Istituto di biologia agro-ambientale e forestale (IBAF)

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  • Istituto di biologia agro-ambientale e forestale (IBAF) (literal)
  • Institute of agro-envinronmental and forest biology (IBAF) (literal)
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  • The Institute has units in Porano (Terni, Italy head office), Monterotondo (Roma), Legnaro (Padova) and Naples. It has 55 permanent research staff (30 scientists and 25 technicians) and about 25 non- permanent researchers and students. IBAF research activities are in the field of plants and environment interactions with the aim of developing green technologies making use of plants and agroforestry systems for biomass production and environmental improvement. The applications of these studies concern the selection of resistant plants to environmental stress and climatic changes, but also plant systems for environmental mitigation and for the improvement of landscape (reduction of pollution, uptake of CO2, combat desertification, agroforestry and biomass production). Main research topics are: i) plant ecophysiology, physiology, biochemistry, molecular and genetic in the field of plant/environment interactions ii) analysis and design of multispecific crop models for agriculture and agro-forestry (for temperate, semi-arid and tropical regions iii) ecological planning and management of natural Parks and Reserves and land rehabilitation. (literal)
  • L’Istituto di Biologia AgroAmbientale e Forestale svolge ricerche di base e applicate nei seguenti settori: Studio delle interazioni tra le specie vegetali e l’ambiente. Studio degli effetti degli interventi antropici sugli equilibri ecologici. Studio dei processi e dei meccanismi biologici ed evolutivi nei vegetali in relazione all’ambiente. Meccanismi eco-fisiologici e produttività delle piante agrarie e forestali. L’attività dell’Istituto si riferisce, quindi, all’ampia tematica relativa alle interazioni pianta-ambiente sia in termini di singoli individui che di popolazioni e comunità vegetali, naturali o coltivate. Gli aspetti scientifici di base si devono poi raccordare con la sperimentazione di tipo applicativo per contribuire alla risoluzione dei grandi problemi di natura ambientale e produttiva che ci sono di fronte, soprattutto in ambiente mediterraneo. Le più importanti linee di ricerca dell’Istituto sono le seguenti: - fisiologia della produttività agraria e forestale e meccanismi di resistenza a stress abiotici quali salinità, disponibilità idrica, temperatura, fotoinibizione, mutata composizione atmosferica (CO2, inquinanti atmosferici), inquinamento del terreno; - parametri ecofisiologici e loro basi molecolari che sottendono la capacità di piante e sistemi agrari e forestali per il recupero (fitorimedio, biorimedio) di ambienti degradati (desertificazione, terreni e acque inquinate) e di ambienti urbani e periurbani con elevati livelli di ozono e smog fotochimico, e per la mitigazione dei cambiamenti ambientali a livello globale (interazioni tra funzionalità degli ecosistemi agrari e forestali e i cicli del carbonio e dell’acqua, biomasse agroforestali a scopo energetico e produttivo); - meccanismi ecofisiologici alla base delle interazioni competitive intra- e interspecifiche e dinamica di popolazioni in comunità naturali o coltivate; - modelli e sistemi colturali polispecifici, agricoli e agroforestali che consentano un più efficiente uso delle risorse, la conservazione dei fattori della fertilità del terreno e, anche, un miglioramento ambientale e paesaggistico per la difesa e la valorizzazione del territorio; - conservazione genetica di specie vegetali e fungine agro-forestali: identificazione e gestione della biodiversità genetica in rapporto al cambiamento globale e allo sviluppo sostenibile. Lo sviluppo di queste linee di ricerca passa necessariamente attraverso intense e proficue collaborazioni scientifiche con altre Istituzioni di ricerca e con Università italiane e straniere, ma anche mediante rapporti e scambi con le strutture territoriali come Servizi statali e regionali di governo del territorio, Parchi e Riserve affinché la ricerca d’istituto possa utilmente collegarsi a importanti “utilizzatori finali” e, al contempo, avere nella realtà pratica di campo e in bosco la indispensabile verifica dell’impatto con l’ambiente naturale. D’altra parte, la varietà di climi e ambienti presenti in Italia, esemplare per altre aree della regione mediterranea consentono lo studio degli ecosistemi naturali, forestali in particolare, che caratterizzano questo Istituto. Altre collaborazioni che l’Istituto sta rafforzando riguardano i rapporti con organismi scientifici e tecnici internazionali quali la FAO (Agenzia dell’ONU per l’agricoltura, le foreste e l’alimentazione) e l’IPGRI (Istituto internazionale per le risorse genetiche vegetali e la biodiversità), entrambi con sede a Roma, attraverso i quali si stanno affrontando tematiche scientifiche e problemi tecnici di enorme portata per il benessere alimentare e ambientale di intere popolazioni e di vasti territori del globo, soprattutto nei Paesi in via di sviluppo. (literal)
