Risultati della Ricerca Studio della risposta epigenetica a

Risultati della Ricerca
Titolo
Studio della risposta epigenetica a stress ambientali in Arabidopsis e mais
Descrizione estesa del risultato
Il progetto “Acquired Environmental Epigenetics Advances: from Arabidopsis to maize
(AENEAS)” ha come scopo principale quello di comprendere come gli stimoli ambientali
interagiscono con i meccanismi epigenetici nel determinare la risposta a stress abiotici. Lo studio è
svolto sia utilizzando Arabidopsis, come esempio di pianta modello, che il mais, come esempio di
pianta
coltivata.
Si tratta di un progetto di ricerca di base, i cui risultati sono utilizzabili principalmente da ricercatori
per potere ulteriormente approfondire le tematiche trattate. Tuttavia, i risultati ottenuti permettono
anche di ipotizzare e formulare interventi di ricerca mirata all'utilizzo della variabilità epigenetica
nei processi di miglioramento quali-quantitativo delle piante coltivate, con particolare riferimento
alla tolleranza per stress ambientali e all'adattamento a seguito di cambiamenti climatici. Per tale
ragione i risultati conseguiti si possono intendere come trasferibili previa sperimentazione.
Di seguito vengono riassunti in modo alcuni dei concetti principali del progetto e dei risultati
ottenuti presso la Unità di Ricerca per la maiscoltura di Bergamo (CRA-MAC).
-sono stati compresi nel dettaglio i meccanismi molecolari che determinano la regolazione
epigenetica nella pianta modello di Arabidopsis e in risposta a stimoli ambientali. Ad esempio: i)
ruolo dei piccoli RNAs nel modulare la struttura della cromatina in risposta a stimoli ambientali, ii)
ruolo dei meccanismi epigenetici nel silenziamento degli elementi trasponibili in risposta a stress,
che hanno un effetto potenzialmente dannoso per il genoma, iii) ruolo della metilazione del DNA e
delle modifiche istoniche nel regolare l'attività del genoma in risposta a vari stress biotici e abiotici.
-sono stati costituiti dei tools (mutanti, protocolli, ecc.) da utilizzare per la pianta di mais al fine di
arrivare, anche per essa, a una maggiore comprensione dei meccanismi epigenetici in risposta a
stimoli ambientali. Essendo il mais una pianta coltivata, risulta evidente che, in questo caso, i
risultati sono anche la necessaria base di partenza per esplorare i meccanismi e la variabilità
epigenetica nei processi di miglioramento del mais. Ad esempio, uno dei principali risultati ottenuti
ha evidenziato il ruolo che i meccanismi epigenetici svolgono nel regolare la fioritura in mais, sia in
risposta a segnali interni che in risposta al fotoperiodo e agli stress abiotici. Questi risultati
costituiscono il punto di partenza per un ulteriore approfondimento e per potere “modulare” la
fioritura in mais, intervenendo sulla variabilità epigenetica, da utilizzare unitamente a quella
genetica
nei
processi
di
breeding.
Per ulteriori approfondimenti in merito a questa scheda risultato si può fare riferimento alla
bibliografia indicata a fondo pagina o al Referente della scheda risultato.
