che
prevedono in pianta (sovramaturazione) o sul frutto staccato (appassimento) una parziale
o accentuata disidratazione dell’uva prima della vinificazione. Le uve così ottenute
sono soprattutto utilizzate per la produzione di vini quali i Passiti, i Vin Santi, i Recioti
e, più in generale, i vini da dessert (tra cui le cosiddette “vendemmie tardive”),
caratterizzati da elevati tenori zuccherini e da peculiari tratti organolettici variabili in
relazione alle cultivar utilizzate e ai processi ai quali le uve vengono sottoposte prima della
vinificazione. L’appassimento e/o la sovramaturazione delle uve sono anche impiegate
per la produzione di vini non dolci (Amarone, Sfurzat della Valtellina, i cosiddetti
Ripassi e Rinforzati) che, oltre a presentare un più elevato grado alcolico, si caratterizzano
per alcune peculiarità derivanti dalla gestione delle uve in pre-vinificazione.
La sovramaturazione e l’appassimento delle uve provocano marcate variazioni
nella composizione della bacca dovute principalmente alla concentrazione delle
sostanze presenti nei vari comparti cellulari, ma anche all’attivazione od alla repressione
di processi metabolici associati alla fase di maturazione. In uno dei pochissimi lavori
riguardanti il metabolismo delle bacche di vite sottoposte all’appassimento, Costantini
e coll. (2006) hanno osservato un aumento della respirazione nelle bacche d’uva (cv
‘Malvasia’) a partire da cali ponderali del 10 % circa con punte massime raggiunte in
corrispondenza del 22 %. Gli stessi autori hanno riportato un cambiamento da un
metabolismo aerobico ad uno di tipo anaerobico che si verifica nelle bacche
QUAD. VITIC. ENOL. UNIV. TORINO, 30, 2008
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F.M. RIZZINI, C. BONGHI, P. TONUTTI
in corrispondenza di una perdita di peso del 10-15 %: in queste condizioni il glucosio
e l’acido malico sono convertiti in etanolo e diossido di carbonio (Romieu et al., 1992).
Come conseguenza della concentrazione dei soluti cellulari e delle variazioni a carico
della respirazione, il rapporto zuccheri/acidi organici e acido tartarico/acido malico
aumentano mentre il rapporto glucosio/fruttosio diminuisce. Durante il processo di
disidratazione delle uve, Costantini e coll. (2006) hanno osservato un incremento del
contenuto di acido abscissico (ABA) a partire dalle prime fasi di disidratazione per
raggiungere la massima concentrazione in corrispondenza del 12 % del calo ponderale.
Gli stessi autori hanno osservato che l’attività delle lipossigenasi (LOX), che svolgono
un importante ruolo ossidativo nei confronti dei lipidi e nella formazione di composti
aromatici, ha un andamento simile a quello dell’ABA.
Oltre ai composti aromatici, un importante ruolo nella formazione dei tratti qualitativi
tipici dei vini ottenuti con uve disidratate è svolto dai polifenoli. Le informazioni
disponibili in letteratura riportano che l’appassimento dell’uva provoca, in generale,
una diminuzione del contenuto di polifenoli totali (Borsa, Di Stefano, 2000), ma tale
effetto è più o meno accentuato tra le varie classi di polifenoli e può variare in funzione
delle condizioni e dell’intensità della disidratazione.
La velocità di perdita d’acqua della bacca riveste un ruolo importante dal punto di vista
fisiologico e metabolico: essa dipende dalla superficie evaporante, dalla permeabilità
dei tessuti dermatici e dalle condizioni di appassimento. Attraverso il controllo della
temperatura e dell’umidità relativa, è possibile modificare la velocità di appassimento.
Frangipane e coll. (2005) hanno evidenziato che uve (cv ‘Rosetto’) disidratate
velocemente (36 % di calo del peso in 15 giorni) presentano un contenuto di polifenoli
totali minore dell’uva alla vendemmia, ma maggiore di quello dell’uva appassita
lentamente (20 % di calo peso in 15 giorni); inoltre la polpa dell’uva appassita
velocemente ha un maggior contenuto di acido protocatechico, ferulico e siringico e
un minor contenuto di acido caffeico e p-idrossibenzoico. Anche il profilo aromatico
delle uve (cv ‘Malvasia’) è apparso modificato dalle condizioni e dall’intensità di
appassimento come dimostrato da Bellincontro e coll. (2004).
