Descrizione del modulo "Approcci omici e biotech per comprendere e migliorare la produttività e la qualità degli organismi vegetali (AG.P01.017.001)"

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  • Descrizione del modulo "Approcci omici e biotech per comprendere e migliorare la produttività e la qualità degli organismi vegetali (AG.P01.017.001)" (literal)
Potenziale impiego per bisogni individuali e collettivi
  • La genomica e l'applicazione di biotecnologie innovative avranno un ruolo strategico per l'economia, anche attraverso lo sviluppo di prodotti ad alto contenuto tecnologico. Le attività previste, polarizzando alte competenze scientifiche e tecnologiche e risorse logistico-strumentali, contribuiranno a colmare il \"gap\" tecnologico e la forte competizione che il settore agro-industriale sta attualmente soffrendo. La produzione di nuove varietà migliorate per caratteristiche nutrizionali, organolettiche, salutistiche e per tolleranza a stress biotici/abiotici, la produzione di kit diagnostici per il controllo della sicurezza, qualità ed origine di prodotti agroalimentari lungo la filiera, la creazione di cataloghi di varietà locali per la salvaguardia e valorizzazione di materiali genetici tipici, risponderanno alle crescenti richieste di consumatori e opinione pubblica di prodotti di elevata qualità e salubrità e di sistemi di produzione che salvaguardino l'ambiente. L'implementazione di tecnologie innovative e la continua formazione di personale tecnico-scientifico specializzato contribuirà a favorire lo sviluppo d'imprese biotecnologiche con effetti favorevoli per l'occupazione. (literal)
Tematiche di ricerca
  • Analisi e annotazione del genoma in olivo e Tuber magnatum, analisi comparative dei genomi di Tuber. Genetica ed epigenetica dei processi meiotici, identificazioni dei geni coinvolti nella riproduzione in Tuber, Paspalum, e olivo. Ampliamento della collezione di mutanti inserzionali di M.truncatula, analisi fenotipica dei mutanti. Studio del influenza del livello di ploidia e della specificità di funzione di geni MYB nel controllo genetico della sintesi dei flavonoidi. Studi genomici e trascrittomici dei meccanismi legati alla produzione ed alla qualità, e del controllo genetico dell'abscissione fogliare in M.truncatula. Definizione dei meccanismi molecolari che regolano l'interazione pianta/ambiente biotico ed abiotico tramite approcci genomici, trascrittomici e metabolomici. Tecnologie ad alta processività e sviluppo di marcatori per la caratterizzazione di genomi vegetali, la tracciabilità del prodotto e la valutazione della variabilità genetica. Ottenimento di prodotti vegetali di interesse agro-industriale. Struttura e stabilità delle proteine accumulate ectopicamente nel cloroplasto ed influenza sullo sviluppo dell'organello. (literal)
Competenze
  • Si dispone di competenze di genetica, miglioramento genetico, biologia molecolare, genomica, biochimica, citogenetica, e di conoscenze di protocolli e tecniche per: l'identificazione, isolamento e clonaggio di sequenze geniche anche differenzialmente espresse, l'analisi funzionale di geni e promotori anche mediante la produzione di linee RNAi; l'allestimento e screening di librerie e mappe genetiche; l'uso di marcatori molecolari per filogenesi, caratterizzazione di varietà, tracciabilità, breeding assistito, isolamento ed analisi di loci SSR e di SNPs; analisi del trascrittoma anche cellula-specifico con microarray, real time RT/PCR. Inoltre, si dispone di competenze di: ingegneria genetica (produzione di costrutti, tecniche di trasformazione sia del nucleo che degli organelli); della manipolazione di funghi e piante (coltura di ectomicorrizze e micorrizazione di piante forestali, allevamento, propagazione di olivo utilizzando anche tecniche di mist-propagation e di forzatura della crescita); dell'analisi di metaboliti con metodi colorimetrici, spettrofotometrici e cromatografici; di statistica per lo studio di caratteri quantitativi e per studi di genetica di popolazione. (literal)
Potenziale impiego per processi produttivi
  • I risultati ottenuti potranno essere sfruttabili nei settori agrobiotecnologico, agrochimico, agroalimentare, sementiero, farmaceutico mediante lo sviluppo di prodotti con elevato impatto tecnologico ed innovativo, la cui proprietà intellettuale sarà sfruttabile attraverso licencing fees, royalties e applicazioni biotecnologiche che potranno portare alla creazione di spin off. Ci si attendono i seguenti prodotti: nuove varietà migliorate per caratteristiche organolettiche, nutrizionali e tolleranza a stress biotici/abiotici; kit diagnostici innovativi per la caratterizzazione varietale, del profilo organolettico, della suscettibilità a stress biotici ed abiotici anche attraverso sistemi semi-automatici ad alta processività; nuove tecnologie sfruttabili anche da aziende farmaceutiche e biotecnologiche; banche dati e software per la catalogazione di risorse genetiche vegetali, applicazioni di selezione assistita. (literal)
