Areas

Bioinformatica e Biologia Computazionale
Genomics, comparative genomics, functional genomics Simulation engineering and modelling
standard compliant  ERC
Le attività dei gruppi nell’ambito della BIOINFORMATICA E BIOLOGIA COMPUTAZIONALE si focalizzano su:
- Lo sviluppo ed integrazione di pipeline bioinformatiche per l’analisi di varianti geniche a partire da dati genomici su larga scala e l’identificazione della loro implicazione nel fenotipo, sia in uomo che in pianta
- Integrazione di dati genomici ottenuti mediante tecnologie genomiche avanzate, come il sequenziamento di terza generazione, il “linked-read sequencing” e le mappe ottiche, per la ricostruzione dei genomi eucariotici e procariotici
- Metodi bioinformatici per l’annotazione dei genomi, l’analisi quantitativa del trascrittoma, incluso il miRNoma, e l’identificazione delle isoforme trascrizionali
- Metodi bioinfromatici e statistici per l'analisi di dati di metagenomica
- Bioinformatica Strutturale di proteine APPLICATA a casi di interesse biochimico
- Sviluppo di tecniche di bioinformatica e biofisica computazionale focalizzate alla caratterizzazione della relazione sequenza-struttura-dinamica-funzione delle proteine
- Modellizzazione fisico-matematica di processi molecolari e cellulari di interesse biomedico
- Sviluppo di modelli numerici multi-scala in oncologia


Biologia, fisiologia e biochimica delle piante
Agriculture related to crop production, soil biology and cultivation, applied plant biology Biochemistry and molecular mechanisms of signal transduction Food sciences Molecular genetics, reverse genetics and RNAi Synthetic biology, chemical biology and bio-engineering Transcriptomics
(see  ERC classification)
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


Biotecnologie ambientali: bioenergie, bioraffinerie e biorisanamento
Applied biotechnology (non-medical), bioreactors, applied microbiology Chemical engineering, technical chemistry Environmental biotechnology, bioremediation, biodegradation Industrial biofuel production Sustainable design (for recycling, for environment, eco-design)
standard compliant  ERC
L'Area di Biotecnologie Ambientali del Dipartimento di Biotecnologie si occupa di tematiche inerenti sia i settori del risanamento ambientale e della depurazione sia della produzione di molecole organiche ad alto valore aggiunto. In particolare, i temi di ricerca sviluppati riguardano sia lo studio fondamentale sia lo sfruttamento tecnologico di sistemi biologici, tanto procarioti (batteri) quanto eucarioti (funghi, microalghe, piante), per:
  • il risanamento di terreni e acquiferi inquinati (bonifica biologica inclusa la fitobonifica) nonché la depurazione delle acque reflue;
  • il trattamento dei rifiuti organici di origine agricola, urbana e industriale mediante processi aerobici e anaerobici (compostaggio e digestione metanogenica) per una corretta gestione e lo smaltimento in sicurezza, con recupero di materiali e/o energia;
  • la produzione di biocarburanti (bio-idrogeno e bio-alcool) attraverso reazioni fotosintetiche o fermentative;
  • la produzione di composti chimici di natura biologica (es. biotensioattivi, esopolisaccaridi, ecc.) e di enzimi (es. cellulasi, cutinasi, laccasi, perossidasi, ecc.) di elevato valore tecnologico, nonché la produzione di biopolimeri/bioplastiche (es. poli-idrossi-alcanoati) insieme alla depolimerizzazione biocatalitica di poliolefine e poliesteri di derivazione petrolifera.


