Descrizione del modulo "Gestione ed utilizzo della diversità agraria per lo studio della struttura e funzione dei genomi vegetali (AG.P01.018.001)"

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  • Descrizione del modulo "Gestione ed utilizzo della diversità agraria per lo studio della struttura e funzione dei genomi vegetali (AG.P01.018.001)" (literal)
Potenziale impiego per bisogni individuali e collettivi
  • Gli interventi sul territorio promossi in collaborazione con associazioni, Enti locali o privati, possono favorire lo sviluppo territoriale attraverso la coltivazione di entità tipiche tutelate che garantiscano maggiore competitività economica. Le conoscenze sull'origine e la variabilità presente nelle varietà tipiche e tradizionali legate a specifici territori consente di rafforzare il senso di identità delle comunità locali, contribuendo al mantenimento della cultura e del sapere locale e fornendo strumenti per consentire maggior reddito. La banca di DNA consente di mantenere inalterato il patrimonio genetico delle RGA, anche a fini della loro tutela legale. Questo consente di monitorare nel tempo i cambiamenti cui la struttura genetica delle RGA è soggetta. Ciò è particolarmente utile in tempi di cambiamenti climatici e consente di individuare le frazioni del genoma coinvolte nell'adattamento, permettendo così di rispondere alle esigenze degli agricoltori. Le banche dati integrate sulle collezioni sono utili a genetisti e miglioratori genetici, oltre che a fini di promozione, anche perché rappresentano uno strumento di indagine. (literal)
Tematiche di ricerca
  • Sviluppo ed utilizzo di marcatori molecolari per valutare la variabilità genetica, per il fingerprinting molecolare, per individuare marcatori associati a caratteri di interesse, per studi di mappatura in diverse specie. Caratterizzazione per parametri genetici di segmenti delle RGA o prodotti primari tipici al fine di valorizzarne l'utilizzazione. Studi sull'evoluzione dei genomi, sistemi genici e della diversità genetica in specie coltivate e loro progenitori selvatici. Genomica strutturale e funzionale, anche mediante sequenziamento di nuova generazione, per la valorizzazione delle RGA Isolamento e caratterizzazione di geni ed elementi regolatori (fattori di trascrizione, microRNA) di pathway specifici ed in risposta a stress biotici/abiotici e ricerca di varianti alleliche nel germoplasma vegetale Attività di DNA banking per DNA genomico di RGA e marcatori, cloni, sequenze specifiche Allestimento di librerie di cDNA, cloni BAC, genoma plastidiale in specie d'interesse Allestimento di banche dati contenenti informazioni sui dati molecolari e sequenze delle RGA; integrazione e gestione di banche dati relative alle collezioni ed alle attività (literal)
Competenze
  • L'IBBR ha sviluppato competenze nello studio dei genomi vegetali utilizzando tecnologie di genomica strutturale e funzionale ed ha integrato tali competenze con quelle sulle RGA storicamente presenti nell'IBBR. Sviluppo e analisi di marcatori molecolari (microsatelliti, SNP, ecc), analisi d'espressione genica, citogenetica molecolare. Uso di marcatori biochimici e molecolari per lo studio della struttura genetica di popolazioni e landrace; fingerprinting molecolare per identificazione varietale, tracciabilità e certificabilità. Ottenimento di librerie di cDNA e cloni BAC. Individuazione di nuovi geni, clonaggio, RACE-PCR, genome walking, sequenziamento del DNA Caratterizzazione di geni mediante: analisi dell'espessione per mezzo di real time-PCR; espressione eterologa in vettori procariotici ed eucariotici; espressione in planta. Analisi di dati derivanti da sequenziamento di nuova generazione. Analisi di proteine di riserva del seme e peptidi mediante elettroforesi mono- e bi-dimensionale, RPh-HPLC, elettroforesi capillare. Analisi di composti secondari mediante HPLC e Gas-cromatografia. Creazione, gestione e integrazione di banche dati. (literal)
Potenziale impiego per processi produttivi
  • Migliore gestione e utilizzo delle RGA. I dati del sequenziamento massivo possono fornire una notevole mole di informazioni utili su geni codificanti per prodotti potenzialmente utili all'industria agraria, farmaceutica e chimica e quindi offrire nuove soluzioni all'imprenditoria agricola. La disponibilità di RGA consente ai miglioratori genetici di avere nuove fonti di variabilità a cui attingere per la realizzazione di nuove varietà. Il sequenziamento dei genotipi consente di ottenere un numero molto elevato di marcatori, da poter utilizzare ad esempio per la selezione assistita. Lo studio della funzionalità dei genomi può dare impulso a nuove utilizzazioni delle specie vegetali coltivate al fine di produrre specifiche molecole d'interesse industriale e sviluppare varietà maggiormente resistenti agli stress La possibilità di individuare marcatori molecolari utilizzabili nella certificazione e rintracciabilità delle filiere agroalimentari fornisce un valido strumento di supporto alle aspettative dei produttori di landrace protette da marchi di tutela o di prodotti alimentari di qualità (literal)