Responsabile del risultato
Vincenzo Rossi
Via Stezzano, 24, 24126 – BERGAMO ()
Tel.: +39-035-313132
E-mail: [email protected]
Anno
2014
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Consiglio per la Ricerca e la Sperimentazione in Agricoltura
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Classificazione del risultato
Comparto produttivo: Produzioni non alimentari
PRODUZIONI NON ALIMENTARI IN GENERALE
Particolari categorie PRODOTTI BIOLOGICI, BIODINAMICI E SIMILARI
di prodotti/comparti Prodotti biologici
produttivi:
Categorie di ambiti di ALTRI AMBITI DI STUDIO
ricerca:
Altri ambiti di studio
ALTRI AMBITI DI STUDIO
Parole chiave
stress ambientali, fioritura, mais
Trasferibilità del risultato
Si, trasferibilità previa sperimentazione
Natura del risultato
altro
Aree interessate
Aree a clima continentale
Aree a clima mediterraneo
Impatto dal punto di vista tecnico
resistenza alle avversità abiotiche
introduzione di tecnologie innovative
razionalizzazione della selezione genetica
Impatto dal punto di vista socioeconomico
miglioramento qualitativo
aumento competitività
Impatto dal punto di vista ambientale
sostenibilità ambientale delle produzioni
altro
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Consiglio per la Ricerca e la Sperimentazione in Agricoltura
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Presupposti di contesto
personale specializzato
Soggetti istituzionali da coinvolgere
Università
Industrie di settore
Enti di ricerca
Potenziali utilizzatori
Divulgatori
Industrie di settore
Centri di miglioramento genetico
Enti di ricerca
Università
Modalità di diffusione
Sito web/internet
Da individuare di concerto con i referenti istituzionali e non che occorre coinvolgere
Partenariati ricerca e competitività
Progetti comuni con i vari soggetti, istituzionali e non, interessati
Pubblicazioni
Mascheretti, I.; Battaglia R.; Mainieri, D.; Altana, A.; Lauria, M.; Rossi, V. (2013): The WD-repeat
proteins NFC102 and NFC102 regulate different aspects of maize development through chromatin
modification, Vol. 25 p. 404-420
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Progetto / Ricerca di riferimento
Titolo del progetto
Acquired Environmental Epigenetics Advances: from Arabidopsis to maize - AENEAS
Coordinatore del progetto
Serena Varotto
Vialle dell'Università, 16, 35020 – Legnaro ()
Tel.: +39-049-8272840
E-mail:
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Consiglio per la Ricerca e la Sperimentazione in Agricoltura
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Ente finanziatore
Commissione Europea
Breve descrizione del progetto e dei suoi obiettivi
Questo progetto, intitolato: "Acquired Environmental Epigenetics Advances: from Arabidopsis to
maize" (acronimo AENEAS) ha come scopo principale quello di comprendere come gli stimoli
ambientali interagiscono con i meccanismi epigenetici nel determinare la risposta a stress abiotici.
Lo studio è svolto sia utilizzando Arabidopsis, come esempio di pianta modello, che il mais, come
esempio di pianta coltivata.
Si tratta, pertanto, di un progetto di ricerca di base, i cui risultati sono utilizzabili principalmente
da ricercatori per potere ulteriormente approfondire le tematiche trattate. Tuttavia, i risultati
ottenuti permettono anche di ipotizzare e formulare interventi di ricerca mirata all'utilizzo della
variabilità epigenetica nei processi di miglioramento quali-quantitativo delle piante coltivate, con
particolare riferimento alla tolleranza per stress ambientali e all'adattamento a seguito di
cambiamenti climatici.
Di seguito viene riassunto in modo un pò più specifico lìoggetto di studio del progetto Aeneas.
iIl progetto studia i meccanismi epigenetici, che sono quei meccanismi per i quali si osserva
variazione delle funzioni di un gene o di un intero genoma, senza che si verifichino delle
alterazioni nella sequenza della doppia elica del DNA. In pratica, questi meccanismi sono associati
al fatto che il DNA non è presente nelle cellule in forma "libera" ma è "avvolto" in una struttura,
denominata cromatina. Tale struttura è estremamente dinamica e varia in risposta a segnali interni
(il programma di sviluppo) e esterni (gli stimoli ambientali). La compattazione del DNA nella
cromatina, di per se, costituisce un "ostacolo" a tutte le reazioni che utilizzano il DNA come
substrato (trascrizione, replicazione, ricombinazione, riparazione, ecc.). Tuttavia, essendo la
struttura della cromatina modulabile in risposta ai suddetti segnali, ne deriva che essa esercita un
vero e proprio meccanismo di regolazione dell'attività del DNA. Ad esempio, in risposta a specifici
segnali interni un gene può avere la struttura della cromatina più "accessibile" per gli enzimi che
ne determinano la trascrizione. Il risultato sarà che, senza che si modifichi la sequenza nucleotidica
del DNA (meccanismo epigenetico), il gene sarà maggiormente trascritto (più attivo) in risposta al
segnale in questione.
U.O. / Partner coinvolti nella realizzazione del risultato
Commissione Europea
Unità di ricerca per la maiscoltura (Bergamo)
Università degli Studi di Padova
Referenti istituzionali già coinvolti nella ricerca
- Commissione Europea
Vincenzo Rossi - Unità di Ricerca per la Maiscoltura (CRA-MAC)
Serena Varotto - Università di Padova
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Consiglio per la Ricerca e la Sperimentazione in Agricoltura
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