Biotecnologie vegetali
Agriculture related to crop production, soil biology and cultivation, applied plant biology Applied biotechnology (non-medical), bioreactors, applied microbiology Applied genetic engineering, transgenic organisms, recombinant proteins, biosensors
(see  ERC classification)
L’attività dell’area di ricerca è indirizzata all’impiego di moderne metodiche di genetica molecolare e ingegneria genetica nell'ambito del miglioramento genetico delle piante superiori, coltivate e non, e di alghe unicellulari. Gli ambiti di intervento biotecnologico riguardano la qualità, la produttività, la resistenza agli stress biotici ed abiotici, l’incremento della biomassa, il risanamento ambientale e la produzione di biocombustibili e di molecole di interesse industriale e biomedico-farmaceutico.
Le ricerche in corso si focalizzano sui seguenti obiettivi:
Piante superiori
  • Miglioramento della efficienza nell’uso della luce per la produzione di biomassa;
  • Produzione di enzimi degradativi di biomasse lignocellulosiche.
  • Identificazione e regolazione di fattori genetico-molecolari responsabili della risposta genotipo per ambiente;
  • Caratterizzazione dell'attività di geni coinvolti nell'omeostasi dei metalli;
  • Meccanismi molecolari dell'interazione pianta-patogeno e applicazioni alla difesa sostenibile delle colture;
  • Identificazione e regolazione di fattori genetico-molecolari responsabili dell’embriogenesi somatica in specie recalcitranti;
  • Identificazione e regolazione di fattori genetico-molecolari responsabili della maturazione del frutto;
  • Identificazione e uso di piccoli RNA e peptidi come fitoregolatori;
  • Modulazione dell’allegagione dei frutti;
  • Modulazione dell’espressione di metaboliti conferenti aromi e sapori in frutti a bacca;
  • Produzione di peptidi e proteine di interesse terapeutico e diagnostico;
  • Utilizzo di colture cellulari per applicazioni in fitocosmetica;
  • Produzione di metaboliti di interesse applicativo;

Alghe unicellulari
  • Selezione di ceppi algali con aumentata efficienza nell’uso della luce per la produzione di biomassa;
  • Selezione di ceppi algali per la produzione di biocombustibili;
  • Selezione di ceppi algali per la crescita axenica in condizioni non sterili;
  • Produzione di enzimi cellulosolitici e ligninolitici ricombinanti;
  • Produzione di coloranti e anti-ossidanti.


Chimica e Tecnologie alimentari
Food sciences
(see  ERC classification)
L’attività di ricerca svolta dall’Area è orientata verso due principali tematiche. La prima riguarda la progettazione, lo sviluppo e l’ottimizzazione dei prodotti/processi alimentari, utilizzando tecnologie tradizionali ed innovative nel rispetto della sostenibilità ambientale. L’attività comprende inoltre aspetti relativi alla gestione dei processi, al controllo della qualità ed alla sicurezza dei prodotti. La seconda tematica è rivolta allo studio a livello molecolare delle diverse componenti che costituiscono un alimento e come queste possano essere influenzate dai processi di trasformazione e conservazione. Oltre all’analisi dei macronutrienti viene data attenzione anche allo studio delle molecole bioattive in grado di influenzare la salute del consumatore.


Genetica e genomica umana, vegetale e microbica
Applied biotechnology (non-medical), bioreactors, applied microbiology Bioinformatics Transcriptomics
(see  ERC classification)
L’attività dei gruppi di ricerca dell’area di genetica e genomica è rivolta allo studio del genoma degli organismi, sia eucariotici che procariotici, al fine di determinarne la struttura, il contenuto, la funzione e l’evoluzione. Le attività di ricerca si basano principalmente sull’analisi ed integrazione di dataset –omici, ottenuti con piattaforme di analisi ad elevata processività, con lo scopo di ottenere una visione olistica del contesto biologico in analisi.
Inoltre vengono utilizzate procedure di evoluzione diretta e/o selezione fenotipica per la creazione di ceppi di microrganismi dedicati a processi biotecnologici.
Le ricerche riguardano l’ambito umano, vegetale e microbiologico.

In ambito umano, i progetti si focalizzano su:
- identificazione di varianti geniche causative in patologie congenite e multifattoriali;
- utilizzo di tecnologie genomiche avanzate come il sequenziamento di terza generazione e le mappe ottiche per la ricostruzione dei genomi e lo studio di riarrangiamenti cromosomici complessi;
- identificazione dell’impatto delle varianti strutturali sull’espressione genica e sulla deposizione di marcatori epigenetici.
- analisi di microRNA come biomarcatori di patologie complesse e di risposta al trattamento farmacologico.

Nel contesto della genetica e genomica vegetale, gli studi riguardano:
- identificazione, anche mediante analisi dell’associazione tra marcatori genetici/varianti alleliche e tratti fenotipici in popolazioni segreganti/collezioni di germoplasma oltre che mining di dataset trascrittomici, e caratterizzazione di geni responsabili del controllo della maturazione e qualità del frutto e delle risposte all'ambiente in funzione dei cambiamenti climatici;
- la dissezione genetica ed epigenetica dell’embriogenesi somatica;
- l’integrazione di big data di set -omici diversi;
- la comprensione genetica dell’interazione genotipo- ambiente;
- l’assemblaggio e l’annotazione di genomi;
- l’analisi di varianti geniche a singolo nucleotide e varianti strutturali in diversi cloni e cultivar, e la loro annotazione rispetto ai geni codificanti e alle porzioni regolatorie del genoma.

