Summary

Il progetto DiaEdit, Development of genetic tools for the establishment of routine genome editing in the marine diatom Phaeodactylum tricornutum (Sviluppo di strumenti genetici per l’ingegnerizzazione genetica della diatomea marina Phaeodactylum tricornutum), si inquadra nell’iniziativa "Increasing the Potential of Marine Microeukaryotes as Experimental Model Systems through the Development of Genetic Tools" (Aumentare il potenziale dei microeucarioti marini come sistemi modello sperimentali attraverso lo sviluppo di strumenti genetici) promossa dalla Gordon and Betty Moore Foundation.
Il recente sviluppo di strumenti genetici per la modifica mirata del genoma in diatomee rappresenta una grande opportunità per la caratterizzazione dei processi molecolari in queste alghe ecologicamente importanti. Le tecnologie per la modifica del genoma di diatomea, tuttavia, sono ancora poco versatili ed è ancora difficile utilizzarle di routine. La mutagenesi mirata in diatomee è impegnativa a causa del fatto che si tratta di organismi diploidi e per la mancanza di ricombinazione omologa efficiente.
In questo progetto ci si propone di ampliare la conoscenza e gli strumenti per la modifica del genoma nella specie modello Phaeodactylum tricornutum, un passaggio essenziale per poter poi trasferire queste tecnologie ad altre specie di diatomea. Si prevede di sviluppare e/o consolidare tre diversi approcci per l'editing del genoma: un approccio basato sulle TALEN, l'utilizzo del sistema CRISPR/Cas9, e un sistema di integrasi virale.

What we do

La SZN è coinvolta nel Task 4 "Controllo dell’attività delle nucleasi", mirato a migliorare la specificità di azione e di espressione delle nucleasi utilizzate per modificare il genoma. Questo verrà fatto prevalentemente identificando promotori che possano permettere un controllo fine dell’espressione delle nucleasi. Si prevede inoltre il sequenziamento mediante NGS (next generation sequencing) del genoma di cloni ingegnerizzati per valutare il livello di specificità del sistema impiegato.

Partners

SZN; Universitè Pierre et Marie Curie Paris, France; University of Konstanz, Germany; Norwegian University of Science and Technology, Norway; Tel Aviv University, Israel; Biological Systems and Biochemical Engineering Laboratory INSA/CNRS, France.

Research Area

Genomica Funzionale, Biotecnologia Marina

Project Lifetime

Ottobre 2015 - Settembre 2017

SZN Role

Partner

SZN Principal Investigator

Mariella Ferrante

Project Leader

Angela Falciatore, UPMC

Funding Institution

The Marine Microbiology Initiative funded by the Gordon and Betty Moore Foundation (USA).

Dedicated website

In costruzione

Personnel involved

Mariella Ferrante, Principal investigator
Monia Russo, Senior Post-doc

PON R&C 2007-2013 - PAC Potenziamento infrastrutture di ricerca pubblica

Linea di intervento B. Interventi per l’adeguamento e il consolidamento di infrastrutture per il monitoraggio ambientale.

Responsabile Scientifico Raffaella Casotti

EMSO-MedIT è un progetto di potenziamento delle infrastrutture di ricerca marina in Sicilia, Campania e Puglia e rappresenta il contributo italiano alla infrastruttura ESFRI EMSO (www.emso-eu.org).
Il progetto è finanziato nell'ambito del PON R&C 2007-2013 - PAC Potenziamento infrastrutture di ricerca pubblica e persegue l'obiettivo di potenziare le infrastrutture per la ricerca nell'ambito delle scienze marine nelle Regioni delle Convergenza Sicilia, Campania e Puglia.
EMSO‐MedIT è il contributo italiano al consolidamento dell’infrastruttura di ricerca europea EMSO coordinata dall’Italia, che, nell’ambito di EMSO‐MedIT, va in sinergia con le altre ESFRI a coordinamento italiano e con l’iniziativa italiana per la ricerca marina: il progetto bandiera RITMARE.
Le azioni previste dal Progetto EMSO-MedIT mirano a:
 potenziare le infrastrutture marine e le dotazioni scientifiche e tecnologiche al fine di consolidare ed espandere la rete per il monitoraggio multidisciplinare dell’ambiente marino costiero e profondo e della colonna d’acqua;

• mettere in rete tutte le infrastrutture esistenti e potenziare la trasmissione realtime/near‐real‐time integrando le misure di sistemi osservativi fissi e rilocabili;
• costituire un sistema mobile di intervento da utilizzare per campagne di monitoraggio in siti di interesse strategico o in caso di emergenze ambientali.

La rete di infrastrutture di monitoraggio viene ulteriormente valorizzata attraverso la creazione di un Sistema Informativo di scambio che consente la condivisione della grossa mole di dati prodotti, con accesso da parte di una vasta comunità di utilizzatori italiani e stranieri di varia provenienza.

