Zucche e altri frutti giganti

Halloween è la notte delle Jack-o’-lantern, le zucche dal sorriso sinistro che spaventano i bambini in cerca di dolcetti. Ma questo frutto è anche la passione di molti agricoltori che ogni anno in questa stagione si ritrovano muniti del proprio raccolto e di bilance per stabilire chi tra loro sia riuscito crescere la zucca più pesante. Grazie a questa tradizione competitiva, quasi ogni anno viene stabilito un nuovo record mondiale, attualmente attribuito ad una zucca del 2014 che pesava più di una tonnellata, 1056 chilogrammi. Le zucche ‘da gara’ non sono particolarmente appetibili e saporite, ma sono un modello eccezionale da studiare per capire come sia possibile aumentare le dimensioni dei frutti, il desiderio di tutti gli agricoltori che fin da tempi preistorici hanno selezionato le piante dei loro orti per ottenere una resa maggiore, fino a ottenere varietà tanto diverse dai loro progenitori selvatici da essere quasi irriconoscibili. Nel caso delle zucche giganti, la somiglianza con gli altri membri del genere Cucurbita è ancora ben visibile. Ma come è possibile che i frutti della varietà Atlantic Giants arrivino a pesare fino a cento volte più di altre zucche della stessa specie?

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Una Atlantic Giant premiata durante una competizione tra zucche giganti in Ohio, Stati Uniti. Fonte: Flickr, CC BY 2.0

Uno studio recente ha cercato di rispondere a questa domanda per capire quali caratteristiche siano comparse nelle Atlantic Giants rispetto alle Hubbard, la varietà più antica da cui derivano importata negli Stati Uniti dall’Argentina nel 1700. Si potrebbe pensare che frutti più grandi vengano prodotti da piante che crescono più velocemente, con un metabolismo accelerato rispetto alle loro cugine più piccole, in grado cioè di utilizzare l’energia del sole in maniera più efficace per produrre zuccheri da utilizzare per la crescita dei frutti. Si è però visto che il tasso di crescita complessivo delle zucche piccole o di quelle giganti non è diverso, che le foglie, i fusti e le radici crescono alla stessa velocità e la capacità fotosintetica è praticamente identica tra le diverse varietà. Solo gli organi riproduttivi, cioè i frutti, crescono a una velocità che è quasi il triplo (in termini di aumento di massa giornaliero) nelle zucche giganti rispetto alle Hubbard.

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Le zucche Hubbard sono originarie del Sud America e sono largamente coltivate con scopi alimentari. Centinaia di anni di selezione a partire da questa piccola varietà ha dato origine alle enormi Atlantic Giants. Fonte: Pixabay

Questa crescita rapida e intensa richiede un grande apporto di zuccheri e nutrienti verso i frutti che si sviluppano. Nelle piante, come negli animali, esiste un sistema vascolare che trasporta le sostanze attraverso il corpo della pianta. Nei vegetali esistono due sistemi distinti e paralleli che trasportano i liquidi in direzioni diverse: il primo trasporta acqua e minerali verso le foglie, il secondo trasporta la linfa ricca di zuccheri dalle foglie dove vengono prodotti a tutte le altre parti della pianta, in particolare a quelle in attiva crescita. In una pianta con tanti frutti, i nutrienti prendono strade diverse e il traffico può scorrere in maniera regolare. In una pianta con un solo grande frutto, la situazione assomiglia a quella degli orari di punta attorno a una grande città. Macchine o nutrienti convergono nella stessa direzione e creano rallentamenti e intoppi che impediscono un rifornimento efficace. La costruzione di strade più grandi o di un maggior numero di strade sono due approcci che potrebbero aiutare a risolvere il problema. Le zucche hanno scelto questa seconda strategia, che con la produzione di un grande numero di canali paralleli nei piccioli delle zucche permette di trasportare ogni giorno verso i frutti fino a 9 litri di linfa, che corrisponde a quasi un chilo di carbonio organico sotto forma di zuccheri.

Anche se l’approvvigionamento energetico è un requisito essenziale per la crescita dei frutti, molti altri meccanismi oggi poco conosciuti li rendono rendono capaci di utilizzare efficacemente i nutrienti. Tra gli altri, le zucche devono avere una maturazione ritardata che consente un periodo di crescita più lungo, e allo stesso tempo devono avere pareti elastiche in grado di sopportare l’espansione, pena la rottura del frutto. Il peso è tale da provocare una deformazione delle zucche, che risultano appiattite sul terreno su cui crescono. Se il terreno provoca questi inestetismi per le zucche da gara, è proprio la possibilità di scaricare il peso al suolo che permette la formazione di frutti tanto grandi. Se dal terreno su cui crescono piante striscianti e rampicanti ci spostiamo alle chiome degli alberi, la dimensione dei frutti è necessariamente limitata dalla necessità di sostenerne il peso. Il record tra i frutti degli alberi appartiene alla giaca o jackfruit (Artocarpus heterophyllus), specie tropicale variamente utilizzata con scopi alimentari nel Sud-Est asiatico e in America latina. A differenza dell’albero del pane (Artocarpus altilis), che appartiene allo stesso genere e fa frutti più piccoli, la giaca ha spostato i propri dall’apice dei rami per meglio sostenere il peso dei frutti. Questi crescono direttamente attaccati al tronco e possono raggiungere i 40 chilogrammi di peso, molto lontani dalla tonnellata dell’Atlantic Giant premiata l’anno scorso.

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L’albero del pane (a sinistra) e la giaca (a destra). Le due specie sono strettamente imparentate e fanno frutti simili. Quelli della giaca però, molto più grandi, non crescono sui rami ma direttamente sul tronco, che più facilmente ne sopporta il peso. Foto di Alice Breda

Fonti:
ResearchBlogging.org -Savage, J., Haines, D., & Holbrook, N. (2015). The making of giant pumpkins: how selective breeding changed the phloem of Cucurbita maxima from source to sink. Plant, Cell & Environment, 38 (8), 1543-1554 DOI: 10.1111/pce.12502
How giant pumpkins got so big: A Q&A with Jessica Savage

Copertina: Wikimedia commons

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