In ambito microbiologico, le attività si focalizzano su:
- caratterizzazione genetica e genomica di specifici ceppi di lieviti e batteri utili per applicazioni biotecnologiche in ambito agro-alimentare (es. sviluppo e/o miglioramento di alimenti, bevande e integratori ad alto valore aggiunto);
- analisi del microbioma in diversi ambienti naturali (es. microbioma delle acque superficiali).


Microbiologia enologica, alimentare ed ambientale
Applied biotechnology (non-medical), bioreactors, applied microbiology Food sciences
(see  ERC classification)
L’attività dei gruppi di ricerca dell’area microbiologica è rivolta verso diverse tematiche, il cui punto di partenza è lo studio della diversità di cenosi microbiche e il fine ultimo è la valorizzazione delle proprietà di specifici ceppi per scopi biotecnologici. Gli ambiti di ricerca vanno dalle trasformazioni alimentari, anche in chiave salutistica, alle interazioni con le piante coltivate e con i frutti oggetto di trasformazione, fino al risanamento ambientale e altre applicazioni industriali. In ambito alimentare, le caratteristiche di alcuni microrganismi consentono di sviluppare una vasta gamma di prodotti ad alto valore aggiunto (es. latti fermentati, pasta probiotica, vini di pregio); inoltre, sono di interesse gli effetti degli alimenti e della dieta sul microbiota intestinale umano. Nel contesto ambientale, la collezione di ceppi microbici, isolati da siti industriali dismessi fortemente contaminati da composti organici (es. IPA o PFAS) e inorganici tossici, consente la messa a punto di efficaci strategie di biorisanamento e lo sviluppo di bioprocessi finalizzati all’ottenimento di composti di natura biogenica di interesse tecnologico (es. nanomateriali). Nel settore agronomico, la collezione di batteri e funghi costituisce un insostituibile strumento di studio per lo sviluppo di metodi di biocontrollo, nell’ottica di un’agricoltura più sostenibile dal punto di vista della compatibilità ambientale.


Structural , functional and expression proteomics
Analytical chemistry Applied genetic engineering, transgenic organisms, recombinant proteins, biosensors Biochemistry and molecular mechanisms of signal transduction Biological chemistry General biochemistry and metabolism Molecular interactions Proteomics Spectroscopic and spectrometric techniques Structural biology (crystallography and EM)
standard compliant  ERC
Research activity in STRUCTURAL AND FUNCTIONAL PROTEOMICS is aimed at study of the structure/dynamics and function of proteins, a fundamental step in understanding cellular mechanisms and processes. In this regard, research themes are focused on aspects that range from enzymology to proteomics to structural biology, from protein biochemistry to biotechnology. The proteins of interest are obtained in a recombinant form using techniques that utilise molecular biology and biochemistry. The characterisation of proteins and their role in the formation of protein-protein and protein-ligand complexes is carried out with kinetic and spectroscopic methods combined with protein engineering and complete structural determination (X-ray and NMR). EXPRESSION PROTEOMICS studies the level of expression of proteins and their interactions with the aim of identification and characterization of biomarkers and the ranged molecular mechanisms of human pathologies and identify proteins and peptides from organisms of agrifood interest and/or those of plant or microbial origin. The overall aim is to develop analytical methods for advanced proteomic analyses. The study of level of expression of proteins is performed by mass spectrometry, electrophoretic and chromatographic techniques, and bioinformatics. Taken together, these research activities can be applied in a variety of biomedical and biotechnological applications with potential industrial, environmental and biomedical uses.


Scienze dei Materiali e Nanomateriali
Applied biotechnology (non-medical), bioreactors, applied microbiology Biological chemistry New materials: oxides, alloys, composite, organic-inorganic hybrid, nanoparticles Surface modification
standard compliant  ERC
I gruppi che appartengono a tale area si occupano di sintetizzare e caratterizzare materiali anche in dimensione nanometrica con potenziale applicazione in svariati ambiti quali:

  • Illuminazione, bio-imaging e bio-sensing ottico. In tal contesto, vengono progettate molecole e composti inorganici in grado di emettere luce in maniera efficiente.
  • Scienze mediche ed ambientali utilizzando nanoparticelle a base di polimeri biodegradabili approvati dall'FDA per l'uso animale e umano.
  • Nanotecnologie e Nanomedicina. In questo ambito, vengono sviluppate nanostrutture multifunzionali organico-inorganiche e nanomateriali inorganici (anche funzionalizzati in superficie) luminescenti attivati con ioni lantanidi.


