RICERCA ITALIANA     

Sviluppo di metodologie innovative per lo studio della risposta metabolica a stress abiotici da parte di piante normali ed a struttura ormonale geneticamente modificata.

Università di Pisa

Abstract

Il programma di ricerca proposto sarà pianificato e condotto in stretta collaborazione tra tutte le altre Unità di Ricerca (U.R.), con lo scopo di integrare le competenze scientifiche di ogni U.R. al fine di raggiungere l’obiettivo comune: valutare la risposta metabolica a stress abiotici da parte di un sistema test biologico mediante un set integrato di metodologie chimiche, bio-molecolari, metaboliche e fisiologiche.
A questo proposito, bisogna dire che un sistema test biologico per consentire lo studio degli effetti causati da stress abiotici deve essere ben noto e caratterizzato dal punto di vista genetico e fisiologico, disponibile in quantità sufficiente, allevabile in condizioni controllate ad evitare che altri fattori che non fanno parte del test influiscano sui vari esperimenti. Inoltre deve essere tale da permettere lo studio dell'effetto dello stress a molti livelli e cioè quello molecolare di attività genica, quello metabolico, quello fenotipico. Il sistema biologico su cui saranno effettuati gli esperimenti è costituito da genotipi della pianta Nicotiana langsdorffii e da genotipi transgenici della stessa pianta per il gene gr, codificante per il recettore degli ormoni glucocorticoidi di ratto, e per il gene rolC proveniente da Agrobacterium rhizogenes.
La Nicotiana langsdorffii transgenica per il gene gr del ratto, è già disponibile presso la U.R. 2 (Biologia Genetica, Università di Firenze), ed è stata già caratterizzata per il transgene >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca

Roger Fuoco Università degli Studi di PISA

Obiettivo del Programma di Ricerca

La capacità di studiare processi e comprendere meccanismi relativi a sistemi reali nei vari settori applicativi, dipende strettamente dalla possibilità di ottenere informazioni accurate e precise sulla presenza di sostanze chimiche che devono essere riconosciute e quantificate a livelli di concentrazione sempre più bassi in matrici sempre più complesse. Questa attività di ricerca è caratterizzata per sua natura dalla necessità di un approccio “problem-solving” estremamente mirato e differenziato a seconda dei casi di studio. Risulta quindi fondamentale la collaborazione con altri settori disciplinari allo scopo di individuare correttamente quegli aspetti in cui il “riconoscimento molecolare” sia alla base di un avanzamento delle conoscenze.
L’obiettivo principale del programma di ricerca proposto riguarda la valutazione della risposta metabolica a stress abiotici da parte di un sistema test biologico costituito da piante normali e piante transgeniche. La proposta rappresenta il primo tentativo di studiare in modo approfondito un tale sistema biologico mediante lo sviluppo di un set integrato di metodologie chimiche, bio-molecolari, metaboliche e fisiologiche: un argomento questo di grande attualità e che pone allo stesso tempo sfide molto impegnative a chimici e biologi. Inoltre, uno studio accurato delle modificazioni del contesto metabolico indotte dalla integrazione di geni chiave per la struttura ormonale delle piante avrà anche rilevanza rispetto al problema >>>

Risultati parziali attesi

L’obiettivo principale del programma di ricerca proposto riguarda la valutazione della risposta metabolica a stress abiotici da parte di un sistema test biologico costituito da piante normali e piante transgeniche. La proposta rappresenta il primo tentativo di studiare in modo approfondito un tale sistema biologico mediante lo sviluppo di un set integrato di metodologie chimiche, bio-molecolari, metaboliche e fisiologiche finalizzate alla valutazione complessiva degli effetti associati ad uno specifico stress abiotico e se avrà successo fornirà un rilevante contributo all’avanzamento delle conoscenze in questo settore. Infatti,lo studio degli effetti degli stress abiotici sugli esseri viventi, assume particolare rilevanza in questo periodo storico in connessione con i grandi cambiamenti climatici in corso e con la conseguente necessità di acquisire un maggiore controllo degli impatti umani sugli ecosistemi. E' importante a questo riguardo lo sviluppo di sistemi modello che permettano di analizzare le interazioni dinamiche fra i vari tipi di stress ed organismi biologici con caratteristiche fisiologiche diverse, in grado di rispondere in modo differenziato e controllabile a cambiamenti drastici del contesto ambientale. Le piante geneticamente modificate, per geni chiave del metabolismo e dello sviluppo, rappresentano uno dei migliori strumenti potenziali per studiare l’interazione piante/stress. Inoltre, uno studio accurato delle modificazioni del contesto metabolico >>>

Durata

24 mesi

Base di partenza scientifica nazionale o internazionale

Lo studio degli effetti degli stress abiotici sugli esseri viventi, assume particolare rilevanza in questo periodo storico in connessione con i grandi cambiamenti climatici in corso e con la conseguente necessità di acquisire un maggiore controllo degli impatti umani sugli ecosistemi. E' importante a questo riguardo lo sviluppo di sistemi modello che permettano di analizzare le interazioni dinamiche fra i vari tipi di stress ed organismi biologici con caratteristiche fisiologiche diverse, in grado di rispondere in modo differenziato e controllabile a cambiamenti drastici del contesto ambientale.
Le piante sono potenzialmente uno strumento molto utile per questo tipo di studi in quanto sono sottoposte per interi cicli vitali a stress biotici ed abiotici a cui devono fare fronte modificando la loro interazione con l’ambiente non potendo spostarsi, come gli animali, alla ricerca di nicchie più confacenti alla loro sopravvivenza. Per questo durante l’evoluzione si sono dotate di sofisticati meccanismi di risposta agli stress , che vengono attivati al momento del bisogno, basati sulla ricezione di segnali e sulla espressione da questi indotta, dei geni che controllano una serie di strumenti difesa. Anche se alcuni di questi sono specifici di un certo tipo di stress, ve ne sono altri che vengono comunque attivati sia in caso di attacco da patogeni che in presenza di condizioni ambientali sfavorevoli. All’inizio di molte della vie metaboliche attivate da stress vi sono >>>