Con eccezione di una pubblicazione di Versari e coll. (2001), i quali hanno riportato
un incremento del trans-resveratrolo nella buccia d’uva (cv ‘Corvina’) concomitante
con induzione dell’espressione del gene codificante per la stilbene sintetasi (STS),
l’enzima chiave nella sintesi degli stilbeni, non esistono in letteratura informazioni su
variazioni dell’espressione di specifici geni coinvolti in importanti vie del metabolismo
secondario e, tanto meno, indagini sui profili trascrizionali delle uve sottoposte ad
appassimento fuori pianta e a sovramaturazione in pianta (vendemmia tardiva). Lo
sviluppo degli strumenti di indagine genomica che consentono l’analisi su larga scala del
trascrittoma può fornire elementi utili per delineare un quadro complessivo dei
cambiamenti molecolari nelle vie metaboliche, caratterizzanti l’acino maturo, influenzate
significativamente dalla perdita d’acqua e dall’estensione del periodo di maturazione.
Per tale scopo si è ricorsi alla piattaforma microarray, già impiegata in vite per lo studio
DIFFERENZE E ANALOGIE IN UVE APPASSITE O SOVRAMATURE
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delle variazioni del trascrittoma durante lo sviluppo e la maturazione della bacca
(Terrier et al., 2005; Waters et al., 2005). L’applicazione di tale tecnica oltre a consentire
lo studio contemporaneo di diverse migliaia di geni permette, attraverso lo studio dei
profili di espressione di geni noti, di attribuire possibili funzioni a geni sconosciuti.
Quest’ultimo aspetto è particolarmente interessante considerando le limitate indagini
funzionali a fronte del consistente numero di sequenze nucleotidiche (oltre 500.000) di
vite già depositate e dell’imminente completamento del sequenziamento del genoma di
questa specie.
Questo approccio è stato applicato sulla cv ‘Raboso Piave’ le cui uve, in alcune
aziende, vengono sottoposte ad appassimento in fruttaio o ad un prolungamento della
maturazione in pianta per ottenere vini caratterizzati anche da una diversa complessità
a carico dei composti fenolici.
2. MATERIALI E METODI
È stata allestita una prova di appassimento in fruttaio (con parziale controllo dei
parametri ambientali) ed una di sovramaturazione in campo con il vitigno a bacca rossa
‘Raboso Piave’. L’uva è stata campionata ad intervalli regolari durante tutto il periodo di
disidratazione (della durata di 110 giorni) e di sovramaturazione (della durata di 15 giorni).
Le bucce sono state separate dal resto della bacca, immediatamente congelate in
azoto liquido e conservate a –80 °C.
Una parte dell’uva campionata è stata utilizzata per determinare il contenuto polifenolico, mentre una parte è stata utilizzata per estrarre l’RNA dalla buccia utilizzando
il protocollo di Rezaian e Krake (1987).
Il contenuto di polifenoli totali nella buccia è stato valutato come descritto da
Ribéreau-Gayon e coll. (2003), macerando le bucce in una soluzione a pH 1 di acido
cloridrico (10 g di buccia in 50 ml di soluzione estrattiva).
L’analisi northern è stata condotta con sonde di cDNA “full length” corrispondenti
a fenilalanina ammonia liasi (PAL, X75967) e stilbene sintetasi (STS, X76892),
seguendo il protocollo descritto da Tonutti e coll. (1997).
Per l’analisi microarray sono stati scelti tre campioni: buccia non disidratata (t0),
buccia appassita in fruttaio per 15 giorni pari ad un calo peso del 20 % (AP) e buccia
d’uva sovramaturata in pianta per 15 giorni (SO). L’analisi microarray è stata condotta
utilizzando un vetrino sul quale sono stati depositati 14562 oligonucleotidi “grape
AROS V1.0” (http://omad.operon.com/download/index.php). La preparazione della
sonda, l’ibridazione, l’analisi delle immagini sono state condotte come descritto da
Trainotti e coll. (2006). Le sequenze nucleotidiche dei bersagli (target) che mostrano
un rapporto d’espressione log2 >0,8 (indotti) e <0,8 (repressi) sono stati annotati
utilizzando il programma “blast2go” (http://www.blast2go.de/) e analizzate utilizzando
il web tool WEGO (http://wego.genomics.org.cn).