Istituto esecutore di
Prodotto
Ha afferente
Codice
  • IBAF (literal)
Nome
  • Istituto di biologia agro-ambientale e forestale (IBAF) (literal)
  • Institute of agro-envinronmental and forest biology (IBAF) (literal)
Parte di
Afferisce a
Collaborazioni
  • Collaborazioni nazionali: - Università di Roma1, Dip.to Biologia vegetale, Roma - Università della Tuscia, Viterbo - Università del Molise, Campobasso - Università di Perugia - Università di Trento, Dip.to Ingegneria Ambientale, Trento - University of Insubria - University of Milano Bicocca, - Università di Torino - Dipartimento di Scienze Agrarie, Forestali e Alimentari - Università degli studi di Padova - DIPARTIMENTO DI AGRONOMIA AMBIENTALE E PRODUZIONI VEGETALI - AGRIPOLIS - - IBIMET – CNR, Firenze - IPP – CNR, Firenze - ISAC – CNR, Bologna - IBBR – CNR, Bari - ISAFOM – CNR, Napoli - IMC – CNR, Roma - IRSA - CNR Roma - IGAG - CNR Roma - Aero Sekur spa Aprilia - Chemtex italia srl Tortona - Università di Pisa Dipart. Scienze Agrarie Alimentari e Agro-Ambientali - Basf Italia spa - Bayer CropScience srl - Cheminova AgroItalia srl - Dow Agrosciencies Italia srl - Du Pont De Nemours Italiana srl - Makhteshim Agan Italia srl - Monsanto Agricoltura Italia spa - Sipcam Italia spa - Sumitomo Chemical Italia srl - Syngenta Italia spa - Comune di Padova - Istituto Scienza e Tecnologia della Cognizione (ISTC-CNR) - Veneto Agricoltura - Università Cattolica di Piacenza - Regione Emilia Romagna -Servizio fitosanitario - Istituto di Protezione Sostenibile delle Piante, CNR, Napoli-Firenze-Torino Collaborazioni internazionali: - Università di Lisbona, Dipartimento di Ecologia Vegetale (Portogallo) - Università di San Paolo, ESALQ Piracicaba (Brasile) - Research Institute of Forest Ecology and Environment, Chinese Academy of Forestry, Pechino (Cina) - Subtropical Plants and Olive Tree Institute, National Agricultural Research Foundation, Creta (Grecia) - Laboratoire Physiologie Végétale, Faculte des Sciences-Semlalia, Universite Cadi Ayyad, Marrakech (Marocco) - Accademia delle Scienze Ungherese, Budapest (Ungheria) - Accademia Forestale Bulgara, Sofia (Bulgaria) - American Chestnut Foundation (USA) - Istituto Forestal, Santiago (Cile) - Institute of Environmental Sciences, Edinburgh (Gran Bretagna) - University of Washington, Seattle (USA) - USDA Forest Service – Research Stations (USA) - Forestry Research – Alice Holts Station (Gran Bretagna) - University of Southampton (Gran Bretagna) - University of Antwerpen, Dept. of Biology (Belgio) - INRA – Stations des Recherches Forestières, Nancy, Bordeaux, Orléans (Francia) - ICRAF - The World Agroforestry Centre Nairobi - Kenya - FAO - Department of Forestry - Monsanto International SA - Syngenta Limited - Monsanto Europe SA - INRA - UMR Agroécologie, Dijon, France - University of Tartu, Estonia - CREAF, Spain - Michigan State University, USA - University of Aveiro, Portugal - University of Melbourne, Australia - University of Eastern Finland, Finland - CSIC, Spain - AVCR, Czech Republic - University of Alberta, Canada - University of Cape Town, South Africa - Warsaw University of Life Sciences, Poland - Bioforsk, Norway - Ben-Gurion University, Israel - University of Hong Kong, China - University of Karlsruhe, Germany - Dip. of Agroecology, Univ. of Aarhus, Danimarca - WU Plant Sciences, Centre for Crop Systems Analysis, Wageningen, Olanda - INRA - Institut National de la Recherche Agronomique, Thiverval-Grignon, Francia - Durham University (UK) - Univ. Debrecen, Ungheria - Agricultural Institue of Slovenia - Julius Kühn Institute, Germania - UMWELTBUNDESAMT GMBH (literal)
Attività di formazione
  • Dottorati di Ricerca Dottorato di Ricerca, Dip.to Produzioni Vegetali, Università della Tuscia: Sviluppo di un sistema fuorisuolo per la coltivazione di ortaggi da foglia in condizioni di microgravità (tutoraggio) Dottorato di Ricerca, Universita' del Molise: Effetto della concimazione azotata e della CO2 sulla sintesi e sull'emissione di terpeni in piante di interesse agrario e forestale (tutoraggio) Dottorato di Ricerca, Universita' del Molise: Impatto dei cambiamenti climatici su metaboliti primari e secondari del carbonio (tutoraggio) Dottorato di Ricerca, DISAFRI Università della Tuscia: Approcci isotopici allo studio del bilancio del carbonio in ecosistemi terrestri (tutoraggio) Dottorato di Ricerca, Dipartimento di agronomia ambientale e produzioni vegetali, Università degli studi di Padova: Contaminazione delle acque superficiali di origine agricola: ruolo della fascia tampone in un ambiente di pianura (tutoraggio) Dottorato di Ricerca, Università di Bordeaux, Francia: Mappatura genetica comparata in Fagaceae (tutoraggio) Borse di Studio Progetto MIUR N°3, Cluster C08-A (Ricerca avanzata per il riciclo dei sottoprodotti dell'industria Olearia): Caratterizzazione genetica di isolati fungini per biotecnologie di trasformazione dei reflui oleari Progetto MIUR N°3, Cluster C08-A (Ricerca avanzata per il riciclo dei sottoprodotti dell'industria Olearia): Estrazione, purificazione e caratterizzazione di composti ottenuti per biotrasformazione dei reflui oleari