Descrizione del modulo "Basi Genetiche, Fisiologiche e Molecolari dello Sviluppo e Differenziamento di Specie Modello e di Interesse Agro-Alimentare in Risposta a Fattori Endogeni e Ambientali (AG.P01.003.001)"

Type
Label
  • Descrizione del modulo "Basi Genetiche, Fisiologiche e Molecolari dello Sviluppo e Differenziamento di Specie Modello e di Interesse Agro-Alimentare in Risposta a Fattori Endogeni e Ambientali (AG.P01.003.001)" (literal)
Potenziale impiego per bisogni individuali e collettivi
  • L'acquisizione di conoscenze sui fenomeni di differenziamento cellulare e totipotenza attraverso lo studio delle \"plant stem cells\" presenti nei meristemi costituisce un forte supporto allo studio delle cellule staminali umane. Le cellule vegetali potrebbero rappresentare un sistema eterologo importante dove testare ipotesi e modelli animali di determinazione del destino cellulare, considerando che esistono famiglie geniche estremamente conservate in piante e animali che codificano per gli stessi moduli strutturali (i.e. homeobox). Lo studio dei meccanismi di mutagenesi e antimutagenesi in cellule eucariotiche e la messa a punto di test di genotossicità incrementa la sicurezza alimentare e aumenta la qualità del prodotto con enorme beneficio per il produttore e il consumatore. La produzione di molecole e macromolecole per la salute umana in sistemi vegetali potrebbe portare a un abbassamento dei costi di produzione di farmaci importanti con conseguente beneficio per la comunità. L'attività di ricerca presentata incrementa la conoscenza di processi biologici fondamentali e forma nuovi scienziati in un settore ampio, innovativo e multidisciplinare. (literal)
Tematiche di ricerca
  • Isolamento, caratterizzazione funzionale, utilizzo biotecnologico e potenziale applicativo di geni codificanti i fattori di trascrizione KNOX in M. truncatula, pesco e lattuga. Identificazione dei geni target e dei complessi proteici di attivazione/repressione della trascrizione di cui i fattori KNOX fanno parte utilizzando diverse specie vegetali tra cui la specie modello Arabidopsis thaliana. Identificazione dei segnali ormonali a monte e a valle dei fattori KNOX. Studio della variabilità somaclonale, totipotenza cellulare, embriogenesi somatica e zigotica.Identificazione dei meccanismi di regolazione che utilizzano vie di trasduzione del segnale comuni nella risposta a stress abiotici e nei processi di sviluppo. Ruolo della degradazione proteica nello sviluppo vegetale e nella risposta all'ambiente. Sviluppo di nuove metodologie per la trasformazione di Lemna minor per applicazioni biotecnologiche. Proprietà antiossidanti e anticancerogene di microelementi. Utilizzo di tecnologie \"olistiche\" e funzionali per la caratterizzazione di specie/varietà di interesse agrario nazionale. (literal)
Competenze
  • Competenze: genomica funzionale di proteine coinvolte nella morfogenesi e differenziamento delle piante superiori, caratterizzazione di fattori di trascrizione, genetica di specie modello e di interesse agrario, selezione e produzione di piante transgeniche, fisiologia vegetale classica e molecolare, biochimica del sistema ossidativo, bioinformatica, citologia, istologia e immunocitochimica, localizzazione intracellulare di proteine, mutagenesi e antimutagenesi in lievito, bioinformatica, silenziamento genico. Tecnologie e tecniche di indagine: crescita di materiale vegetale, colture di tessuti e cellule vegetali in vitro, elettroforesi, clonaggio di sequenze geniche, produzione e analisi di genoteche a cDNA, espressione genica mediante RT-PCR, Northern, ibridazione in situ e analisi microarray, selezione, crescita e produzione di piante transgeniche stabili o transienti (Arabidopsis, tabacco, lattuga, M. truncatula, M. sativa), mappatura genica, analisi di marcatori molecolari GUS e GFP, RNA-interference, VIGS (Virus Induced Genetic Silencing), ChIP (Chromatin Immuno Precipitation), espressione e purificazione di proteine, interazioni proteina-proteina e proteina-DNA. (literal)
Potenziale impiego per processi produttivi
  • Il controllo dell'attività delle \"plant stem cells\" dei meristemi (differenziamento versus totipotenza) può essere utilizzato per il miglioramento genetico di tratti legati alla produzione in specie di interesse agrario (rigenerazione per embriogenesi somatica e organogenesi, moltiplicazione di cloni, produzione e morfologia fogliare, durata della fase vegetativa, rapporto foglie/steli, produzione di fiori e frutti, produzione e qualità del legno, vigoria). Questo si può realizzare attraverso la selezione assistita da marcatori molecolari basati sul polimorfismo strutturale e sull'espressione di geni che regolano l'attività dei meristemi, il trasferimento di geni utili, il controllo della variabilità somaclonale e dei meccanismi epigenetici, l'identificazione dei fattori endogeni e ambientali che influenzano lo sviluppo post-embrionale e/o che inducono mutagenesi. L'alta capacità di moltiplicazione meristematica clonale di alcune specie vegetali può essere sfruttata per la produzione di proteine ricombinanti e molecole di interesse alimentare e farmacologico a basso costo. (literal)