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F.M. RIZZINI, C. BONGHI, P. TONUTTI
3. RISULTATI
3.1. Cambiamenti a carico del metabolismo dei polifenoli
Il contenuto di polifenoli totali nelle bucce di uve appassite è aumentato fino ad un
calo peso del 20 % (registrato a 15 giorni dall’inizio della prova); successivamente
esso è diminuito fino a portarsi, dopo 110 giorni di appassimento, al valore registrato alla
raccolta (tempo 0). Anche durante la sovramaturazione si è verificato un significativo
aumento del contenuto di polifenoli totali. Tale aumento, nel periodo considerato, è
paragonabile a quello rilevato nelle uve in appassimento (fig. 1).
Fig. 1 - Contenuto di polifenoli totali nella buccia delle uve ‘Raboso Piave’ durante l’appassimento
in fruttaio ( ) o la sovramaturazione in pianta ( ). La linea tratteggiata indica il calo
del peso fresco % delle uve mantenute in fruttaio ( ).
L’espressione genica di PAL e STS, due enzimi chiave nel metabolismo dei
composti fenolici, è stata valutata attraverso l’analisi northern (fig. 2).
L’accumulo dei trascritti dei geni codificanti per PAL e STS è stato crescente durante
l’appassimento, anche se il livello degli mRNA di PAL è minore di quello osservato
per STS ed inizia ad essere rilevabile solo dopo 35 giorni di appassimento.
La sovramaturazione non sembra indurre la trascrizione di PAL mentre è apparsa
stimolare, a livelli paragonabili a quelli rilevati nelle prime fasi dell’appassimento,
l’accumulo dei trascritti codificanti STS. Per quest’ultimo, a differenza di quanto
QUATTRO “NUOVI” VITIGNI PER LA VITICOLTURA VENETA
27
avviene nelle uve appassite, non sono apparse differenze significative col progredire della
disidratazione.
Appassimento
0
7 14 35
0
9 20 27
45
32
61 110
33 35
Sovramaturazione
0 7 14
Giorni
Calo peso fresco [%]
VvPAL
VvSTS
Fig. 2 - Analisi northern dell’espressione genica di PAL e STS in bucce di uva ‘Raboso Piave’
durante l’appassimento e la sovramaturazione.
3.2. Analisi delle variazioni del trascrittoma
L’ibridazione comparativa tra i trascritti presenti nella buccia disidratata (AP) ed
alla raccolta (t0) è stata positiva per 5.646 sonde (su un totale 14.562 microdepositate)
di cui 5.509 corrispondenti a trascritti presenti in quantità non significativamente
diverse nelle due popolazioni target. Dei rimanenti 157 target, 84 sono stati indotti dalla
disidratazione, mentre per 53 si è assistito ad una diminuzione del trascritto. Le differenze
tra profili dei trascritti della buccia sovramaturata (SO) e quelli dell’uva raccolta 15
giorni prima (t0) sono risultate più contenute. In questo confronto solamente 2.795
sonde hanno fornito ibridazioni positive e per il 98,8 % non erano significativamente
diverse nelle due popolazioni target. Solo 33 target erano espressi in modo differenziale:
28 erano maggiormente espressi in seguito alla sovramaturazione e 5 mostravano un
calo dei trascritti rispetto alla raccolta. Per alcuni di questi geni il profilo di espressione
28
F.M. RIZZINI, C. BONGHI, P. TONUTTI
è stato validato attraverso PCR quantitativa (Real Time qPCR, dati non mostrati).
Dal confronto dei target differenzialmente espressi dall’appassimento e dalla sovramaturazione è risultato che solo 7 sono comuni: tra questi 3 e 2 sono rispettivamente
indotti e repressi in entrambi i processi, mentre 2 mostrano un andamento (trend) opposto.
Ad ogni sequenza nucleotidica dei target differenzialmente espressi è stata assegnata
una funzione putativa sulla base delle omologie con le sequenze proteiche presenti nelle
banche dati. Questa analisi bioinformatica ha fornito, quando presenti, anche le annotazioni
ontologiche (riguardanti la componente cellulare e/o la funzione molecolare e/o il processo
biologico) delle proteine omologhe. Il 62 % delle proteine omologhe ai target indotti
e repressi dall’appassimento ha almeno un’annotazione, mentre per la sovramaturazione
questa percentuale è pari al 75 % per i target indotti e al 66 % per quelli repressi.
I geni annotati come indotti o repressi dall’appassimento sono principalmente
coinvolti nel metabolismo delle proteine e degli acidi nucleici (in particolare DNA),
nella regolazione della trascrizione e nella risposta a stimoli biotici ed abiotici (fig. 3).
