PRIN 2012 Miglioramento della produzione di biocombustibili e molecole ad elevato valore aggiunto in alghe unicellulari

Starting date
March 8, 2014
Duration (months)
36
Departments
Biotechnology
Managers or local contacts
Ballottari Matteo
Keyword
microalghe; biocombustibili; fotosintesi

Le alghe sono organismi interessanti per la produzione di biocombustibili quali il biodiesel ma anche per la sintesi di molecole di interesse industriale quali carotenoidi e lipidi. Nonostante questo potenziale sia ormai riconosciuto dalla comunità scientifica, per poterlo sfruttare pienamente è indispensabile una più approfondita conoscenza del metabolismo di questi organismi e l’ottimizzazione dei sistemi per la loro coltivazione su larga scala.
Per raggiungere questo scopo è indispensabile un approccio multidisciplinare e per questa ragione l’integrazione di diverse competenze è alla base di questo progetto. Un primo aspetto fondamentale da approfondire è l’influenza delle condizioni di illuminazione sulla efficienza fotosintetica delle alghe. Infatti la luce solare fornisce alle alghe l’energia per la crescita e deve essere utilizzata con la massima efficienza per ottenere una buona produttività. Diverse specie di alghe saranno analizzate in diverse condizioni di illuminazione per analizzare come queste influenzino le cinetiche di crescita e i meccanismi di regolazione della fotosintesi.
Un secondo obiettivo è selezionare ceppi di alghe in cui la composizione e regolazione dell’apparato fotosintetico sia ottimizzata per la crescita in un fotobioreattore. In questi sistemi artificiali, infatti, le condizioni di crescita sono diverse da quelle alle quali le alghe sono naturalmente adattate. È quindi probabile che in un fotobioreattore i meccanismi di regolazione della fotosintesi non siano ottimali e che sia quindi possibile selezionare mutanti con una migliore produttività.
Il terzo obiettivo del lavoro è l’ottimizzazione delle condizioni di crescita mixotrofe di alcune specie di interesse per la produzione di biocombustibili e/o molecole ad elevato valore aggiunto. L’utilizzo eterotrofico di substrati organici come fonti addizionali di carbonio ed energia può infatti permettere di incrementare la crescita. Uno dei principali obiettivi della ricerca è comprendere come il metabolismo autotrofico ed eterotrofico interagiscano nella cellula ed identificare le condizioni in cui un efficiente utilizzo dei substrati organici è accoppiato ad una buona efficienza fotosintetica.
Infine i dati sperimentali ottenuti saranno utilizzati per lo sviluppo di modelli computazionali predittivi del fotobioreattore, una risorsa fondamentale per la progettazione del sistema e il suo scale-up. I modelli saranno basati su una descrizione rigorosa dei fenomeni considerati in questo progetto e saranno poi convalidati sperimentalmente. Il primo obiettivo da perseguire è descrivere l’influenza dell'ambiente di illuminazione sulla produttività fotosintetica delle alghe per identificare strategie di ottimizzazione dell’utilizzo della luce sia a livello di progettazione che di funzionamento. Un approccio analogo sarà perseguito per analizzare l’effetto della disponibilità dei nutrienti in regimi di crescita autotrofi, mixotrofi o misti. 
 

Sponsors:

MIUR
Funds: assigned and managed by the department
Syllabus: PRIN

Project participants

Matteo Ballottari
Associate Professor

Collaboratori esterni

TOMAS MOROSINOTTO
UNIVERSITA' DI PADOVA BIOLOGIA
FABRIZIO BEZZO
UNIVERSITA' DI PADOVA
Publications
Title Authors Year
Identification of pH-sensing Sites in the Light Harvesting Complex Stress-related 3 Protein Essential for Triggering Non-photochemical Quenching in Chlamydomonas reinhardtii Ballottari, Matteo; Truong, Thuy B; De Re, Eleonora; Erickson, Erika; Stella, Giulio R; Fleming, Graham R; Bassi, Roberto; Niyogi, Krishna K 2016
Increased biomass productivity in green algae by tuning non-photochemical quenching Berteotti, Silvia; Ballottari, Matteo; Bassi, Roberto 2016
Photosynthetic response to nitrogen starvation and high light in Haematococcus pluvialis Scibilia, Luca; Girolomoni, Laura; Berteotti, Silvia; Alboresi, Alessandro; Ballottari, Matteo 2015

Activities

Research facilities