Biologia, fisiologia e biochimica delle piante

I Gruppi dell’Area svolgono la propria attività in diversi ambiti della biologia, fisiologia e biochimica di alghe e piante superiori (specie modello e di interesse agrario), sviluppando linee di ricerca di base ed applicata. Le ricerche vertono sullo studio a livello cellulare e molecolare dei meccanismi relativi: a) al metabolismo autotrofo e mixotrofo b) alla cattura e conversione dell'energia luminosa in biomassa e metaboliti di interesse c) all’assorbimento e assimilazione dei nutrienti in funzione della loro disponibilità e all'azione sugli apparati radicali di agenti esogeni naturalmente presenti alla rizosfera o di produzione (o origine) antropica quali biostimolanti e fertilizzanti innovativi d) alle interazioni simbiotiche tra piante leguminose e batteri azotofissatori e) al processo di sviluppo del frutto f) al ruolo biologico dei metaboliti secondari delle piante g) alla morte cellulare e vie di trasduzione del segnale h) resistenza agli stress biotici e abiotici
Roberto Bassi
Professore ordinario
Stefano Cazzaniga
Ricercatore a tempo determinato
Luca Dall'Osto
Professore associato
Flavia Guzzo
Professore associato
Barbara Molesini
Ricercatore
Tiziana Pandolfini
Professore associato
Giovanni Battista Tornielli
Professore associato
Zeno Varanini
Professore ordinario
Anita Zamboni
Ricercatore a tempo determinato
Competenze
Argomento Persone Descrizione
Agriculture related to crop production, soil biology and cultivation, applied plant biology - Agriculture related to crop production, soil biology and cultivation, applied plant biology (vedi classificazione  ERC )
Bioenergetica della produttività primaria: fotosintesi e respirazione Roberto Bassi
La produttività primaria degli organismi autotrofi (Piante, alghe, muschi) dipende dalla fotosintesi attraverso cui la CO2 atmosferica viene fissata in biomassa con l'energia della luce assorbita. Mentre le pinate superiori sono organismi autotrofi obbligati, alghe e muschi sono mixotrofi e possono quindi sia crescere su sostanze organiche che usare l'energia della luce. La ricerca studia i meccanismi della fotosintesi, della respirazione e le loro sinergie.
Studio delle interazioni suolo-pianta Zeno Varanini
Anita Zamboni
Vengono svolte ricerche sulla fisiologia, biochimica e biologia molecolare della nutrizione minerale delle piante sia erbacee che arboree con particolare riferimento, per queste ultime, alla vite. Le problematiche affrontate sono quelle relative al sistema suolo-rizosfera-radice in relazione alla disponibilità di nutrienti ed all' azione di fattori esogeni (es. frazioni della sostanza organica umificata, e biostimolanti) sui meccanismi di assorbimento ionico. Si studiano inoltre le risposte fisiologiche a situazioni di fluttuazioni e stress nutrizionali anche per individuare eventuali meccanismi di adattamento e modificazioni metaboliche. Particolare attenzione è rivolta allo studio dei meccanismi biochimici e molecolari al plasmalemma radicale che attuano e regolano la nutrizione delle piante determinandone le capacità di approvvigionamento. Il laboratorio porta avanti anche studi sulla dotazione nutrizionale dei terreni e i fabbisogni delle colture ed è attivo nel campo dello sviluppo di fertilizzanti innovativi nell’ottica di una agricoltura sostenibile.
Biochemistry and molecular mechanisms of signal transduction - Biochemistry and molecular mechanisms of signal transduction (vedi classificazione  ERC )
Studio del ruolo biologico dei metaboliti secondari delle piante Flavia Guzzo
Le piante producono e accumulano una gran quantità di metaboliti chiamati "secondari" o "specializzati", probabilmente coinvolti nell'interazione della pianta con le componenti biotiche e abiotiche del proprio ambiente. Attraverso la modificazione, tipica di ciascuna specie, di un numero minore di strutture base, ciascuna specie accumula il suo specifico e caratteristico set di metaboliti secondari. Alcune classi di metaboliti secondari sono ubiquitari (anche se ciascuna specie presenta le sue proprie varianti strutturali, ottenute attraverso "decorazione" delle strutture di base) (ad esempio gli acidi idrossicinnamici, che sono anche coinvolti nella biosintesi della lignina, e i flavonoidi), altre invece sono specifiche di particolari famiglie, generi o specie (ad esempio gli alcaloidi delle solanacee e i glucosinolati delle brassicacee). Nonostante il grande numero di strutture, spesso accumulate in grande quantità nei tessuti vegetali, il preciso ruolo delle varie molecole non è ancora del tutto elucidato; in alcuni casi esso è del tuto sconosciuto. Questo argomento di competenza si occupa dello studio del ruolo biologico di alcuni metaboliti secondari, appartenenti alle classi dei fenilpropanoidi e degli alcaloidi nelle piante che li producono e accumulano.
Food sciences - Food sciences (vedi classificazione  ERC )
Metaboliti secondari delle piante: funzione biologica nell'uomo Flavia Guzzo
