Linee di Ricerca dell’IBBR

Linea 1 - Ricerca fondamentale in biologia in sistemi modello e in organismi di interesse agrario e naturale

Questa linea di ricerca studia i meccanismi molecolari che regolano lo sviluppo, il differenziamento, la degenerazione e l’invecchiamento, la riproduzione, l’adattamento evolutivo, la difesa da stress endogeni ed esogeni, il mantenimento dell’integrità genomica, l’apoptosi, la stabilità delle proteine, il trasporto, il metabolismo, l’espressione genica, la trasduzione del segnale. Lo studio di questi meccanismi è affrontato con approcci multidisciplinari genetici e biochimici al fine di:

1. comprendere sistemi complessi come gli organismi viventi,
2. fornire basi meccanicistiche per comprendere e migliorare la vita e la produttività di piante e animali,
3. supportare con studi di base l’indagine sugli impatti dei cambiamenti globali e dell’inquinamento antropico.

Linea 2 - Salvaguardia, gestione, uso sostenibile e evoluzione delle biorisorse di interesse naturale, forestale e agrario

Questa linea di ricerca include studi che mirano a reperire, conservare, monitorare, tutelare, caratterizzare, valorizzare e utilizzare la biodiversità delle specie di interesse agroalimentare e degli ecosistemi agroforestali e naturali, inclusi organismi non vegetali, al fine di garantirne la sostenibilità; aumentare le conoscenze sull’evoluzione e distribuzione delle biorisorse, sul loro ruolo funzionale anche al fine di salvaguardare il potenziale adattativo nei confronti di fattori di stress generati dai cambiamenti climatici e per definire strategie di miglioramento genetico efficaci sul lungo periodo.

In particolare le attività si incentrano su:

1. gestione ex situ delle risorse genetiche vegetali (RGV), e monitoraggio floristico-vegetazionale dei sistemi rurali per la conservazione in situ / on farm/ on garden / in vitro della agro-biodiversità;
2. caratterizzazione morfologica, fisiologica, biochimica, qualitativa e mediante approcci “omici” di segmenti di RGV di specie coltivate, gene pool primari e secondari e della biodiversità delle specie (piante, funghi, batteri) presenti in ecosistemi forestali e naturali;
3. approfondimento delle basi molecolari dell’adattamento ai cambiamenti climatici e/o ambientali, stress biotici, e dei meccanismi fisiologici e biochimici che controllano la produzione in specie vegetali e fungine;
4. utilizzazione e sviluppo di metodi efficaci e innovativi di genotipizzazione, fenotipizzazione, isolamento di geni funzionali e nuove varianti alleliche anche al fine di pianificare strategie di reperimento, conservazione e identificazione di RGV naturali, forestali, agrarie, e fungine da sottoporre a specifiche misure di tutela;
5. applicazione della bioinformatica per l’analisi e la gestione di dati biologici.

I risultati di queste attività consentono di disegnare strumenti e armonizzare strategie appropriate a un’efficiente caratterizzazione e gestione della diversità genetica vegetale, anche di natura adattativa, e di sviluppare metodi per la sua certificazione, tracciabilità, valorizzazione e uso sostenibile.

Linea 3 - Miglioramento delle specie e delle produzioni agroalimentari, forestali e industriali mediante strumenti genetici e biotecnologici

Questa linea di attività ha la finalità di:

1. studiare i meccanismi molecolari, genetici ed epigenetici, implicati nella fitness delle piante e nella qualità dei loro prodotti;
2. trasferire, mediante approcci traslazionali, nelle specie agrarie e naturali le conoscenze derivanti dai sistemi modello; iii) tradurre in applicazione le conoscenze acquisite nello studio della biologia di base e nella valutazione delle RGV mediante interventi biotecnologici e ˜“breeding” di precisione.

Integrando piattaforme “omiche” e bioinformatiche e analizzando struttura e funzione di singoli geni sono studiati nella loro complessità i processi rilevanti per garantire qualità e stabilità di resa delle produzioni quali, ad esempio, sviluppo e riproduzione, risposta a stimoli endogeni ed esogeni, di natura biotica e abiotica. Tutte le metodiche disponibili sono utilizzate per la creazione di nuova variabilità e la selezione di genotipi superiori. In particolare, per i metodi di selezione, l’attività si incentra sull’individuazione e la messa a punto di tecnologie e metodiche innovative, che permettano di velocizzare e semplificare il processo di selezione e la costituzione di genotipi migliorati, oltre che sull’applicazione di metodologie che coinvolgano la partecipazione di agricoltori, imprese agroalimentari e consumatori.

Linea 4 - Caratterizzazione e progettazione di biomolecole per lo sviluppo di biotecnologie di interesse agrario, industriale ed analitico

Questa linea di ricerca studia i meccanismi molecolari alla base dei sistemi biologici per promuovere il progresso biotecnologico agro-alimentare, per la salute dell’uomo e la crescita eco-sostenibile. Le ricerche, di tipo multidisciplinare, riguardano lo studio molecolare e funzionale di proteine, enzimi e microorganismi (archaea e batteri, anche estremofili, come fonte di biocatalizzatori iperstabili) e lo studio fisiologico di eucarioti (piante, alghe, funghi filamentosi, organismi marini polari, sistemi ospite/parassitoide in insetti). Le applicazioni riguardano la chimica verde (biocatalisi, biotrasformazioni, produzione di biocarburanti e molecole ad alto valore aggiunto dagli scarti, microorganismi e piante come cell factories, metodologie analitiche innovative) e lo sviluppo sostenibile agro-alimentare (controllo infestanti, incremento della crescita di leguminose e cereali, bioraffineria).

Linea 5 - Nutraceutica, alimenti funzionali e variabilità genomica e loro ruolo sulla salute e nella prevenzione di patologie umane

Questa linea di ricerca è finalizzata:

1. alla comprensione delle interrelazioni esistenti tra le caratteristiche biochimiche degli alimenti, la nutrizione e le funzioni cellulari, allo scopo di valutarne gli effetti sulla salute umana e animale, e l’eventuale ruolo nella prevenzione di patologie;
2. alla definizione delle interazioni tra fattori genetici, epigenetici, nutrizionali e ambientali con la salute umana e del loro impatto nella regolazione della crescita, dell’omeostasi e del differenziamento cellulare, sia durante lo sviluppo, sia in processi fisiologici e patologici.

Lo studio di cellule staminali, di modelli animali, incluso i roditori, l’analisi di ampie coorti di individui, le ricerche correlate all’ etnobotanica e l’uso di metodologie “omiche” daranno un apporto significativo e caratterizzante alla realizzazione delle attività della linea di ricerca. Le ricadute in campo applicativo riguardano:

1. l’incremento della biodisponibilità di nutraceutici;
2. la preparazione di nuovi alimenti funzionali;
3. lo sviluppo di sistemi diagnostici e prognostici di patologie;
4. lo sviluppo di polimeri biocompatibili in grado di veicolare e preservare le molecole bioattive;
5. l’identificazione di molecole bioattive come marcatori di qualità e tipicità di alimenti.

Lo studio di potenziali allergeni, l’utilizzo di tecnologie innovative (incluse le nanotecnologie) e lo sviluppo di metodologie di qualità e di sistemi di gestione per la qualità nei laboratori di ricerca, sono parte integrante delle attività proposte.