L’effetto di induzione provocato dall’appassimento è stato particolarmente evidente
per i geni coinvolti nel metabolismo dei lipidi (fig. 3A), mentre non è stato identificato
un processo fortemente depresso da tale tecnica.
I processi biologici indotti più rappresentativi dalla sovramaturazione sono la risposta
agli stress, i processi catabolici e il metabolismo dei fenil propanoidi (fig. 4A), mentre
quelli repressi sono rappresentati dalla modificazione proteica, dalla traduzione proteica,
dalla biosintesi di flavonoli e dai processi catabolici (fig. 4B).
4. DISCUSSIONE E CONCLUSIONI
Le pratiche di appassire le uve da vino dopo la raccolta e/o di prolungare la loro
permanenza in pianta oltre la normale data di vendemmia, spesso associate all’azione
di agenti disidratanti, sono in grado di modificare la composizione delle bacche sia per
gli effetti di concentrazione dei soluti sia come risultante di un quadro metabolico
modificato dal procedere della maturazione e dallo stress idrico nei diversi tessuti del
frutto inclusa la buccia. Ciò è particolarmente importante per quelle uve (soprattutto a bacca
rossa) destinate ad una vinificazione in cui sia previsto un più o meno prolungato contatto
con le bucce ed un’estrazione dei loro componenti.
Uno dei risultati più rilevanti ed innovativi del presente lavoro è la definizione dei
profili di trascrizione di specifici geni indotti e/o repressi dall’appassimento e dalla
sovramaturazione. È evidente che durante l’appassimento delle uve da vino, almeno
nelle prime fasi di disidratazione, avvengono importanti cambiamenti del trascrittoma
e ciò conferma l’elevata reattività metabolica delle bacche in relazione al distacco dalla
pianta madre e alla perdita d’acqua.
Considerando più globalmente l’approccio di analisi del trascrittoma delle bucce di
uve sottoposte ad appassimento, si può senz’altro affermare che tale processo (almeno
DIFFERENZE E ANALOGIE IN UVE APPASSITE O SOVRAMATURE
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Fig. 3 - Processi biologici dei target indotti (A) e repressi (B) dall’appassimento (nella categoria
other sono inclusi: electron transport, catabolic process, generation of precursor
metabolites and energy, carbohydrate metabolic process, cell communication, translation,
amino acid and derivative metabolic process, nucleobase, nucleoside, nucleotide and
nucleic acid metabolic process, cell homeostasis e photosynthesis).
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F.M. RIZZINI, C. BONGHI, P. TONUTTI
Fig. 4- Processi biologici dei target indotti (A) e repressi (B) dalla sovramaturazione (nella
categoria other sono inclusi: electron transport, DNA metabolic process, translation e
protein modification process).
DIFFERENZE E ANALOGIE IN UVE APPASSITE O SOVRAMATURE
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fino a valori di disidratazione dell’ordine del 20 % circa) induce un marcato cambio
nel metabolismo evidenziato dal numero di geni indotti e repressi, alcuni dei quali
direttamente coinvolti nella regolazione della trascrizione genica. A parità di tempi di
campionamento (giorni dopo la normale data di vendemmia), l’effetto della disidratazione
postraccolta è decisamente più marcato rispetto a quello della sovramaturazione in
pianta (14 giorni oltre la data di vendemmia con un aumento di circa 3 °Brix) che induce
più limitate variazioni del trascrittoma a carico soprattutto di vie metaboliche riguardanti
la sintesi di terpeni e meccanismi di difesa (una Pathogenesis-related protein, una Lipidtransfer protein, due isoforme di PAL). Se ciò sia legato al mantenimento della
connessione vascolare dei grappoli e/o alla perdita di acqua presumibilmente più limitata
e/o al minore incremento nella concentrazione degli zuccheri (sugar sensing) dovrà
essere stabilito in futuri esperimenti.
La disidratazione, rispetto alla sovramaturazione, attiva anche target coinvolti nella
biosintesi di etilene (ACO) e nella regolazione della trascrizione di geni etilene-dipendenti
(ethylene response factor): questo aspetto sembra particolarmente interessante
considerando che l’uva è un frutto non-climaterico.
L’andamento nel contenuto dei polifenoli totali e l’espressione genica di PAL e STS
indicano chiaramente un effetto della disidratazione e del prolungamento della
maturazione sul metabolismo fenolico delle bucce anche nella fase post-raccolta.