Tecnologie
  • Sequenziamento massivo mediante tecnologia Illumina Metodi di isolamento di geni ed elementi regolatori, anche in funzione di stimoli esterni applicati. Metodi di clonaggio e sequenziamento. Strategie per il completamento delle sequenze geniche: disegno dei primer, 3' e 5'RACE PCR. Approcci per lo studio di espressione genica tramite real-time PCR Tecniche di espressione in lievito (Pichia patoris), in batteri ed in pianta Strumenti informatici per l'analisi di dati provenienti da sequenziamento massivo Strumenti per la realizzazione di banche dati. (literal)
Obiettivi
  • Studio della struttura genetica delle RGA e loro evoluzione, domesticazione ed adattamento Sviluppo di marcatori associati a specifiche caratteristiche d'interesse e utili a descrivere la variabilità genetica e alla selezione assistita. Studio dell'espressione di specifici geni in condizioni fisiologiche normali e sotto condizioni di stress biotico o abiotico. Studi delle RGV. Approcci olistici per l'utilizzazione delle RGV attraverso l'utilizzo di metodi avanzati di caratterizzazione, anche attraverso la genomica ed il sequenziamento massivo. Mantenimento di una DNA Bank contenente non soltanto DNA genomico, ma anche cloni di varia natura e dati riguardanti la caratterizzazione dei geni, integrata con quella dei semi e con le collezioni viventi disponibili presso l'IBBR. Supporto alla riorganizzazione della banca di semi attraverso collezioni specializzate, con particolare attenzione alle specie modello Strumenti bionformatici per l'allestimento ed il mantenimento di banche dati molecolati Strumenti bioinformatici per l'analisi di dati derivanti da sequenziamento di massivo (literal)
Stato dell'arte
  • Le risorse genetiche vegetali (RGV) sono il fondamento per la ricerca sul miglioramento qualitativo e quantitativo della produzione agro-alimentare, agro-indistriale e forestale. Lo sviluppo delle conoscenze scientifiche sulle RGV è altrettanto importante della loro stessa conservazione, in quanto ne garantisce il miglior utilizzo nei programmi di sviluppo. Questi studi possono consentire la massima valorizzazione dei prodotti tipici locali. La commessa comprende altresì l'attività di DNA banking, avviata già nel 2005. Con la presente commessa, l'IBBR è l'unico istituto del CNR ad essere stato inserito nella rete del Consiglio della Ricerca in Agricoltura per l'implementazione nazionale della convenzione internazionale sulle risorse fitogenetiche; inoltre partecipa come unità operativa in diversi programmi nazionali a finanziamento estramurale. L'IBBR attraverso questa commessa ha stabilito collaborazioni con altre istituzioni scientifiche nazionali ed estere, soprattutto del bacino del Mediterraneo. Infine rappresenta un punto di riferimnento per la progettualtà legata al territorio attraverso la collaborazione con Organismi locali (Regioni, Province, GAL, consorzi di tutela). (literal)
Tecniche di indagine
  • Isolamento e conservazione di DNA da individui appartenenti a popolazioni di varie specie, sia coltivate che selvatiche e mutanti. Studio della diversità genetica mediante marcatori biochimici (proteine di riserva, isoenzimi, acidi grassi, ecc.) e molecolari (AFLP, Microsatelliti, SNPs, ecc.) in relazione alla struttura delle popolazioni ed alla loro distribuzione territoriale, anche attraverso approcci d'informatica applicata alla biologia. Isolamento di geni ed elementi regolatori coinvolti nei pathway metabolici attraverso omologia di sequenza,RACE PCR, ecc. Individuazione di varianti alleliche funzionali in germoplasma vegetale. Sequenziamento di nuova generazione per lo studio del germoplasma vegetale e di microRNA. Espressione eterologa, caratterizzazione dei geni e del loro prodotto. Studio dell'evoluzione molecolare individuando sequenze nucleotidiche variabili in regioni non codificanti o EST-SSR, attraverso l'utilizzo di metodologie bioinformatiche. Studio della diversità biochimica per composti secondari (es. polifenoli). Produzione di banche dati contenenti le informazioni sopra citate. (literal)
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