Progetto PURE e Resistenza - Caratterizzazione molecolare delle malerbe resistenti agli erbicidi e dinamica di evoluzione della resistenza Tesi di Laurea Tesi di Laurea, Università degli Studi della Tuscia: Produzione di germinelli in condizioni di microgravità simulata (tutoraggio) Tesi di Laurea, Laurea in Scienze e Tecnologie Agrarie, Università degli studi di Padova: Dinamica delle emergenze e ottimizzazione del controllo delle graminacee estive nei campi da golf (tutoraggio) Tesi di Laurea, Laurea in Scienze e Tecnologie Agrarie, Università degli studi di Padova: Studio della resistenza a tre diversi inibitori del PSII in un apopolazione di Amaranthus retroflexus L. (tutoraggio) Corsi di Specializzazione Corso post-qualifica per la 3^ area di professionalizzazione, Regione Lazio, Tecnico di laboratorio chimico di ricerca Corso di Specializzazione, Servizio formazione professionale, Regione Umbria, Tecnico esperto in biotecnologie Corsi Universitari Corso Universitario, Università degli Studi di Perugia, First European level Degree Organizzato da un Corsorzio di Università Europee: modulo di Plant physiology Corso Universitario, Job Oriented Biotechnology, Università degli Studi di Perugia, modulo di Current Topics (Plant Physiologye Plant Biodiversity) Corso Universitario, Universita' di Perugia, modulo Fotosintesi del corso di Fisiologia Vegetale Corso Universitario, Facoltà di Agraria, Università di Padova, moduli di Malerbologia, Controllo della flora infestante, Controllo delle malerbe in agricoltura biologica (literal)
Http://www.cnr.it/ontology/cnr/localizzazione.owl#via
  • Via Guglielmo Marconi, 2 (literal)
Cap
  • 05010 (literal)
Città
  • Porano (literal)
Http://www.cnr.it/ontology/cnr/localizzazione.owl#provincia
  • TR (literal)
Telefono
  • 0763 37491 (literal)
Codice CDS
  • 010 (literal)
Servizi
  • Analisi per Conto Terzi: - Analisi di erbicidi, del loro impatto sulle colture e sull'ambiente - Carboidrati, Nitrati, Clorofille - Isotopi stabili per informazioni ecologiche e per la rintracciabilità agro-alimentare - Impatto dell'inquinamento da metalli pesanti e organico nelle piante (biomonitoraggio) - Analisi genetico-molecolari di piante agro-forestali - Funghi e batteri nell'ambiente e biorimedio - Assorbimento di Carbonio da alberi forestali e piante agrarie; fitorimedio - Pianificazione territoriale e delle aree protette Servizio di Bibliografia per esterno Biblioteca di Istituto: il patrimonio bibliografico consiste in circa 500 volumi e circa 20 testate di periodici. Sono disponibilis servizi on-line Settori: Scienze agrarie, Scienze forestali, Fisiologia vegetale, Genetica (literal)
Competenze
  • Le competenze dell'Istituto riguardano le seguenti aree tematiche: ecofisiologia vegetale,ecofisiologia della produttività agro-forestale, fisiologia degli stress, fisiologia molecolare, interazioni acqua-piante; fitorimedio, disinquinamento ambientale con biofiltraggio (funghi, batteri) mitigazione cambiamenti ambientali, sequestro di Carbonio nei sistemi agro-forestali, biomasse agro-forestali per energia rinnovabile; agro-selvicoltura, arboricoltura da legno, siepi e fasce arboree tampone, selvicolturae rimboschimenti mediterranei; biologia e controllo (biologico e chimico) erbe infestanti, meccanismi fisiologici di azione dei diserbanti, degradazione dei fitofarmaci nel sistema terreno-soluzione circolante; pianificazione del paesaggio e del territorio, di parchi e riserve naturali biologia molecolare piante agro-forestali, biologia molecolare di funghi e batteri, conservazione della biodiversità genetica agro-forestale, genomica strutturale e funzionale di piante agro-forestali; impatto di organismi OGM sull'ambiente. (literal)
Email
  • segreteria@ibaf.cnr.it (literal)
  • mailto:segreteria@ibaf.cnr.it (literal)
Indirizzo
  • Via Guglielmo Marconi, 2 - 05010 Porano (TR) (literal)
Direttore
Missione
  • Sviluppare le ricerche sulla risposta eco-fisiologica e genetica di piante e sistemi agro-forestali ai fattori dell'ambiente, con particolare riferimento ai cambiamenti climatici e ai fattori di inquinamento e degrado ambientale. L'approccio di fondo secondo cui si è sviluppata l'attività di ricerca dell'Istituto consiste nel considerare le piante e i sistemi agro-forestali come importanti biorisorse i per la risoluzione di fondamentali problemi di natura ambientale, dalla mitigazione dei cambiamenti ambientali, al disinquinamento dell'aria e del terreno, dal recupero ambientale di ecosistemi degradati al rifornimento di biomasse per l'energia e di prodotti per l'industria. (literal)
Attività di ricerca
