Descrizione del modulo "Biodiversità in sistemi agrari e forestali: basi genetiche, epigenetiche e molecolari (AG.P04.025.001)"

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  • Descrizione del modulo "Biodiversità in sistemi agrari e forestali: basi genetiche, epigenetiche e molecolari (AG.P04.025.001)" (literal)
Potenziale impiego per bisogni individuali e collettivi
  • Gli impieghi sopra elencati sono legati in parte allo sviluppo delle ricerche in atto, in parte già in una fase applicativa. Essi rispondono ai bisogni attuali della società che sono strettamente legati alle richieste dei consumatori di prodotti agro-alimentari sicuri, con un'origine controllata e rintracciabile. Nello stesso tempo tali prodotti devono essere ottenuti grazie a sistemi produttivi che utilizzano la minore quantità possibile di fertilizzanti e pesticidi e che quindi garantiscano quindi un prodotto che protegga la salute umana attraverso uno stato di benessere che attraversa tutta la filiera alimentare. (literal)
Tematiche di ricerca
  • La commessa si propone come primo obiettivo quello di identificare e caratterizzare gli organismi che interagiscono con le piante in sistemi naturali e agricoli. Le tematiche affrontate si possono raggruppare su diverse aree: Diversità genetica e funzionale di funghi simbionti micorrizici e di batteri a loro associati, Biodiversità di nematodi fitopatogeni, Biodiversità delle popolazioni di organismi fitoparassiti e dei loro antagonisti naturali, Diversità genetica di piante forestali. Le ricerche svolte comprendono: Analisi della variabilità genetica e funzionale di funghi simbionti arbuscolari e dei loro endobatteri e di funghi ectomicorrizici (genere Tuber); Annotazioni di genomi di funghi; Analisi metagenomiche e metatrascrittomiche dal suolo per funghi, batteri e nematodi; Analisi dei profili trascrittomici cellula/tessuto-specifici; Analisi della variabilità genetica e funzionale di nematodi fitoparassiti; Analisi di antagonisti naturali: identificazione di agenti di controllo di insetti dannosi e sistematica di parassitoidi; Caratterizzazione di fitovirus; Analisi della diversità genetica di piante forestali (i.e., Taxus). (literal)
Competenze
  • Le competenze presenti nella commessa sono diverse e vanno da quelle più tradizionali a quelle più innovative che prevedono un utilizzo delle nuove piattaforme tecnologiche (Genomica e Genomica funzionale, Metagenomica). Le più importanti sono: Microbiologia, Micologia, Biologia Vegetale, Patologia, Nematologia, Entomologia, Genetica di popolazione, Biologia cellulare, Biologia molecolare, Biochimica, Diagnostica, Immunologia, Biosistematica, Bioinformatica, Tassonomia molecolare, Statistica. (literal)
Potenziale impiego per processi produttivi
  • Selezione di inoculi di funghi AM da utilizzare come biofertilizzatori per la produzione di piante di interesse florovivaistico ed economicamente importanti per l'import/export quali Camelia e ranuncolo. Sviluppo di un barcode per l'identificazione/rintracciabilità dei funghi AM. Identificazione di brevi marcatori molecolari al fine di rintracciare l'origine dei tartufi pregiati. Identificazione di parassitoidi utili in programmi di controllo biologico. Popolazioni di Bemisia tabaci campionate nel sud Italia verranno analizzate per definire i rapporti tra biotipo, efficienza di trasmissione dei fitovirus, endosimbionti e resistenza a insetticidi. Ceppi di isolati virali (fitovirus) verranno caratterizzati al fine di definire l'efficacia di fonti di resistenza vecchie e di recente individuazione nei confronti della variabilità del virus. Definire la nematofauna del suolo proveniente da siti agricoli, industriali ed urbani. DNA barcoding dei nematodi fitoparassiti. Produzione di nuove sequenze di fitonematodi per la costruzione di una banca dati specializzata di interesse agroalimentare. (literal)
Tecnologie