Le piante producono ed accumulano nei loro organi, compresi quelli eduli, una grande varietà e quantità di metaboliti secondari. Alcuni di essi hanno particolari proprietà quando consumati con l'alimentazione; ad esempio, molti fenilpropanoidi sono dei forti antiossidanti e quindi potrebbero esercitare la loro attività antiossidante nell'uomo. In questo argomento di competenza sono studiate: -le proprietà antiossidanti dei fenilpropanoidi dei frutti in vitro e in sistemi cellulari umani; -la biodisponibilità dei fenilpropanoidi e di altri metaboliti secondari dei frutti e dei vegetali in genere in sistemi cellulari umani e in vivo su modelli animali; -le proprietà antidepressive dei frutti, studiate su modelli animali e sull'uomo; -l'abilità dei vegetali eduli e dei loro metaboliti di inibire le MAO (Mono Amino Ossidasi) di tipo A, enzimi la cui inizìbizione è bersaglio della terapia farmacologica par la cura delle depressioni.
Molecular genetics, reverse genetics and RNAi - Molecular genetics, reverse genetics and RNAi (vedi classificazione  ERC )
Fotoprotezione Stefano Cazzaniga
Studio della risposta agli stress abiotici negli organismi fotosintetici ed in particolare dei meccanismi di fotoprotezione. Analisi dei meccanismi molecolari coinvolti nel quenching non-fotochimico dell’energia luminosa assorbita in eccesso. In particolare lo studio del ruolo delle diverse subunità dei complessi fotosintetici nei meccanismi di raccolta della luce e nella fotoprotezione. Studio, mediante genetica inversa, del pathway biosintetico dei carotenoidi e ruolo dei singoli pigmenti nella risposta agli stress ossidativi. Isolamento e caratterizzazione di mutanti alterarti nella distribuzione dei pigmenti e privi di specifici carotenoidi.
Meccanismi di acclimatazione all’eccesso di luce Luca Dall'Osto
Genetica inversa della via di biosintesi dei carotenoidi: (a) isolamento di linee mutanti di Arabidopsis con alterata composizione in xantofille e loro caratterizzazione; (b) effetti della mancanza di specifiche xantofille sulle strutture biologiche del cloroplasto, valutazione del rilascio di specie reattive dell'ossigeno (ROS), attività di detossificazione dei ROS, dissipazione dell’energia in eccesso attraverso la regolazione del quenching degli stati eccitati delle clorofille; (c) ruolo delle xantofille nel controllo della traduzione degli mRNA cloroplastici. Ruolo differenziale dei membri della famiglia LHC nella difesa del cloroplasto dallo stress fotossidativo: (a) pathways del trasferimento dell’ energia di eccitazione nelle proteine antenna e nei fotosistemi; (b) meccanismi molecolari del quenching non-fotochimico della fluorescenza; (c) organizzazione sopramolecolare dei complessi fotosintetici; (d) genetica inversa delle proteine antenna Lhcb in Arabidopsis con particolare riferimento al loro ruolo nella resistenza agli stress abiotici. Attivazione delle risposte molecolari per l’acclimatazione dei cloroplasti all’eccesso di luce: effetto dei ROS nella modulazione dell'espressione di geni bersaglio, determinante per la risposta cellulare al danno fotossidativo.
Studio delle basi molecolari sottese alla simbiosi e allo sviluppo del frutto Barbara Molesini
Tiziana Pandolfini
L'attività di ricerca è incentrata: 1) sulle risposte precoci messe in atto da piante leguminose in risposta all'infezione da parte di batteri N-fissatori (rizobi); 2) sulle prime fasi di sviluppo del frutto, ed in particolare sull'allegagione che rappresenta la fase di transizione da fiore a frutto. La ricerca ha scopi sia euristici, ovvero volti ad incrementare le conoscenze di base, sia applicativi, ovvero volti al miglioramento qualitativo e quantitativo della produzione in orticoltura.
Synthetic biology, chemical biology and bio-engineering - Synthetic biology, chemical biology and new bio-engineering concepts (vedi classificazione  ERC )
Biofisica dei sistemi fotosintetici Roberto Bassi
La ricerca studia i meccanismi fondamentali dell'assorbimento della luce da parte dei sistemi fotosintetici ed la fotoprotezione delle strutture biologiche (cloroplasto) durante il processo. La ricerca coinvolge misure spettroscopiche risolte in tempo (micro s, femto s) che rivelano la formazione delle specie eccitate della clorofilla e dei carotenoidi, il loro decadimento e i processi foto-ossidativi ad essi associati. Vengono costruiti sistemi sintetici sperimentali in piante, alghe e muschi attraverso genome editing e transgenesi per rispondere a questioni sui processi fondamentali.
Transcriptomics - Transcriptomics (vedi classificazione  ERC )
Meccanismi fisiologici e molecolari dello sviluppo della bacca d'uva Giovanni Battista Tornielli
Studio dei meccanismi fisiologici e molecolari alla base delle modifiche legate allo sviluppo, alla maturazione e all'appassimento post-raccolta dell'uva.
Gruppi di ricerca
Nome Descrizione URL
Biologia vegetale e metabolomica
Chimica agraria Responsabile: prof. Zeno Varanini – Referente sicurezza: Anita Zamboni
Fisiologia e biotecnologie vegetali
Laboratorio di Fotosintesi Biochimica e fisiologia molecolare della fotosintesi
Laboratorio per lo studio delle relazioni suolo-pianta

Attività

Strutture