Identificazione delle specie di Castanea spp.: impiego di analisi molecolari per la protezione e valorizzazione del Made in Italy

Castanea sativa (Mill), known as European chestnut, is distinguished from other chestnut species C. mollissima Blume (Chinese chestnut) and C. crenata Siebold & Zucc. (Japanese chestnut) for the high quality of its nuts; the introduction of Asian chestnut fruits on the European market threatens Italian chestnut production, which represents the “Made In Italy” brand in the world. Therefore, the demand for an efficient traceability system, to identify C.sativa species and cultivars along the supply chain, from the chestnut grove to the processed product, is crucial to protect consumers and producers from food frauds. This work aims to set up a traceability protocol, based on DNA analysis, to identify the species of the genus Castanea and the cultivars of C. sativa. In this work, the SSR (Simple Sequence Repeats) molecular markers were initially tested and the analyses were carried out on plant material (leaves, seed, and episperm) and processed food (creams, beverages, flour, and cookies). The SSR analysis of DNA from leaves and episperm offers the possibility to identify the cultivars of Castanea sativa, while for processed food and seeds, the SSR analysis didn’t allow the cultivar identification, because of the presence of paternal DNA from the pollinator. For this reason, we were focused on the research of SNP (Single Nucleotide Polymorphism)/INDEL (Insertion and deletion) markers in the chloroplast genome. The chloroplast SNP/INDEL markers allowed the identification, also in food matrices, of 3 chestnut species, C. sativa, C. mollissima, and C. crenata. In conclusion, the High Resolution Melting (HRM) analysis was performed as a practical and efficient method for the validation of SNP/INDEL markers, with the aim of developing a fast, reliable, and reproducible protocol to be used in food traceability.

Castanea sativa (Mill), conosciuta come castagno europeo, si distingue dalle altre specie di castagno da frutto C. mollissima Blume (castagno cinese) e C. crenata Siebold & Zucc. (castagno giapponese) per l’alta qualità dei suoi frutti; di conseguenza la comparsa sui mercati europei delle castagne asiatiche mette a rischio le produzioni italiane di castagne, che rappresentano nel mondo il marchio “Made in Italy”. Pertanto, la richiesta di un sistema efficiente di tracciabilità e rintracciabilità in grado di identificare le cultivar di C. sativa in tutte le fasi della filiera, dal castagneto al prodotto trasformato, rappresenta un aspetto fondamentale per tutelare i consumatori e i produttori da eventuali frodi alimentari. L’obiettivo del lavoro ha riguardato la messa a punto di un protocollo di tracciabilità e rintracciabilità, basato sull’analisi del DNA, con lo scopo di identificare le specie del genere Castanea e le cultivar tipiche di Castanea sativa. In questo lavoro inizialmente sono stati utilizzati i marcatori molecolari SSR (Simple Sequence Repeats) e le analisi sono state condotte sia sui materiali vegetali (foglie, seme ed episperma) sia in alimenti trasformati (creme, bevande, farine e biscotti). Le analisi, condotte sugli epispermi e sulle foglie, hanno dimostrato l’efficacia dei marcatori microsatelliti nell’identificazione delle cultivar di Castanea sativa, mentre è stato dimostrato che i marcatori SSR non sono utilizzabili nell’identificazione delle cultivar e delle specie di Castanea spp. in prodotti trasformati, a causa dell’influenza dell’impollinatore sul genotipo del seme. Per questo motivo, lo studio si è concentrato sulla ricerca di marcatori SNP (Single Nucleotide Polymorphism)/ INDEL (inserzioni e delezioni) cloroplastici. In questo olavoro è stato dimostrato che i marcatori SNP/INDEL plastidiali non consentono l'identificazione a livello di cultivar, ma permettono di distinguere le tre specie C. sativa, C. mollissima e C. crenata, anche nei prodotti trasformati. L’obiettivo finale è stato quello di validare la tecnica di high resolution melting (HRM) come strumento pratico ed efficiente per le analisi di identificazione dei marcatori SNP/INDEL cloroplastici, con lo scopo di sviluppare un protocollo veloce e riproducibile da usare nella rintracciabilità degli alimenti trasformati a base di castagne.