Caratterizzazione del microbioma su mela, uva e fragola in postraccolta per l'individuazione di taxa microbici

Food safety is fundamental in food businesses, as it ensures the protection of consumers from potential health risks. Among foods, fruit are acknowledged out for the benefits it brings to human health. Microbial communities associated with fruit impact to quality and pathogen resistance, but little is known about their composition during fruit development and storage. In this thesis work the fruit microbiome was analysed using the innovative technique Shallow whole-metagenome shotgun sequencing (S-WMS) in apple, cultivar 'Fuji', in strawberry cultivar 'Candonga' and grape cultivar 'Redglobe' acquired from three different supermarkets. For each fruit topology, three theses were analyzed: T0, relating to fruit directly from the supermarket, T1M, after storage at room temperature until the first rot appeared (for strawberries after 1 week, for grapes 2 weeks, and for apples 4 weeks, respectively), and T1S relating to fruit without decay symptom during storage. Alongside, from the T1M samples, the fungal pathogens affecting the fruits were isolated in vitro and characterized by ITS gene sequencing. Botrytis cinerea was isolated from strawberry, Penicillium and Alternaria species from grapes, Penicillium expansum and Neonectria ditissima from apple. The Cladosporium genus has been isolated from all types of fruit. The fungal specie isolated were confirmed by metagenomic study in T1M.The microbiome showed a different complexity among the fruit species and among the theses analysed. More of 95% of microbiome in T0 samples from strawberry and grape were bacterial species included in the Pseudomonadota phylum while in T1S and T1M samples the Ascomycota fungi overcome. In T0 sample from apples the presence of bacteria is lower, 70%, and involves Actinomycetota and Pseudomonadota, in addition the 30% of Ascomycota fungi was detected. While in apple the T0 and T1S samples have very similar microbial profiles, more differences occurred between T0 and T1S in both, strawberry and in grape. Our results suggest that the variability increases over time in the perishable fruits, compared to the apple which has a higher shelf life, suggesting in the latter a more consolidated coexistence between putative beneficial and pathogenic microorganisms. This investigation of the fruit microbiome offers useful information for the development of postharvest biocontrol strategies, as well as the opportunity to improve our knowledge about the health profile of fruit.

La sicurezza alimentare è fondamentale per l’industria alimentare, in quanto garantisce la protezione dei consumatori da potenziali rischi per la salute. Tra gli alimenti la frutta si distingue per i benefici che apporta alla salute umana. In questo contesto le comunità microbiche associate alla frutta possono contribuire alla qualità e alla resistenza ai patogeni, ma poco si conosce sulle dinamiche che si sviluppano durante la conservazione. In questo lavoro di tesi è stato analizzato il microbioma mediante la tecnica innovativa Shallow whole-metagenome shotgun sequencing (S-WMS) che abita la superficie in mela, cultivar ‘Fuji’, in fragola, cultivar ‘Candonga’ e uva cultivar ‘Redglobe’ acquistate da tre supermercati differenti. Per ogni tipologia di frutta tre tesi sono state testate, T0, relativa alla frutta appena dopo l’acquisto al supermercato, T1M, dopo la conservazione a temperatura ambiente fino alla comparsa dei primi marciumi (rispettivamente dopo 1 settimana per la fragola, 2 settimane per l’uva e 4 settimane per la mela), e T1S relativo alla frutta che dopo la conservazione non ha subito danni. Contestualmente allo studio del microbioma dai campioni T1M, i patogeni fungini responsabili dei marciumi sono stati isolati in vitro e caratterizzati a livello genetico mediante sequenziamento dei geni ITS. Botrytis cinerea è stata isolata da fragola, specie di Penicillium e Alternaria da uva, Penicillium expansum e Neonectria ditissima da mela. Da tutte le tipologie di frutta è stato isolato il genere Cladosporium. Lo studio metagenomico ha confermato la presenza dei generi isolati in vitro sviluppati in T1M. In generale il microbioma ha mostrato una complessità differente tra le tipologie di frutti e in particolare tra le tesi analizzate. Il microbioma in fragola e uva nella tesi T0 è costituito per il 95% di specie batteriche incluse nel phylum Pseudomonadota mentre nelle tesi T1S e T1M prevalgono i funghi Ascomycota. In mela in T0 la presenza dei batteri è minore, 70%, ed è costituita da Actinomycetota e Pseudomonadota, mentre i funghi Ascomycota rappresentano il 30%. In mela le tesi T0 e T1S hanno profili microbici molto simili. Differenze più marcate sono emerse tra T0 e T1S sia in fragola che in uva. I dati suggeriscono che la variabilità incrementa nel tempo nei frutti più deperibili, rispetto alla mela che ha una conservabilità più elevata suggerendo in quest’ultima una convivenza più consolidata tra microrganismi potenzialmente benefici e patogeni. Questa indagine sul microbioma della frutta offre informazioni utili per lo sviluppo di strategie di biocontrollo postraccolta, nonché l’opportunità di migliorare le nostre conoscenze sul profilo sanitario della frutta.