  • Fisiologia della produttività agraria e forestale e resistenza a stress ambientali Metabolismo del Carbonio L’effetto di stress salini e idrici sulla conducibilita’ alla CO2 all’interno del mesofillo fogliare viene studiato in diverse piante erbacee e arboree, soprattutto mediterranee come ad esempio in diverse cultivars di olivo. La riduzione della fotosintesi in piante soggette agli stress e’ correlabile con la diminuzione della diffusione della CO2 dall’ambiente esterno ai siti di carbossilazione. Contrariamente a quanto precedentemente assunto, l’aumento delle resistenze diffusive all’interno delle foglie non e’ permanente e quindi non va ricercato in modificazioni strutturali. Un’attività di ricerca importante per l’IBAF riguarda la funzione degli isoprenoidi volatili prodotti dalle piante. Esposizione acute ad ozono hanno dimostrato che l’azione antiossidante attribuita all’isoprene puo’ essere estesa ai monoterpeni. Foglie di Quercus ilex, un forte emettitore di monoterpeni, sono diventate sensibili all’ozono ed hanno riportato danni biochimici, funzionali, e morfologici, solo allorche’ la sintesi di monoterpeni e’ stata bloccata con un inibitore specifico. Questo studio ha anche dimostrato che lo stesso inibitore blocca la biosintesi di isoprene e monoterpeni, confermando la comune via metabolica, per queste sostanze, e che l’emissione di monoterpeni puo’ essere stimolata da stimoli ossidativi. Per quanto riguarda la capacità fotoprotettiva in piante di interesse agrario, allo scopo di approfondire il ruolo svolto dalla sovraespressione dell’isoenzima Fe-SOD nell’adattabilità di Zea mays agli stress ambientali è stata analizzata la persistenza della fotosintesi dopo trattamenti stressanti blandi e continuativi oppure intensi e brevi. Lo studio delle relazioni source-sink e del metabolismo dei carboidrati viene condotto sia in alberi forestali che in piante agrarie. E' stato valutato l'andamento del contenuto di riserve nel legno della parte aerea e delle radici di faggio in bosco con lo scopo di valutare in che misura l'accumulo e l’utilizzazione delle riserve della pianta giustifichino le incongruenze tra valori di scambio gassoso della copertura vegetale e quelli di crescita diametrale dei tronchi. I dati confermano l’ipotesi secondo cui una parte notevole del carbonio assimilato nella fase finale della stagione di crescita è allocato in riserve e quindi non causa un aumento diametrale del tronco. E’ stato anche valutato l’effetto dell’alta CO2 sull’accumulo di riserve nel legno della parte aerea di tre cloni di pioppo cresciuti nell’ambito di POPFACE. E’ stata rilevata interazione significativa tra clone e alta CO2 per il contenuto di amido che non cambia in P. alba, è maggiore nel controllo che in alta CO2 in P. nigra e tende a calare in P. x-euroamericana. Discriminazione isotopica Le ricerche hanno l'obiettivo di descrivere le relazioni tra composizione in isotopi stabili di carbonio, ossigeno, idrogeno e azoto, con l’efficienza fotosintetica e l’efficienza d’uso delle risorse da parte delle piante. Inoltre le misure dei rapporti isotopici 13C/12C e 18O/16O vengono utilizzate per analizzare le interazioni tra atmosfera e biosfera in relazione a cambiamenti climatici e all'incremento dei gas serra ma anche per studiare le relazioni acqua-pianta. I risultati ottenuti evidenziano che le variazioni di discriminazione fotosintetica si riflettono con grande rapidità sulla composizione isotopica di zuccheri floematici e su quella della CO2 respirata. Fisiologia della gravità e applicazioni spaziali Le ricerche hanno riguardato anzitutto l’identificazione di nuovi mutanti di Arabidopsis disturbati nella crescita della radice in generale, ed in particolare nel gravitropismo e movimenti circumnutazionali, allo scopo di clonarne i geni coinvolti, e di studiare attraverso tale via la regolazione della crescita della radice ed il processo connesso della risposta gravitropica. I risultati mostrano come le radici nel tipo selvatico di Arabidopsis crescano secondo larghi archi destrorsi e quindi con un movimento di circumnutazione destrorso. Nei mutanti agravitropici ed auxinici invece la crescita delle radici è essenzialmente random. L' auxina quindi risulta implicata non solo nel gravitropismo, ma anche nella circumnutazione chirale delle radici, mentre non sembra coinvolta nelle nutazioni random carattersitiche di Arabidopsis e altre specie di piante. Nell’ambito delle attività volta all’ottimizzazione della tecnica produttiva per la coltura in condizioni di microgravità simulata è stato valutato il ruolo della soluzione nutritiva in funzione della varietà di lattuga coltivata. E’ stata rilevata interazione significativa per parametri di crescita (area fogliare) e produttivi (peso secco). Differenze tra varietà suggeriscono la necessità di selezione per la coltivazione in stazioni spaziali e condizioni di microgravità. Fitorimedio, biorimedio e mitigazione dei cambiamenti a livello globale e dell’impatto ambientale dei prodotti fitosanitari Fitorimedio Negli studi sul ruolo del solfato nei meccanismi di accumulo e tolleranza del cadmio in piante utili per il fitorimedio agro-ambientale è stato deciso di scegliere come pianta modello una macrofita acquatica, la Lemna minor. Tale macrofita consente un maggior controllo delle condizioni di crescita e manipolazione. I risultati hanno evidenziato che l’accumulo di cadmio nelle fronde dipende dalle condizioni che favoriscono la fotosintesi (alta CO2 ed alta temperatura) mentre la tolleranza diminuisce con l’aumentare dell’intensità luminosa e nelle condizioni che favoriscono la sintesi di glutatione. Per approfondire le conoscenze sul metabolismo