Tecnologie
  • Le attività di ricerca saranno realizzate attraverso prestazioni tecnologiche avanzate di analisi strutturale e funzionale del genoma di pomodoro, patata, Arabidopsis, olivo, Tuber spp., M. truncatula utilizzando approcci biotecnologici, di genomica e metodologie ad essa associate (trascrittomica, proteomica, metabolomica e bioinformatica). Saranno in particolare sviluppate ed utilizzate piattaforme avanzate, sviluppate basate su: a) sistemi ad alto rendimento per l'identificazione di marcatori molecolari per la genotipizzazione, la selezione assistita e la certificazione di prodotti vegetali; b) risorse, strumenti, e approcci informatici per la catalogazione e l'analisi integrata dei dati genomici. (literal)
Obiettivi
  • Identificazione di geni che controllano la meiosi e le modificazioni istoniche Sviluppo, caratterizzazione ed uso di una piattaforma genetica di popolazioni interspecifiche di pomodoro Analisi funzionale in pomodoro mediante tecnica RNAi Identificazione in Solanacee di network genici coinvolti nella risposta a stimoli ambientali Identificazione di genotipi di specie da energia tolleranti gli stress Produzione in pianta di molecole esogene di interesse farmaceutico e agro-industriale Recupero e salvaguardia di risorse genetiche orticole Campane Ottimizzazione dei livelli di flavonoidi in specie agrarie Impulso alla coltivazione delle leguminose Sfruttamento dell'eterosi in erba medica Introduzione in specie agrarie del meccanismo di riproduzione apomittico Sviluppo di vettori per l'ottimizzazione dei livelli di accumulo delle proteine nei plastidi Caratterizzazione del sistema riproduttivo in specie di Tuber Ottimizzazione delle tecniche di micorrizazione con tartufi pregiati Caratterizzazione funzionale di varietà di olivo Strumenti per la tracciabilità molecolare degli oli di oliva Incremento della fertilità dei fiori di olivo e anticipo dell'entrata in produzione (literal)
Stato dell'arte
  • Lo svilupppo delle tecniche di analisi del DNA ha consentito di sequenziare un gran numero di genomi. Tale enorme mole di informazioni permette di approfondire lo studio delle funzioni dei singoli tratti di DNA e di correlarle all'espressione dei caratteri. Ciò nonostante per certi caratteri in determinati ambiti cromosomici dove la ricombinazione è fortemente ostacolata risulta arduo procedere nell'isolamento dei geni candidati e la componenete epigenetica assume un ruolo determinante. La poliploidia può determinare la comparsa di nuova variabilità, assumendo un significato evolutivo di grande importanza fornendo spesso fenotipi originali sia per la possibilità di evolvere nuove sequenze geniche ma soprattuto tramite meccanismi epigenetici. Alla condizione poliploide di una specie sono associati numerosi vantaggi, tra cui l'eterosi, la ridondanza genica e la riproduzione agamica. L'effetto della poliploidia disomica è stato studiato in diverse specie e è stata osservata espressione non additiva per la maggior parte dei geni dei due genitori. L'effetto della poliploidia polisomica sull'espressione genica è stato invece oggetto di un numero limitato di studi. (literal)
Tecniche di indagine
  • Le tecniche d'indagine riguardano la produzione e analisi di mutanti per inserzione (T-DNA e trasposoni), mutagenesi chimica, per microRNA (amiRNA), e RNAi. Allestimento e screening di librerie genomiche e a cDNA, costruzione di mappe genetiche. Studio funzionale di geni e network genici identificati mediante forward e reverse genetics e studio delle interazioni proteina-proteina. Identificazione, isolamento, clonazione e analisi di sequenze geniche anche differenzialmente espresse. Isolamento ed analisi di loci SSR e di SNPs e di altri marcatori molecolari per filogenesi, breeding assistito, caratterizzazione di varietà, tracciabilità, predisposizione di marchi di origine. Analisi del trascrittoma mediante sequenziamento massivo, macro e microarray associati a LCM, real time RT/PCR. Analisi bioinformatica e sviluppo di banche di dati. Espressione di proteine eterologhe in eucarioti e procarioti . Allestimento di librerie BAC. Analisi funzionale di geni e promotori. Analisi citologiche incluso FISH ed immunolocalizzazione. Espressione di geni eterologhi nel nucleo e nel clororoplasto. Determinazione di parametri biochimici e fisiologici correlati alla risposta a stress ambientali. (literal)
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