Premesso che un ruolo non marginale nella valutazione e nella comparazione dei dati
è svolto dal comportamento specifico delle diverse cultivar di vite in appassimento, è
da rilevare che, per quanto riguarda la cinetica del contenuto di polifenoli, i presenti
dati confermano, in generale, quelli già disponibili in letteratura (Frangipane et al., 2005)
che, dopo un iniziale aumento di questi composti, riportano una significativa diminuzione
nelle fasi più avanzate di appassimento. Bellincontro e coll. (2006) riportano che in uve
‘Aleatico’ appassite con una perdita di peso del 40-45 %, il contenuto di polifenoli totali
e di antocianine è risultato inferiore rispetto a quello del testimone (uve alla vendemmia).
Questi dati indicano che nel valutare il contenuto di polifenoli totali in uve da vino
sottoposte ad appassimento risulta cruciale fare riferimento all’entità della disidratazione.
Da un punto di vista fisiologico l’incremento di composti fenolici nelle prime fasi
di appassimento (con cali ponderali del 10-25 % circa) può essere visto come un
marcatore di uno stato fisiologico di stress. L’incremento di polifenoli non è
accompagnato da un accumulo di trascritti di PAL: una situazione simile è stata osservata
da Boss e coll. (1996) che hanno rilevato un’assenza di trascritti di PAL all’invaiatura e
nelle settimane immediatamente successive (quando è presente un accumulo di polifenoli
ed antocianine) in bucce di bacche della cv ‘Shiraz’. È da rimarcare che sia PAL sia
STS sono codificati da famiglie multigeniche (Sparvoli et al., 1994), i cui membri
sono, probabilmente, regolati in maniera differenziale e la cui espressione andrà valutata
con tecniche più sensibili dell’analisi northern utilizzata nel presente lavoro. La
complessità di queste famiglie multigeniche è stata evidenziata recentemente da
Richter e coll. (2006) nei riguardi di STS che sembra codificata da più di 20 geni.
32
F.M. RIZZINI, C. BONGHI, P. TONUTTI
L’aumento di trascritti di STS rilevato sia nel campione disidratato che in quello
sottoposto a sovramaturazione potrebbe essere legato all’attivazione di reazioni ad uno
stress abiotico (disidratazione) e/o biotico (possibile attacco di patogeni durante la fase di
appassimento o sovramaturazione in pianta). La diminuzione del contenuto di polifenoli
nella fase avanzata della disidratazione (campione appassito) è, presumibilmente,
dovuta a processi ossidativi ed enzimatici (da indagare), ma anche ad una diminuzione
della loro biosintesi, come indicato dai risultati dei microarray. Infatti, dati di espressione
genica ottenuti dalla Real Time qPCR su calcone sintetasi (CHS) e diidroflavonolo
riduttasi (DFR) indicano, dopo un aumento transitorio dei trascritti alla perdita di peso
del 10 %, una drastica diminuzione della loro trascrizione (dati non mostrati) a
conferma della dinamicità della reazione metabolica delle bacche d’uva a situazioni di
disidratazione postraccolta.
Riassunto
Nell’ambito delle diverse tipologie di vino, stanno riscontrando un crescente interesse i
vini ottenuti da uve parzialmente disidratate in post-raccolta o sovramaturate in pianta. La
disidratazione della bacca determina la concentrazione di numerosi composti come, ad esempio,
gli zuccheri e i sali minerali, ma anche modificazioni a carico degli acidi organici, dei composti
aromatici e delle sostanze fenoliche che conferiscono particolari caratteristiche organolettiche
ai vini. Le conoscenze sul metabolismo delle bacche d’uva sottoposte ad appassimento e/o ad
una estensione del periodo di maturazione sono molto limitate così come poco conosciuti sono
gli effetti che diverse velocità ed intensità di disidratazione inducono su importanti processi del
metabolismo secondario, quali, ad esempio, quelli relativi ai composti fenolici. Inizialmente, e
in considerazione delle informazioni disponibili in letteratura, sono stati indagati gli effetti
indotti dall’appassimento in fruttaio (per 110 giorni, pari ad un calo ponderale del 45 %) e dalla
sovramaturazione in campo (15 giorni) sul metabolismo dei composti fenolici nelle bucce di
bacche della cv ‘Raboso Piave’. A tale scopo è stato determinato il contenuto di polifenoli e
l’espressione di due geni coinvolti nelle prime fasi della via biosintetica: fenilalanina ammonia
liasi (PAL) e stilbene sintetasi (STS). I risultati mostrano un aumento nel contenuto di polifenoli
fino al quindicesimo giorno di appassimento e sovramaturazione; nella tesi appassita si osserva,
poi, una diminuzione del contenuto di questi composti. Sono stati osservati incrementi
nell’accumulo dei trascritti di PAL e STS variabili nelle tesi appassita e sovramaturata in pianta.