delle poliammine e sul loro ruolo nei processi di sviluppo e nella risposta allo stress in piante d'interesse agrario è stato studiato l’effetto di una lunga (22 mesi) esposizione al piombo di colture di callo di mais sul contenuto di piombo, danno ossidativo e risposta antiossidativa. I risultati ottenuti mostravano che il piombo causava uno stato di stress monitorato da un incremento dei livelli di poliammine, particolarmente putrescina Disinquinamento mediante biofiltri e produzione di composti ad alto valore aggiunto Le ricerche hanno riguardato il recupero della sostanza organica contenuta nei rifiuti e reflui agroindustriali in vista del disinquinamento ambientale, per produzione di biomasse per fini agricoli e preparazione di composti ad alto valore aggiunto. I reflui di frantoio sono stati utilizzati come substrato di crescita per miceli di funghi saprofiti col duplice scopo di ottenere biomasse per la realizzazione di biofiltri per la chelazione di metalli e polisaccaridi di interesse farmaceutico ed alimentare. E' stata messa a punto una metodica che consente di ottenere rapidamente le varie frazioni polisaccaridiche, beta-glucani, chitosani con un basso grado di acetilazione e chitina facilmente deacetilabile. Nota la capacità dei funghi ad adsorbire metalli pesanti dall'ambiente esterno, il fungo Auricularia polytricha è stato utilizzato per prove di adsorbimento del rame, in beuta, a differenti condizioni di pH, temperatura, tempo di adsorbimento, concentrazione di metallo e concentrazione di micelio. I risultati mostrano un adsorbimento del 90% e la possibilità di recupero del metallo. Tale tecnologia, semplice e a basso costo, viene proposta per la detossificazione di effluenti in presenza di basse concentrazioni di metalli pesanti o dopo i tradizionali trattamenti fisico-chimici. Mitigazione dei cambiamenti ambientali I cambiamenti climatici influenzeranno la crescita e la produttività delle piante con differenti modalità, poiché sia la temperatura che la [CO2] hanno effetti diretti e contrastanti sulla fisiologia delle piante. Esistono notevoli incertezze su come questo effetto contrastante influenzi le risposte metaboliche secondarie e, a sua volta, come queste possano spiegare le risposte produttive delle colture. Inoltre fino ad oggi non sono stati effettuati studi sull’interazione tra i cambiamenti climatici e gli stress abiotici sulla crescita delle colture. La ricerca consiste nello studiare gli effetti dei cambiamenti climatici e degli stress ambientali combinando la tecniche FACE (free air CO2 enrichment) con quella del FATI (free air temperature increase). Dinamica ambientale dei prodotti fitosanitari E’stata studiata la cinetica di degradazione degli erbicidi (terbutilazina e metolacloro) usati sul mais seminato nella prova sulle fasce tampone: si sono eseguiti campionamenti del terreno fino a 100 giorni dalla semina. La dissipazione degli erbicidi ha seguito un andamento esponenziale negativo e il tempo di dimezzamento (DT50) è risultato di 16 giorni per il metolacloro e di 27 giorni per la terbutilazina. La conoscenza del tempo di dimezzamento è uno degli elementi essenziali per modellizzare l’asportazione degli erbicidi attraverso il ruscellamento superficiale; la modellizzazione sarà eseguita modificando il modello SoilFug, basato sui concetti di “fugacità” e di “Unità di mondo”. Ecofisiologia della competizione intra- e interspecifica e dinamica di popolazioni in comunità naturali e coltivate Consociazioni agro-forestali La ricerca, sui rapporti d’uso delle risorse idriche in impianti misti d’arboricoltura da legno, è stata condotta in parcelle sperimentali di noce comune (Juglans regia L) consociato con altre specie arboree di accompagnamento (Olivello - Elaeagnus umbellata L; nocciolo -Corylus avellana L; Ontano napoletano -Alnus cordata Loisel.) Le parcelle sono ubicate nei campi sperimentali dell'IBAF di Porano. L’analisi si è articolata sullo studio di quattro aspetti ecofisiologici legati alle dinamiche di uso idrico degli impianti sperimentali: scambi gassosi, contenuto idrico del suolo, composizione isotopica d18O dell’acqua del suolo, d18O dell’acqua xilematica. I migliori risultati produttivi di questa tipologia di impianto sembrerebbero così attribuibili all’elevato LAI (Leaf Area Index) del noce consociato. In conclusione: i) negli impianti misti studiati il noce non è soggetto ad evidenti stati di stress idrico, escludendo ipotesi di competizione nella consociazione con le altre specie legnose; ii) tra le specie legnose consociate esistono relazioni di complementarietà d’uso delle risorse idriche del suolo, attraverso una stratificazioni funzionale degli apparati radicali. Biologia e lotta alle erbe infestanti Le ricerche riguardano la caratterizzazione della crescita di alcune importanti piante infestanti allevate singolarmente o in competizione, in relazione alle risorse ambientali (acqua, luce, elementi nutritivi). Scopo della ricerca è l'approfondimento delle conoscenze delle relazioni fra germinazione, crescita precoce e competitività delle infestanti per una migliore modellizzazione del fenomeno competitivo. Lo