L’EVOLUZIONE DEI MECCANISMI DI RACCOLTA DELLA LUCE E FOTOPROTEZIONE NEGLI ORGANISMI FOTOSINTETICI EUCARIOTICI, E POSSIBILI APPLICAZIONI PER LA PRODUZIONE DI BIOENERGIE

Data inizio
1 luglio 2011
Durata (mesi) 
60
Dipartimenti
Biotecnologie
Responsabili (o referenti locali)
Ballottari Matteo

L’obiettivo generale di questo progetto di ricerca è quindi lo studio dei meccanismi regolativi, catalizzati da membri della famiglia multi genica Lhc. Questi processi permettono di bilanciare l’assorbimento dell’energia luminosa, in modo da limitare la formazione di pericolose specie ossidanti e contemporaneamente di assicurare un’alta efficienza di conversione della luce in energia chimica. A questo scopo verranno utilizzati diversi sistemi modello localizzati a vari livelli nell’evoluzione degli eucarioti fotosintetici dalle alghe verdi più antiche (Ostreococcus tauri, facente parte della classe delle Prasinoficee) a quelle più evolute lungo la via evolutiva delle Viridiplanta, contenenti clorofilla b, come Chlamydomonas reinhardtii, o delle diatomee, contenenti clorofilla c, come Pheodactilum tricornutum. Due ulteriori modelli Physcomitrella patens e Arabidopsis thaliana permetteranno di esplorare tappe più avanzate dell’evoluzione: i muschi, che per primi hanno affrontato le condizioni altamente stressanti dell’ambiente terrestre, e le piante superiori, le meglio adattate all’ambiente sub-aereo, per cui sono disponibili risorse e metodi genetici importanti. Da ognuna di queste specie modello verranno identificati e studiati con metodi biochimici e biofisici alcuni membri rappresentativi della famiglia multi genica Lhc. Qualora l’isolamento e la purificazione di tali proteine presenti dei problemi, tali complessi pigmento-proteina potranno essere ottenuti tramite espressione in batteri di apoproteine ricombinanti e la loro rinaturazione in vitro con pigmenti purificati. L’analisi funzionale delle proteine Lhc in vitro sarà accompagnata da un’analisi in vivo tramite la produzione di mutanti antisenso e la complementazione di mutanti già esistenti. Un approccio non-biased verrà ottenuto attraverso la costruzione di una libreria di mutanti in C.r. che verrà esaminata con metodi di video-imaging funzionale per un ridotto contenuto di proteine Lhc. I ceppi selezionati verranno testati in fotobio-reattore per la loro capacità di produrre una maggiore quantità di biomassa grazie alla maggior penetrazione della luce verso gli strati più interni della coltura e/o una diminuita attività di dissipazione termica.

I risultati che si otterranno da questa ricerca, forniranno alla comunità scientifica le basi per una nuova comprensione dei meccanismi di regolazione dell’assorbimento e dissipazione termica della luce e della loro evoluzione. Inoltre, permetteranno l’ottenimento di una serie di ceppi di alghe con una maggiore efficienza di produzione di biomassa in fotobioreattore conferita da una maggiore penetrazione della luce negli strati interni e, contemporaneamente, da una minore dissipazione dell’energia assorbita.

Enti finanziatori:

FIRB VALUTATO POSITIVAMENTE
Finanziamento: assegnato e gestito dal Dipartimento

Partecipanti al progetto

Matteo Ballottari
Professore associato
Roberto Bassi
Professore ordinario
Aree di ricerca coinvolte dal progetto
Plant Sciences

Attività

Strutture