Descrizione del modulo "Protezione della biodiversita' negli ecosistemi naturali e forestali in risposta al cambiamento globale (TA.P02.035.001)"

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  • Descrizione del modulo "Protezione della biodiversita' negli ecosistemi naturali e forestali in risposta al cambiamento globale (TA.P02.035.001)" (literal)
Potenziale impiego per bisogni individuali e collettivi
  • La commessa risponde al bisogno di conoscenza delle relazioni tra bio-geosfera, atmosfera e al fine di comprendere le risposte degli ecosistemi all'ambiente ed i fattori genetici, biochimici ed ecofisiologici coinvolti nell'adattamento degli stessi all'ambiente ed alla produttività. In particolare: - La comprensione dei meccanismi attraverso cui l'esposizione all'ozono e ad altri inquinanti aumentano la predisposizione della vegetazione ai danni da siccità ed al cambiamento climatico permette di definire strategie di gestione forestale sostenibile in un ambiente in rapido cambiamento. Questo studio contribuisce al dibattito sul flusso stomatico di ozono come standard per la protezione della vegetazione europea. - Il quadro emergente che alcuni importanti metaboliti secondari tra cui flavonoidi e isoprenoidi siano \"molecole segnale\" o \"regolatori dello sviluppo\" (cellulare, flavonoidi) in specie che appartengono a differenti regni. - Il progressivo aumento di introduzioni di specie aliene invasive oltre a un notevole impatto economico, mette a rischio la stabilità degli ecosistemi andando ad influire sul flusso genico e, quindi sulla loro biodiversità e capacità evolutiva. (literal)
Tematiche di ricerca
  • Effetti dell'ozono e di altri inquinanti antropogenici sulle dinamiche degli scambi gassosi tra biosfera ed atmosfera; Conseguenze dell'invasione di organismi alieni e del cambiamento climatico sulle interazioni pianta-ospite e sulla difesa delle piante mediate da composti organici volatili (VOC); Ruolo dei flavonoidi nel sistema di difese antiossidanti operanti in piante sottoposte a stress multipli, con specifica attenzione alla biosintesi di derivati flavonolici. Studio di meccanismi fisiologici ed ecologici alla base della sopravvivenza e dell'adattamento delle piante in relazione al cambiamento climatico,ad inquinanti antropici e ad eventi estremi, e delle strategie di mitigazione. Impatto sugli ecosistemi forestali delle specie aliene invasive (IAS), in particolare dell'invasione combinata di microorganismi, insetti e patogeni esacerbata dal riscaldamento globale e dai conseguenti cambiamenti climatici. (literal)
Competenze
  • I partecipanti ai moduli hanno competenze nei settori della fisiologia vegetale e biologia molecolare; della biochimica, dell'ecofisiologia, della chimica ambientale e della modellistica con metodi bio-matematici. Tali competenze vengono applicate allo studio della biodiversita', della funzionalità degli ecosistemi, e delle relazioni tra organismi e ambiente. Altri hanno poi vasta esperienza nel campo della diagnostica classica e molecolare dei principali agenti patogeni fungini e batterici, dell'epidemiologia applicate alla patologia forestale, della elaborazione dati per lo studio della dinamica delle popolazioni e dei flussi di movimento delle IAS patogene. (literal)
Potenziale impiego per processi produttivi
  • Alcune ricerche della commessa hanno un forte potenziale di impiego relativamente a processi produttivi, prevedendo ad esempio la messa a punto di strumentazione scientifica e di monitoraggio di alta precisione e la applicazione a filiere di produzione nel settore agro-forestale ed ambientale. Altre sono soprattutto rivolte all'implementazione della filiera vivaistica al fine di evitare diffusione di IAS che possano nuocere alla coltivazione e al commercio di piante. (literal)
Tecnologie
