Descrizione del modulo "Processi Microbici coinvolti nel ciclo del carbonio in zone costiere e pelagiche del Mediterraneo e di aree polari (TA.P04.001.002)"

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  • Descrizione del modulo "Processi Microbici coinvolti nel ciclo del carbonio in zone costiere e pelagiche del Mediterraneo e di aree polari (TA.P04.001.002)" (literal)
Potenziale impiego per bisogni individuali e collettivi
  • -contributo alle conoscenze dei processi biogeochimici in ambienti marini e etrrestri, in relazione sia ai cambiamenti climatici globali, allo sfruttamento delle risorse marine ed anche alle direttive UE di Marine Strategy. -studio del bilancio complessivo del C nella colonna d'acqua, del sequestro di CO2 negli strati marini meso- e bati-pelagici, e delle implicazioni sui cambiamenti globali. -screening dei processi biogeochimici in aree soggette a vulnerabilità climatica per una più corretta gestione ambientale. -studio della trasformazione di materia ed energia attraverso i livelli inferiori delle catene alimentari. - studio della flessibilità fisiologica dei microrganismi in ambienti soggetti a condizioni climatiche estreme anche su scale temporali geologiche. (literal)
Tematiche di ricerca
  • Il contributo microbico alla pompa biologica del C ed al sequestro di CO2 negli ecosistemi marini costieri e pelagici è la principale tematica di studio. In tale contesto, il Mediterraneo riveste un importante ruolo nell'assetto climatologico del N-Atlantico, è un ideale bacino di studio per i processi oceanici globali (a causa delle piccole dimensioni e dei ridotti tempi di turnover delle masse d'acqua). Anche le aree polari sono idonei siti d'osservazione per i cambiamenti climatici globali e l'Oceano Antartico rappresenta il motore climatico del \"sistema Terra\". Al fine di fornire un contributo allo studio dei processi biogeochimici mediati dalle popolazioni microbiche e alla loro evoluzione in acque di superficie e profonde, mediterranee e polari, vengono sviluppati i seguenti temi: i)variabilità delle biomasse ed attività microbiche nel Mediterraneo; ii) standing stock microbico (0.2-200 µm) nella piramide trofica di un'area di nursery nel Canale di Sicilia; iii) Studio di geni funzionali; iv) studio del fitoplancton in ambiente polare; v) studio dei procarioti in ambienti polari; vi) studio della componente microbica nel Golfo di Taranto. (literal)
Competenze
  • I ricercatori e tecnici del modulo partecipano a progetti nazionali ed europei nel settore delle scienze marine (Perseus-EU-FP7, Ritmare-MIUR, Sicaf, Programma Nazionale di Ricerche in Antartide - PNRA, Marine Strategy_EU). I diversi gruppi di ricerca possiedono competenze decennali in settori specifici della microbiologia che spaziano dalla quantificazione delle biomasse, autotrofe ed eterotrofe, ai processi di idrolisi enzimatica, di produzione e ossidazione della sostanza organica, alla biologia molecolare con la ricerca di nuovi target anche per lo studio della chemioautotrofia. Le tematiche scientifiche vengono in genere svolte in ambito multisciplinare, per definire come le diverse popolazioni microbiche interagiscano nel flusso di carbonio e con le catene alimentari. (literal)
Potenziale impiego per processi produttivi
  • -conoscenza di nuovi geni e identificazione di microrganismi chiave nei processi di rimozione, riserva e mobilizzazione di azoto, carbonio, zolfo; -conoscenza di nuove strategie metaboliche che consentono la vita in ambienti estremi. -studio di diversi plasticizzanti (nuovi polimeri, PVC) addizionati con liquidi ionici a varie concentrazioni con con proprietà antibatterica per l'impiego nell'industria farmaceutica e nell'industria agro-alimentare (literal)
Tecnologie
  • -modelli di flusso di Carbonio e fosforo in diversi ambienti -processi di degradazione della sostanza organica, idrolisi e mineralizzazione del P per la nuova produzione organica dei microorganismi autotrofi ed eterotrofi. -individuazione di parametri utili come biomarker utilizzabili per descrivere la biogeochimica microbica nelle zone eu-, meso- e bati-pelagiche e la caratterizzazione ambientale in sistemi con diverso stato trofico. (literal)
Obiettivi
  • -contribuire alle conoscenze dei processi biogeochimici in ambienti mediterranei/polari/tropicali, costieri/pelagici, superficiali/profondi, in relazione sia ai cambiamenti climatici globali che allo sfruttamento delle risorse. -Contribuire alla compilazione dei criteri per la formulazione del GES, definizione di alcuni gap dovuti alla mancanza di dati utili, e proposta di alcuni parametri da monitorare nel Mediterraneo. -studiare il bilancio complessivo del C nella colonna d'acqua, del sequestro di C negli strati marini meso- e bati-pelagici, e delle implicazioni sui cambiamenti globali. -screening dei processi biogeochimici in aree costiere soggette ad una maggiore vulnerabilità climatica anche per una corretta gestione delle risorse. - determinare le variazioni indotte dall'impatto antropico sulla composizione biochimica del particellato sospeso. -Elaborare modelli concettuali biogeochimici per lo studio di possibili implicazioni globali -Colmare alcuni gap di conoscenze riguardanti la comunità microbica di ambienti estremi polari in termini di biomassa e funzionalità. (literal)
Stato dell'arte
  • ll contributo dei microorganismi al ciclo globale del C si esplica attraverso l'equilibrio tra produzione e remineralizzazione di sostanza organica. Le ricerche finora condotte forniscono interessanti dati relativi ai serbatoi e fonti di CO2 nelle profondità oceaniche. E' stata attualmente definita – in alternativa alla pompa biologica – la pompa microbica del carbonio in relazione alle trasformazioni della sostanza organica disciolta nel mare. I microorganismi quindi sono il primo anello nelle catene trofiche in ambienti acquatici veicolando il trasferimento di materia ed energia ai livelli trofici superiori (food-web classica) o all'interno della popolazione microbica stessa (microbial loop). L'attività già svolta da IAMC-ME e TA ha consentito l'acquisizione di una notevole serie di dati multidisciplinari in aree pelagiche e costiere del Mediterraneo - nonché in differenti ambienti polari - che indicano nuovi scenari nel contesto dei cambiamenti climatici in atto. (literal)
Tecniche di indagine
  • Analisi tassonomica del fitoplancton: microscopio AXIOVERT 200M contrasto di fase Analisi d'immagine: microscopio AXIOPLAN 2 Imaging ZEISS Caratterizzazione della comunità microbica con metodi molecolari: estrazione di acidi nucleici, amplificazione e clonaggio di specifici target; allestimento di librerie di cloni; sequenziamento e analisi filogenetica; Individuazione dei geni funzionali coinvolti nei cicli biogeochimici e analisi quantitativa della loro espressione mediante Real Time PCR; Attività respiratoria mediante attività del Sistema di Trasporto degli Elettroni. Attività enzimatiche (leucina-aminopeptidasi; b-D-glucosidasi; fosfatasi-alcalina) misurate spettrofluorimetricamente. Produzione eterotrofa procariotica valutata con stime di sintesi proteica. Produzione autotrofica con metodi diretti (sonde) ed indiretti (sintesi) Stima dei profili fisiologici a livello di comunità Attività antibatterica (metodo Kirby -Bouer e in terreno liquido) per la determinazione della concentrazione minima inibente. Analisi integrata dei parametri trofici e degli indici correlati (literal)
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