studio sull’evoluzione e la gestione integrata delle popolazioni di piante infestanti resistenti agli erbicidi è stato perseguito attraverso un approccio interdisciplinare al fine di acquisire informazioni sulla agronomia, fisiologia, genetica, basi molecolari ed ecologia delle popolazioni resistenti. Il numero di specie coinvolte nel fenomeno della resistenza agli erbicidi in Italia ha raggiunto le 11 unità. Sono allo studio popolazioni resistenti agli inibitori dell'ALS; agli inibitori dell'Accasi; agli inibitori del fotosistema II - PSII. Un’altra tematica di ricerca nell’ambito della malerbologia punta alla diffusione e verifica di sistemi informatici per la scelta delle opzioni di controllo delle piante infestanti nelle principali colture dell’ambiente della pianura veneta. Interazioni piante-microorganismi Lo studio della relazione pianta-microrganismi è consistito nell’analisi delle comunità microbiche del suolo e della rizosfera fondamentali per la protezione dell'ambiente e per uno sviluppo sostenibile degli agroecosistemi. Nell'ambito dello studio della sopravvivenza allo stress di un ceppo di Rhizobium, l'indagine molecolare è proseguita per valutare una possibile riorganizzazione genomica durante un lungo periodo (circa 7 mesi) di completa starvation nutrizionale, in presenza e in assenza di sale. Modelli e sistemi colturali polispecifici agricoli e agro-forestali Agro-selvicoltura e arboricoltura da legno In Italia gli impianti d’arboricoltura da legno (AdL) coprono una superficie di circa 200-250.000 ha. Le principali specie utilizzate sono il pioppo (circa 80.000), l’eucalipto (circa 50.000) ed altre latifoglie pregiate (circa 80-100.000 ha di noce, ciliegio, quercie, frassini ecc.). Nonostante questa esiguità della superficie delle suddette piantagioni rispetto alla superficie forestale nazionale (circa 8 Mha), le potenzialità produttive dell’AdL sono notevoli. Anche le potenzialità dell’agroselvicoltura (AS) nell’ambito dell’AdL. sono notevoli, per aumentare la produzione di materia prima legnosa sia di qualità che di quantità, per migliorare i redditi degli imprenditori nelle zone rurali, per contribuire alla mitigazione di emergenze ambientali quali la perdita di biodiversità, l’inquinamento delle acque, l’effetto serra e l’erosione del suolo. Le ricerche in corso presso l’IBAF di Porano riguardano sia l’arboricoltura di qualità (noce e paulownia), per la produzione di legname pregiato da industria, che di quantità, per la produzione di biomassa energetica (Short Rotation Forestry-SRF) (robinia). Collezioni di germoplasma di queste specie sono state realizzate nei campi sperimentali di Porano, Loc Biagio. Per quanto riguarda il progetto sul miglioramento dell’economia dei territori collinari e montani attraverso l’individuazione e lo sviluppo di filiere produttive in grado di valorizzare le caratteristiche dell’ambiente e le capacità di lavoro delle popolazioni locali, la ricerca si è sviluppata secondo le seguenti linee di attività: 1) costruzione di una metodologia di trasferimento delle informazioni per la realizzazione di un pacchetto di azioni di divulgazione destinato sia agli addetti del settore sia ai non addetti; 2) definizione, predisposizione e sperimentazione di un’attività di supporto e di organizzazione della formazione. Siepi e fasce arboree per il miglioramento ambientale E’ stato anche avviato, nell’ambiente della pianura veneta, lo studio sull'effetto di diverse tipologie di fascie tampone (prato, prato+siepe semplice o doppia): 1) sulla contaminazione delle acque superficiali e profonde da nutrienti ed erbicidi, 2) sulle caratteristiche quali-quantitative e strutturali della flora infestante degli appezzamenti adiacenti. La fascie tampone hanno ridotto i volumi defluiti nonché le quantità rilasciate di sedimenti, nutrienti e dei due erbicidi (riduzioni dal 60 all’80%). Conservazione genetica di specie vegetali e fungine agro-forestali: identificazione e gestione della biodiversità genetica in rapporto al cambiamento globale e allo sviluppo sostenibile Struttura e dinamica della diversità genetica e funzionale intra e inter-specifica L’attività di ricerca ha riguardato un’ampia serie di specie di interesse agro-forestale, sia autoctone nel nostro Paese che originarie di altri Paesi e continenti. La valutazione della biodiversità in specie dell’Italia meridionale (generi Quercus L., Castanea Mill., Juglans L. e Zelkova) è stata condotta mediante analisi del polimorfismo a livello del DNA cloroplastico. Le uniche due specie di Zelkova rappresentate in Europa e cioè la popolazione di Zelkova sicula di Buccheri (SR) e quella di Z. abelicea di Omalòs a Creta (Grecia) sono state analizzate con i marcatori del DNA cloroplastico. Queste analisi hanno messo in evidenza la divergenza tra le due specie di Zelkova mediterranee (Z. sicula e Z. abelicea) e tra queste due e la specie geograficamente più vicina, Z. carpinifolia. Nel caso di Quercus ilex e Q. suber, sono state analizzate 18 popolazioni di leccio campionate in Sicilia. Sette delle sedici combinazioni primer-enzima sono risultate polimorfiche. Tali polimorfismi hanno portato