  • Tecniche di micro-spettrofluorimetria per lo studio della distribuzione di differenti classi polifenoliche a livello di differenti tessuti fogliari, un pre-requisito per lo studio della nota relazione tra attività funzionale e localizzazione. Applicazione del modello DO3SE per il calcolo dell'assorbimento stomatico di ozono. Modellazione dell'impatto antropico su ecosistemi forestali. Nell'ambito del progetto Carboitaly, studi di modellazione dei flussi di carbonio in atmosfera (come CO2 o sostanze organiche volatili di natura biogenica) sono stati implementati a partire dal 2007. La diagnostica e il barcoding delle IAS saranno condotte tramite pirosequenziamento (tecnica 454 Life science) e PCR classica e quantitativa (Real time). (literal)
Obiettivi
  • - Quantificare e parametrizzare gli effetti dell'ozono sul bilancio di carbonio, acqua e ozono a livello di pianta intera e gli effetti dei fattori fisici sulle reazioni dei vegetali in risposta a stress da ozono. - Valutare l'andamento di differenti potenziali sub-sistemi antiossidanti in specie sottoposte ad eccesso di radiazione luminosa durante differenti fasi dei sviluppo della foglia. - Studiare il metabolismo primario e secondario in condizioni di stress ossidativo ed in risposta ad eventi estremi; regolazione della biosintesi di composti antiossidanti; la regolazione e funzioni degli isoprenoidi volatili ed altri composti organici volatili; - Individuazione e valutazione di marcatori genetici dell'attivazione di vie biosintetiche coinvolte nei meccanismi di resistenza delle piante agli stress ambientali e biotici. - Impatto che i VOC indotti da attacchi di insetti erbivori hanno sull'attività di impollinazione delle piante. - Integrazione di diversi database sulle IAS; barcoding delle principali IAS di patogeni e insetti; tracciabilità delle potenziali vie di diffusione dei microrganismi e degli insetti alieni; modellistica applicata alle IAS. (literal)
Stato dell'arte
  • Gli ecosistemi terrestri che costituiscono la biosfera modificano continuamente strutture e funzioni a fini adattativi ed evolutivi. Conoscenze approfondite su struttura e funzione di singole specie-modello sono disponibili su brevi scale spaziali e temporali, ma adesso occorre porre attenzione alle risposte specie-specifiche all'ambiente ed ai fattori di stress, all'interazione inter e intra-ecosistemi e tra biomi e fattori fisici dell'ambiente, così come al mantenimento della stabilità degli ecosistemi alla luce di fattori di stress biotici e abiotici. Gli ecosistemi mediterranei sono messi a rischio dagli effetti combinati del riscaldamento globale e della crescente pressione della frequenza e degli effetti delle invasioni biologiche che ricadono su tutti i servizi ecosistemici, in particolare la diversità genetica; per questo motivo è necessario lo studio delle conseguenze dovute all'azione di questi fattori di stress in modo da elaborare strategie di mitigazione. Occorre investigare i meccanismi genetici, biochimici, fisiologici ed ecologici alla base della struttura e del funzionamento degli ecosistemi e della loro capacità di adattamento all'ambiente. (literal)
Tecniche di indagine
  • Uso di strutture di spettrometria di massa tra cui l'innovativo sistema di spettrometria a trasferimento protonico (PTR-MS, e PTR-TOF, ancora allo stato di prototipo). Strumentazione per studi di biochimica (HPLC, GC, spettrofotometri), eco-fisiologia (IRGA, rivelatori di fluorescenza della clorofilla, strumentazione per il rilevamento del potenziale idrico, strumentazione micro-meteorologica), per studi classici di ecofisiologia (analizzatore di scambi gassosi; camera di Schollander; misuratore di area fogliare; sensori di umidità del suolo; analizzatori di ozono; generatore di ozono; controllori di flusso) e per studi genetica funzionale (RT-PCR, sequenziatori di DNA) sono disponibili. Sono stati inoltre sviluppati metodi di microimaging di fluorescenza (sia confocale che a campo-largo) per la localizzazione inter- e intra-cellulare dei flavonoidi. Tecniche di HPLC-DAD e HPLC-MS sono utilizzate per l'identificazione e quantificazione dei differenti metaboliti secondari. La diagnostica fitopatologica di specie invasive viene condotta tramite marcatori molecolari con uso di Termociclatore PCR, Termociclatore real time PCR, Roche 454 Life Science technology. (literal)
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