Viticoltura ed enologia
Agriculture related to crop production, soil biology and cultivation, applied plant biology Genomics, comparative genomics, functional genomics
(see  ERC classification)
I gruppi interessati all’Area Viticoltura ed Enologia svolgono ricerche incentrate sui processi tipici della filiera vitivinicola, con approcci di ricerca di base e applicata, che vedono coinvolte competenze di chimica agraria, chimica enologica, enologia, patologia vegetale, genetica, viticoltura e microbiologia.

Ricerche in ambito viticolo:
  • fertilità delle gemme e i fattori che la influenzano;
  • valutazione agronomica e qualitativa di varietà di interesse territoriale;
  • effetti del portainnesto sulla qualità dell’uva;
  • aspetti tecnologici, fisiologici e molecolari dell’appassimento postraccolta dell’uva;
  • fattori genetici, agronomici, ambientali che influenzano le dinamiche di maturazione e la qualità dell’uva;
  • meccanismi tramite cui stress ambientali e pratiche colturali influenzano la qualità finale della bacca matura;
  • meccanismi molecolari che regolano la biosintesi dei fenilpropanoidi;
  • studio dei meccanismi della resistenza della vite ai suoi principali patogeni ed individuazione di nuove strategie di controllo delle malattie a basso impatto ambientale.
Ricerche in ambito enologico:
  • identificazione dei marcatori molecolari di impatto sensoriale coinvolti nell’espressione dei caratteri di tipicità aromatica varietale e geografica e di longevità dei vini
  • valutazione dell’influenza delle principali variabili enologiche sull’evoluzione di tali marcatori nel corso della vinificazione.
In tali contesti, vengono in particolare affrontate le seguenti tematiche:
  • analisi della diversità aromatica di vini di interesse mediante tecniche cromatografiche e olfattometriche
  • studio delle trasformazioni a carico di terpenoidi di interesse sensoriale durante la vinificazione, con riferimento alla biochimica delle fasi pre-fermentative e fermentative
  • identificazione dei fattori chimici alla base delle longevità dei vini


Biochemistry & Molecular Biology   standard compliant  ISI

Biochemistry & Molecular Biology
Molecular biology of the cell - Protein chemistry and Enzymology - Structural Molecular Biology


Biology   standard compliant  ISI

Biology


Computer Science   standard compliant  ISI

Interdisciplinary
Analisi dati di metagenomica - Genomica computazionale - Metodi computazionali per l’analisi del trascrittomica


Engineering   standard compliant  ISI

Chemical
Digestione Anaerobica - Recupero di bio-molecole e nutrienti da rifiuti - Trattamento Acque Reflue


Food Science & Technology   standard compliant  ISI

Food Science & Technology
Biochimica degli alimenti - Incapsulazione di molecole attive - Tecnologie Alimentari


Genetics, Genomics, Bioinformatics and Systems Biology: Molecular and population genetics, genomics, transcriptomics, proteomics, metabolomics, bioinformatics, computational biology, biostatistics, biological modelling and simulation, systems biology, genetic epidemiology   standard compliant  ERC

Bioinformatics
Analisi genomiche e trascrittomiche di alghe unicellulari - Bioinformatics


Genetics & Heredity   standard compliant  ISI

Genetics & Heredity
Genetica Agraria - Genetica Molecolare e Colture Cellulari Vegetali - Genetica Vegetale e Colture Cellulari Vegetali - Laboratorio di Biotecnologie genetiche - Laboratorio di Genomica Funzionale


Nanoscience & Nanotechnology   standard compliant  ISI

Nanoscience & Nanotechnology
Nanomaterials


Plant Sciences   standard compliant  ISI

Plant Sciences
Fisiologia e Biotecnologie Vegetali - Fisiologia vegetale - Ingegneria genetica per la produzione di molecole ad elevato valore aggiunto - Interazione pianta-patogeno


Activities

Research facilities