all’identificazione di sei diversi aplotipi. I parametri genetici hanno rilevato un alto livello di differenziazione tra popolazioni: l’elevato valore del coefficiente di differenziazione, GST = 0.815, dimostra che la diversità genetica è strutturata geograficamente (Pons & Petit, 1995, 1996). Per quanto riguarda alberi forestali del continente americano e specie europee dello stesso genere, le ricerche hanno riguardato: 1) la caratterizzazione genetica di specie, popolazioni e varietà di specie forestali (Castanea e Nothofagus), mediante marcatori biochimici e molecolari; 2) la mappatura genetica di Castanea sativa e specie affini. Studi di sintenia sono stati condotti tra Castanea sativa, C. dentata, C. mollissima. Gli studi di macro e microsintenia sono da considerare strumenti molto potenti non solo per conoscere le modalità evolutive del genoma di queste specie e la differenziazione inter e intraspecifica ma anche per poter fare comparazioni funzionali permettendo la costruzione di mappe consenso facilmente trasferibili da progenie a progenie e tra specie e specie. L’analisi della biodiversità e delle risorse genetiche di specie rilevanti per la produzione di legname di pregio, frutto di qualità, prodotti secondari ha riguardato anzitutto il genere Juglans e poi la Paulownia spp.. Sono iniziate le analisi con marcatori molecolari dei campioni di J. regia collezionati in Cina per la valutazione delle risorse genetiche. L’obiettivo di un altro progetto di ricerca sul noce è stato quello di selezionare, valutare e riprodurre uno o piu’ ibridi interspecifici (J.nigra x J.regia) italiani allo scopo di valorizzare il germoplasma nazionale ed evitare inquinamenti genetici.Il germoplasma, costituito da piante J.regia, J.nigra e eventuali ibridi interspecifici è stato analizzato con 17 marcatori RAPD e 13 ISSR. Diverse provenienze (pv.) e specie di Paulownia (P. tomentosa 5 pv., P.elongata 5pv., P.fortunei 6pv.), in coltivazione presso il campo sperimentale di Porano per studiare la capacità di adattamento e accrescimento, sono state analizzate con marcatori ISSR con lo scopo di studiare la variabilità genetica inter ed intra specifica, inter ed intra provenienze e di correlare i dati genetici con dati morfologici. Per quanto riguarda le prove di provenienza in pieno campo, sono state studiate 16 diverse provenienze di Paulownia appartenenti alle specie: P. elongata, P. fortunei e P. tomentosa. Durante la stagione vegetativa 2002 sono stati studiati i seguenti parametri: accrescimento biometrico periodico e stagionale, scambi gassosi pianta-atmosfera, fenologia dell'apertura e chiusura del ciclo vegetativo, caratteristiche della ramificazione. Notevoli differenze sia tra le diverse specie che al loro interno sono emerse nei riguardi della capacità di accrescimento, dei parametri fisiologici,e delle caratteristiche della ramificazione. Al termine del 3° anno di crescita i migliori risultati sono stati manifestati da provenienze appartenenti al gruppo della P. tormentosa. Genomica strutturale, funzionale ed evolutiva L’attività di ricerca sulla genomica e la fisiologia del castagno è stata condotta mediante il progetto europeo CASCADE, coordinato dall’IBAF. Sono proseguite le analisi dendrocronologiche dei campioni precedentemente raccolti nei siti selezionati; le analisi molecolari su campioni di alberi e progenie half-sib delle popolazioni selezionate (bosco naturale, bosco da frutto e ceduo); le prove sperimentali in campi comparativi di 6 popolazioni provenienti da differenti ambienti, mediante studio della crescita giovanile e di tratti fenologici; le analisi della discriminazione isotopica su campioni half-sib coltivati in ambiente controllato; l’ulteriore sviluppo della mappa genetica mediante inserimento di nuovi marcatori; la raccolta di dati quantitativi relativi a crescita e siccità per lo studio QTL. La maggior parte delle attività pianificate per il 2002 sono state portate a termine in tempo. La multidisciplinarietà e la struttura altamente integrata del progetto richiedeno un più lungo periodo per una profonda e attenta analisi dei dati ottenuti in ciascun WP. La ricerca sull'analisi genetico-molecolare in rapporto a parametri fisiologici nel noce (Juglans regia L.) si è posta come obiettivo l’esame della variabilità genetica del germoplasma di noce presente in una rete sperimentale europea e nelle progenie da impollinazione libera. Sono stati studiati i 3 impianti italiani di Orvieto (TR), Chiusi (SI) e Tapogliano (UD). In questi impianti, le accessioni italiane Feltrina e Bleggiana hanno avuto i migliori accrescimenti, insieme ai 2 ibridi. Quest’ultimi, unitamente alle Francesi Charentes e Lozeronne hanno manifestato una miglior forma del fusto. Alcune accessioni meridionali, nonostante i buoni accrescimenti (la greca West Crete e la spagnola MBT122), sono state le più precoci ad entrare in vegetazione, risultando più sensibili alle gelate tardive, con ripercussioni negative sulla forma del fusto. E’ stata determinata una relazione negativa tra forma del fusto e fenologia fogliare. I risultati indicano anche una notevole differenziazione delle accessioni di