Le differenze, sottili o macroscopiche, che intervengono tra i diversi ceppi di cannabis fanno molto riflettere sulla difficoltà di standardizzare una specifica coltura/terapia per specifiche esigenze terapeutiche. 

In questo approfondito studio si cerca di cogliere proprio tale complessità: Coregulation of Cannabinoid and Terpenoid Pathways, di Jordan J Zager, Iris Lange, Narayanan Srividya, Anthony Smith, Bernd Markus Lange del Institute of Biological Chemistry and M.J. Murdock Metabolomics Laboratory, Washington State University e diffuso su Plant Physiology May 2019 (pp.01506.2018; DOI: 10.1104/pp.18.01506) .

Sono stati analizzati nove chemovar alla ricerca delle diverse concentrazioni di 6 cannabinoidi e 24 terpeni/terpenoidi. Se la concentrazione di cannabinoidi varia dal 12,2 al 28,4%; mircene e limonene sono i monoterpeni più presenti, mentre il β-cariofillene è il più abbondante tra i sesquiterpeni, non possiamo dimenticare che questi metaboliti secondari non sono fissi e sono la risposta adattativa delle piante ai cambiamenti dei parametri ambientali (luce, UV, altitudine, suolo, parassiti). Questo è un grosso problema nella produzione di fiori standardizzati con percentuali e rapporti specifici di componenti di cannabis.

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ABSTRACT

I tricomi ghiandolari sono strutture anatomiche specializzate che accumulano secrezioni con importanti ruoli biologici nelle interazioni pianta-ambiente. Queste secrezioni hanno anche usi commerciali nelle industrie del gusto, dei profumi e farmaceutici. I tricomi ghiandolari della cannabis sativa (cannabis), situati sulle superfici delle brattee dei fiori femminili, sono il sito principale per la biosintesi e lo stoccaggio di resine ricche di cannabinoidi e terpenoidi. In questo studio, abbiamo profilato nove ceppi di cannabis commerciali con attributi presumibilmente diversi, come gusto, colore, odore e origine genetica. I tricomi ghiandolari sono stati isolati da ciascuno di questi ceppi e sono stati acquisiti i set di dati del trascrittoma specifico del tipo di cellula. Cannabinoidi e terpenoidi sono stati quantificati in boccioli di fiori. Le analisi statistiche hanno indicato che questi set di dati consentono la differenziazione ad alta risoluzione dei ceppi fornendo informazioni complementari. Le analisi integrative hanno rivelato una rete di coespressione di geni coinvolti nella biosintesi di cannabinoidi e terpenoidi provenienti da precursori importati.

 

 

I geni di terpene sintasi coinvolti nella biosintesi dei principali mono e sesquiterpeni testati di routine dai laboratori di analisi della cannabis sono stati identificati e valutati funzionalmente. Oltre alle varianti di clonazione di geni precedentemente caratterizzati, in particolare CsTPS14CT (limonene sintasi) e CsTPS15CT (β-mircene sintasi) sono stati valutati funzionalmente i geni che codificano gli enzimi con attività non precedentemente descritte nella cannabis, cioè CsTPS18VF e CsTPS19BL (nerolidolo / linalool synthases); CsTPS16CC (germacrene B sintasi); e CsTPS20CT (hedycaryol sintasi).

Questo studio pone le basi per lo sviluppo di una migliore comprensione della complessa chimica e biochimica sottostante l'accumulo di resina tra i ceppi di cannabis commerciali.

INTRODUZIONE AI RISULTATI

Uno degli obiettivi di questo studio pilota era quello di testare l'utilità di combinare i dati metabolici e trascrittomici per differenziare i ceppi di cannabis in relazione ai tratti più rilevanti. Per garantire la coerenza dei set di dati, tutti i materiali vegetali sono stati acquistati dalla stessa struttura, dove erano stati mantenuti in condizioni di crescita comparabili. 

La raccolta delle piante è stata eseguita quando la comparsa del contenuto di tricomi ghiandolari era cambiata da un bianco torbido a chiaro, e prima che si verificasse un altro cambiamento in un colore ambrato. Per la maggior parte dei ceppi, i pistilli avevano cambiato colore da bianco a giallo o arancione. Questi sono i segnali visivi utilizzati dai coltivatori esperti per indicare il tempo di raccolta ottimale. Tutte le ulteriori elaborazioni sono state eseguite con materiale fresco (non polimerizzato) per evitare la perdita precedentemente riportata di terpeni volatili durante l'essiccazione. 

Cannabinoidi e terpenoidi sono stati estratti e quantificati in un centro di test autorizzato. In questa struttura sono state ottenute frazioni altamente arricchite nei tricomi ghiandolari e l'RNA è stato isolato, con piccole modifiche, usando protocolli precedentemente stabiliti.

LE PIANTE UTILIZZATE

Questo studio ha coinvolto una selezione di ceppi con antenati di Cannabis sativa L., mentre la Cannabis indica (formalmente classificata come Cannabis sativa forma indica) era dominante in altri. I ceppi di C. sativa sono generalmente caratterizzati da foglie piuttosto sottili e strette, cicli di fioritura relativamente più lunghi e una statura relativamente alta. Un esempio tipico del presente studio è "Mama Thai", che è generalmente considerata una razza locale di C. sativa. Al contrario, i ceppi di indica hanno generalmente foglie grandi e spesse, un ciclo di fioritura piuttosto breve (6-8 settimane) e un habitus proporzionalmente breve. Lo studio pilota ha presentato "Blackberry Kush" come ceppo a predominanza Indica. I ceppi rimanenti erano ibridi di linea mista C. sativa e C. indica, più un ceppo ("Terple") con origine scarsamente documentata. 

 

 

Per rispondere all'obiettivo di valutare l'utilità dei dati raccolti per la classificazione dei ceppi, i dati RNA-seq e chimici (profili di cannabinoidi e terpenoidi) sono stati sottoposti a analisi statistiche multivariate. Quindi è stata testata l'ipotesi che le vie dei cannabinoidi e dei terpenoidi siano regolate mediante analisi della rete di coesione genica. Una combinazione di reti genetiche e analisi filogenetiche è stata successivamente utilizzata per identificare i geni candidati per sintasi del terpene finora non caratterizzate che contribuiscono significativamente al bouquet volatile di cannabis.

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