Tecnologie
  • Vengono utilizzate tecniche di colture di tessuti e cellule vegetali in vitro, tecnologie del DNA ricombinante, analisi di espressione genica mediante Northern, RT-PCR e ibridazione in situ, trasformazione genetica per l'espressione stabile e transiente in batteri, lieviti e organismi vegetali per la produzione e la purificazione di proteine eterologhe, analisi al microscopio a fluorescenza di fusioni proteiche con molecole fluorescenti per la localizzazione tissutale e intracellulare delle proteine in studio, saggi biologici di mutagenesi e antimutagenesi di sostanze di interesse agroalimentare, tecniche di citologia, istologia e immunocitochimica per la caratterizzazione di cellule e tessuti vegetali, tecnologie per lo studio di interazioni di proteine e proteine-DNA (two-hybrid, EMSA, ChIP), programmi avanzati di bioinformatica per l'analisi in silico di sequenze geniche e proteiche, tecniche di silenziamento genico (RNA interference, VIGS). (literal)
Obiettivi
  • Identificazione e caratterizzazione funzionale delle sequenze geniche di fattori KNOX da impiegare in programmi di miglioramento della produttività di specie di interesse agrario. Definizione dei meccanismi di azione dei fattori di trascrizione KNOX attraverso l'isolamento dei geni target e l'identificazione dei partner proteici che formano i complessi di attivazione/repressione della trascrizione. Caratterizzazione strutturale e funzionale di geni KNOX e BELL associati al differenziamento, allo sviluppo del germoglio e all'organogenesi in organismo modello e di interesse agrario (Arabidopsis thaliana, Medicago truncatula, Prunus spp). Definizione del ruolo della degradazione proteica nello sviluppo e nella risposta all'ambiente. Studio degli effetti di contaminanti ambientali di varia natura su piante modello e di interesse agrario. Produzione di conoscenze e applicazioni tecnologiche relative ai metaboliti e molecole di Asteracee liguliflore (Chicorium spp.) per stabilire identità e tracciabilità di varietà tipiche pugliesi e laziali e accrescerne il valore nutritivo per la salute del consumatore e il profitto del produttore. (literal)
Stato dell'arte
  • I fattori di trascrizione homeobox di tipo KNOX giocano un ruolo fondamentale nella formazione e l'attività del meristema apicale, un aggregato di cellule che dà origine a tutti gli organi aerei della pianta. Non si conoscono tuttavia le vie di trasduzione del segnale e i geni target che mediano queste funzioni. I geni KNOX sono stati isolati in molte specie vegetali, tuttavia la loro funzione in specie di interesse agrario, e ancor più in specie arboree, è poco nota. L'acquisizione di totipotenza, la ricerca di cellule staminali e la loro relazione con la variabilità somaclonale sono temi attuali nel campo delle biotecnologie in cui lo studio dell'epigenesi e dei meccanismi adattativi di risposta a stress rappresentano una ricerca con importanti risvolti applicativi. Parecchie sostanze naturali presenti in piante e alimenti sono state ampiamente studiate per le loro capacità salutistiche. La determinazione del loro ruolo nel prevenire il danno ossidativo e le malattie in generale è di fondamentale importanza per la salute umana. Così come diventa prioritaria una valutazione dell'impatto tossicologico ed ambientale di sostanze chimiche presenti nell'industria. (literal)
Tecniche di indagine
  • Le tecniche di indagine utilizzate riguardano: - l'analisi e la caratterizzazione molecolare di geni e proteine coinvolti nella competenza meristematica attraverso la bioinformatica (in silico); l'analisi in vitro mediante sistemi di sintesi, espressione in ospiti eterologhi (batteri e lieviti), studi di interazione tra macromolecole mediante \"Two-Hybrid\", EMSA (Electrophoretic Mobility Shift Assay)e ChIP (Chromatin Immuno Precipitation); l'analisi in vivo mediante sistemi di trasformazione genetica stabile e transiente di organismi vegetali. -l'analisi genetica, fisiologica e molecolare, di organismi vegetali e lieviti in risposta a stimoli endogeneni e ambientali, di linee mutanti e di piante trasformate geneticamente attraverso la segregazione di geni e caratteri; l'analisi dei tratti fenotipici mediante registrazione di variazioni morfologiche e/o di risposte fisiologiche e tecniche di citologia, istologia e immunocitochimica mediante microscopia ottica e a fluorescenza; l'analisi dell'espressione genica mediante Northern, RT-PCR o ibridazione in situ; l'analisi biochimica di prodotti mediante tecniche elettroforetiche, HPLC o saggi enzimatici. (literal)
Descrizione di

Incoming links:


Descrizione
data.CNR.it