  • La commessa è impegnata su piattaforme per il sequenziamento di genomi nell'ambito di programmi di sequenziamento internazionali. In particolare, è coinvolta nel: sequenziamento del tartufo nero, Tuber melanosporum, già realizzato da Genoscope (Centre National de Séquençage, Evry, Parigi; http://www.cns.fr/), lanciato a TO nell'aprile 2007 e la cui annotazione manuale è avvenuta all'interno di un consorzio italo-francese (Tubergenomics), e del tartufo bianco T. magnatum sempre nell'ambito di un consorzio italo-francese; sequenziamento di Glomus intraradices, che è in fase di realizzazione, e progetto di trascrittomica sullo stesso fungo nell'ambito di un consorzio internazionale. Il sequenziamento del genoma del batterio endosimbionte (Candidatus Glomeribacter) viene gestito direttamente dalla commessa in collaborazione con il PTP di Lodi. Progetti di metagenomica e metatrascrittomica del suolo. Identificazione di tartufi di interesse alimentare tramite la ricerca di motivi conservati. Identificazione di funghi AM tramite sequenze ribosomali. Produzione di nuove sequenze di fitonematodi per la costruzione di una banca dati specializzata. (literal)
Obiettivi
  • Obiettivo generale: definire la diversità genetica e funzionale di organismi che interagiscono con le piante in sistemi naturali e agricoli per mettere a punto metodi di controllo a basso impatto ambientale e rispettosi della salute. Obiettivi specifici: acquisizione dati molecolari, cariologici, morfologici e bio-etologici, utili alla caratterizzazione di parassitoidi; caratterizzazione di isolati virali al fine di definire la variabilità naturale e le dinamiche evolutive coinvolte; caratterizzazione morfologica e molecolare di funghi AM e di endobatteri associati; identificazione di funghi e batteri presenti in suoli diversi; selezione di inoculi di funghi AM; caratterizzazione genetica/funzionale di Tuber; annotazione e identificazione di geni specifici nel genoma/trascrittoma di funghi micorrizici; sequenziamento e analisi filogenetiche di diverse specie di nematodi; studio morfologico, molecolare e filogenetico di nematodi a vita libera e endoparassiti di riconosciuta importanza agro-economica; analisi della nematofauna in suoli agricoli, industriali e urbani; analisi della struttura genetica e relazioni filogenetiche in popolazioni di piante forestali. (literal)
Stato dell'arte
  • L'identificazione degli organismi che agiscono in modo positivo o negativo sulla salute delle piante è fondamentale per un loro corretto utilizzo o per meglio valutare le strategie di lotta da utilizzare. Le strategie di difesa dai parassiti e l'utilizzo di agenti di biocontrollo o di funghi simbionti richiedono come prima tappa una sicura identificazione dei ceppi considerati. La diversità genetica viene studiata con approcci molecolari, anche se spesso la presenza di sequenze errate nelle banche-dati rende critica l'identificazione. Inoltre, la determinazione di nuove specie richiede la combinazione di dati molecolari, morfologici, citologici. Al momento, le conoscenze sulla diversità funzionale sono ancora più limitate. I dati provenienti dai progetti di sequenziamento genomico terminati o al momento in corso stanno fornendo nuove informazioni per meglio definire la biodiversità funzionale degli organismi considerati. Inoltre, se da una parte gli approcci di metagenomica hanno già permesso di avere informazioni circa le comunità fungine e batteriche nei suoli, i nuovi approcci di metatrascrittomica permetteranno di capire quali sono gli organismi attivi in un suolo. (literal)
Tecniche di indagine
  • Le principali metodologie impiegate, che comprendono tecniche di Biologia Cellulare e Molecolare, sono: Microscopia elettronica a trasmissione, confocale, scansione; immunomarcatura; tecniche di affinità; sviluppo di piante transgeniche con marcatori GFP e in vivo imaging; Ibridazione in situ con sonde non radioattive, FISH. Analisi morfologiche per l'identificazione su caratteri fenotipici. Estrazione di DNA e RNA da tessuti vegetali, microorganismi, matrici complesse, e suoli; PCR e real-time PCR. Preparazione del materiale per la microdissezione laser e analisi di trascritti da organi, tessuti, singole cellule microdissettate. Analisi di sequenze, Analisi biomolecolari, Analisi filogeografiche, Sviluppo di marker diagnostici, Annotazione di geni. Estrazione e analisi di proteine. (literal)
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