noce per i caratteri d’adattamento (accrescimenti, fenologia fogliare e WUE) e di qualità del legno (forma del fusto). L'obiettivo del progetto europeo B.Lo.R.I.D.A.R consiste nello studio della diversità genetica e delle caratteristiche produttive ed adattative di genotipi di Robinia di Paesi Europei (Grecia, Ungheria e Bulgaria) ed extra-europei (Nord America) con lo scopo di selezionare genotipi adatti a vivere in ambienti degradati per ottenere protezione, ripristino dei suoli e legno di qualità. Su 103 marcatori RAPD, 23 sono risultati utili per differenziare le provenienze. Perciò la robinia si è differenziata nelle diverse Nazioni europee nonostante il tempo breve per le specie forestali e i pochi individui presumibilmente all’origine alle popolazioni. Inoltre, l’elevato grado di polimorfismo osservato nelle diverse famiglie dimostra che la robinia predilige l’etero impollinazione. Per quanto riguarda l’adattamento alla siccità, i cloni a lenta crescita durante la fase giovanile sono i più adatti per gli ambienti siccitosi; la rapida crescita e la buona qualità della forma del fusto, sono risultati essere caratteri opposti alla tolleranza alla siccità. Biologia molecolare dell’ontogenesi in piante modello Identificazione di meccanismi molecolari che regolano e determinano lo sviluppo ontogenico di piante di interesse agrario, in particolare: a) il passaggio di fase giovanile/adulto vegetativo/adulto fiorale in specie erbacee ed arboree b) la formazione e sviluppo della foglia in specie erbacee) la risposta a stress biotici e abiotici in specie erbacee ed arboree) impatto delle piante transgeniche nell'ambiente. a) Nell’ambito dei marcatori molecolari specifici di fase in pesco, è stata completata la caratterizzazione dell’espressione del gene che codifica la geranyl-geranyl reduttasi in risposta a stress abiotici e biotici (Taphrina deformans). Inoltre, è stato osservato che il gene KNOPE1 (omeobox del tipo knox), esclusivamente espresso nel meristema, riprende attività in foglie espanse affette dal mal della bolla, suggerendo una correlazione fra disordine tissutale e riattivazione del gene. b) Nell’ambito dello studio di geni che regolano lo sviluppo e il differenziamento, la caratterizzazione di piante transgeniche di lattuga che esprimono ectopicamente il gene homeobox KNAT1, ci ha permesso, negli anni scorsi, di dimostrare una forte correlazione tra attivita' del gene, accumulo di citochinine di tipo IP, alterazioni della vasculatura fogliare ed accorciamento della fase vegetativa adulta. Nell'ambito di questa linea di ricerca, il lavoro su un altro gene homeobox appartenente alla stessa famiglia di KNAT1, STM, e' stato iniziato presso la Rockefeller University di New York ed e' continuato presso questo Istituto. La ricerca si e' quindi svolta mediante la caratterizzazione di piante di Arabidopsis thaliana, transgeniche o mutanti per il gene STM, ottenute presso la Rockefeller University, con lo scopo di identificare i pathway ormonali attraverso i quali STM agisce sullo sviluppo e differenziamento della pianta e sulla transizione di fase. c) Sono stati disegnati e preparati costrutti chimerici di II generazione per provare la trasformazione di pesco. Si è anche intrapreso un approccio di post genomica in pesco mediante il silenziamento genico indotto da virus. d) Le linee selezionate di lattughe asnA presentano un contenuto in nitrati fino a tre volte inferiore rispetto ai controlli. e) Circa l’impatto di piante transgeniche nell’ambiente, è stata valutata la trasmissione, in pieno campo, di polline da Lactuca sativa L. transgenica a varietà/specie geneticamente correlate. I dati preliminari indicano un tasso di trasmissione dello 0,2%, entro i dieci metri di distanza, principalmente per opera degli insetti. f) E’ stata avviata una nuova linea di ricerca che riguarda il ruolo di una nuova classe di fattori di trascrizione, specifici per gli organismi vegetali (NAC), nei segnale ormonali (jasmonati, acido abscissico, etilene) che mediano la risposta a stress biotici e abiotici. Biodiversità di organismi fungini Conservazione, ampliamento e valutazione della biodiversità degli isolati di Basidiomiceti in collezione presso l'IBAF. Caratterizzazione delle specie e studio delle relazioni fra le popolazioni del genere Pleurotus con metodiche molecolari. Con l'utilizzo di marcatori molecolari (Inter Simple Sequence Repeats, ISSR), comparati con studi morfologici, sono state studiate popolazioni del genere Pleurotus con particolare riguardo alle due specie di maggior interesse agroindustriale: Pleurotus ostreatus e Pleurotus eryngii con le sue varietà, anche al fine di chiarire le relazioni tassonomiche all'interno di questo gruppo. In particolare nel gruppo del P. eryngii è stato possibile definire P.eryngii eoselinum come varietà e P. nebrodensis come specie risultando cluster omogeneo e indipendente come P.ostreatus. Entrambi i taxa sono tipici di aree limitate della Sicilia e sono potenzialmente a rischio di estinzione. Risulta quindi di notevole interesse la loro conservazione \"ex situ\". (literal)
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