Successivamente a queste indagini, sono state allestite sperimentazioni riguardanti l’analisi su
larga scala dei profili trascrizionali delle bacche ricorrendo ad un microarray basato sugli oligo
del “Grape Genome Oligo Set Version 1.0” (14562 oligo). Con tale array si sono confrontati i
trascrittomi delle bucce di bacche appassite o sovramature con quello del campione alla raccolta.
Si è notato che il processo di sovramaturazione produce limitati cambiamenti del trascrittoma.
Maggiori variazioni sono state osservate nel caso dell’appassimento in cui è stato possibile
identificare 84 target indotti e 53 target repressi dall’appassimento. L’analisi bioinformatica
DIFFERENZE E ANALOGIE IN UVE APPASSITE O SOVRAMATURE
33
delle sequenze dei target ha permesso di stabilire i processi biologici indotti e repressi
dall’appassimento e dalla sovramaturazione. In particolare, le variazioni più interessanti sono a
carico di geni responsabili delle reazioni a stress di tipo biotico ed abiotico in cui i polifenoli
sono attivamente coinvolti. Inoltre, sempre come mediatore della reattività allo stress, è stata
osservata una induzione della trascrizione di geni coinvolti nella biosintesi ed azione dell’etilene.
Tale aspetto appare di notevole interesse considerando che l’uva è annoverata tra i frutti non
climaterici. Complessivamente questi dati indicano che le bucce delle bacche di Vitis vinifera
rispondono con importanti variazioni del metabolismo alla disidratazione imposta alle bacche
per la produzione di vini passiti o rinforzati.
DIFFERENCES AND ANALOGIES BETWEEN TRANSCRIPTIONAL PROFILES IN
SKINS OF WINE GRAPE BERRY SUBJECTED TO EXTENDED RIPENING OR
POSTHARVEST DEHYDRATION
Abstract
In recent years the interest of consumers in wines obtained from overripe and/ or partially
dehydrated grapes has increased. The main effect of berry dehydration is the concentration of
solutes, as sugars and minerals, and the modification of organic acids, aromatic compounds
and polyphenol concentrations with a mark effect on organoleptic traits of the berries and the
resulting wines. Besides the genetic background, these changes may be modulated by the
rate and the intensity of water loss and the duration of the extended ripening on the vine. The
effects of postharvest dehydration (for 110 days up to 45 % of weight loss) and overripening
(15 days) on phenol compound metabolism in ‘Raboso Piave’ skins have been investigated.
Total polyphenol content and expression level of two genes involved in the early steps of phenol
biosynthetic pathway have been determined. Results pointed out an increase of total polyphenols
up to 15 days of dehydration (about 20 % of weight loss) and overripening, followed, in withered
samples, by a decreasing trend. Even though different transcript accumulation patterns have
been observed, phenylalanine ammonia lyase (PAL) and stilbene synthase (STS) genes appeared
to be induced in both dehydrated and overripe samples. In order to better characterize changes
occurring during wine grape dehydration and overripening, large scale transcriptome analyses
have been performed using the microarray technique. This analysis has been performed using
a microarray based on the “Grape Genome Oligo Set Version 1.0” with a total of 14562 oligos.
The microarray analysis compared cDNAs of freshly harvested, 14 days dehydrated (20 %
weight loss) and 14 days on-plant overripe skin berries. The overripe processes induced only
limited changes in transcriptome profiles: in fact, only 28 and 5 targets appeared up- and
down-regulated, respectively. On the other hand, postharvest dehydration induced marked
changes in skin gene expression: 84 up- and 53 down-regulated targets have been identified.
Bioinformatics analyses pointed out that a number of differentially expressed genes are involved
in stress responses. In addition, some up-regulated targets are involved in ethylene biosynthesis
34
F.M. RIZZINI, C. BONGHI, P. TONUTTI
and ethylene signalling and this appears quite interesting considering that grape berry is a nonclimacteric fruit. Following postharvest dehydration, wine grape berries showed marked changes
in transcriptome profiles and metabolism of berry skins, and this may have important consequences
on the resulting wines.
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