Il nostro ruolo: Siamo partner del progetto e Responsabili del WP2 "Potenziamento della Campania", insieme all’INGV per il Golfo di Pozzuoli. L potenziamento prevede l’acquisizione di diversa strumentazione oceanografica, tra cui un WaveGlider, un ROV, e diverse sonde, ma soprattutto due boe di tipo Meda elastica da ubicare nel Golfo di Napoli e nel Golfo di Pozzuoli per il monitoraggio in tempo reale e la trasmissione dati alla centrale operativa di dati ambientali fisici e biologici.
Partners: Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV), Stazione Zoologica Anton Dohrn (SZN), Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Centro Nazionale delle Ricerche (CNR), Istituto Superiore per la Protezione e la Ricerca dell’Ambiente (ISPRA)

Summary

EMBRIC, European Marine Biological Research Infrastructure Cluster to promote the Blue Bioeconomy (cluster di infrastrutture europea di ricerca marina biologica per la promozione della bioeconomia blu), è un grande progetto che ha l’obiettivo generale di creare interconnettività lungo tre dimensioni: la scienza, l’industria e le politiche regionali per RSI (ricerca, sviluppo e innovazione). Il risultato finale è la formazione di un gruppo perenne di istituti di ricerca (RIs) che favorisca l’innovazione nel settore delle biotecnologie marine. Per preparare questo cluster sostenibile, EMBRIC si concentra su due settori specifici delle biotecnologie marine, in particolare (i) la scoperta e lo sviluppo di prodotti naturali marini, e (ii) la selezione assistita da marcatori in acquacoltura.
La SZN è coinvolta nei work package (WP) 7 e 10 di tale progetto.
L’obiettivo del WP7 è quello di dimostrare che l’integrazione di competenze complementari in biologia, chimica analitica e ingegneria genetica può fornire all'industria biotecnologica ceppi ad alte prestazioni derivanti da tutta la varietà delle microalghe. Ciò prevede:
1) La prova di concetto che i ceppi microalgali rappresentano una risorsa di prodotti naturali per lo sfruttamento commerciale.
2) La prova di concetto che ceppi selezionati di microalghe possono essere geneticamente ingegnerizzati per migliorare le loro proprietà per lo sfruttamento commerciale.
3) La prova di concetto che l’incrocio selettivo di microalghe in combinazione con l’analisi genotipica può produrre ceppi con migliori prestazioni in applicazioni commerciali.

L'obiettivo di WP10 è di dimostrare che:
1) La comunità scientifica degli utenti esterni è interessata ad utilizzare EMBRIC.
2) I RIs all'interno di EMBRIC possono fornire un accesso transnazionale integrato.
3) L’accesso translazionale a EMBRIC combinato con la collaborazione interdisciplinare con i ricercatori del RI ospitante possono promuovere key enabling technologies.
4) L'accesso translazionale aiuta gli utenti esterni a maturare le loro idee per il trasferimento tecnologico.

What we do

Nel contesto del WP7, la SZN contribuirà all'identificazione di composti bioattivi da ceppi di microalghe e alla generazione di ceppi di diatomee geneticamente modificati.
Nel contesto del WP10, la SZN gestirà l'accesso traslazionale, coordinando l'accesso scientifico, tecnico e logistico ai diversi RIs coinvolti.

Partners

Sono coinvolti in questo progetto 27 partner provenienti da sette paesi europei più un istituto israeliano.

Research Area

Biotecnologia Marina

Project Lifetime

Giugno 2015 – Maggio 2018

SZN Role

Partner

Principal Investigator

Wiebe Kooistra, WP10 e membro della Steering Committee
Mariella Ferrante, WP7

Project Leader

Bernard Kloareg, France

Funding Institution

Commissione Europea, nell’ambito del bando H2020-INFRADEV-4

Dedicated website

www.embric.eu

Personnel involved

Wiebe Kooistra, Ricercatore Senior
Mariella Ferrante, Ricercatore
Adrianna Ianora, Ricercatore Senior
Marina Montresor, Ricercatore Senior

GRASSMET - Climate change effects on seagrass secondary metabolism: ecological implications

Sommario

Questo progetto mira a rispondere ad una questione rilevante, ma ancora inesplorata per quanto riguarda le implicazioni del cambiamento climatico sulle comunità di fanerogame: quale sarà l'impatto dei cambiamenti nella relativa disponibilità di carbonio e azoto nei profili dei metaboliti primari e secondari della pianta e di come saranno le conseguenze fanerogame marine capacità di difendersi contro lo stress ossidativo e contro epifiti ed erbivori? Fanerogame marine costituiscono alcuni degli ecosistemi marini più produttivi di tutto il mondo, con una grande importanza ecologica ed economica ed ancora poco si sa per quanto riguarda le conseguenze fisiologiche ed ecologiche del cambiamento climatico su queste piante. La maggior parte degli scenari di cambiamento climatico prevedono che le concentrazioni atmosferiche di C_O2 raggiungeranno valori superiori a 700 ppm prima del 2100, modificando le relative disponibilità di carbonio e di altri nutrienti, con importanti ricadute previste sul metabolismo delle piante. In base a ciò che è noto per le piante terrestri, si prevede che l’efficienza di assimilazione di C e N aumenta con l'aumento della disponibilità di C_O2, con conseguenze dirette sull’equilibrio C:N nei tessuti vegetali. In questo scenario, è probabile che la capacità di difesa delle fanerogame possa essere influenzata in modo significativo, dal momento che le molecole coinvolte nei processi di difesa sono anche ricche di carbonio e/o azoto e condividono vie metaboliche con carboidrati e aminoacidi di sintesi. Il sistema antiossidante dipende dall'attività di numerosi enzimi, composti fenolici e alcaloidi, molecole con composizioni distinte. Mentre i polifenoli, un folto gruppo di composti fenolici, non contengono N, gli alcaloidi sono composti contenenti N. Inoltre, fenoli, alcaloidi e antiossidanti giocano tutti un ruolo importante nella allelopatia e nei rapporti pianta- epifiti - erbivori. Pertanto, i cambiamenti nella disponibilità di carbonio e azoto hanno il potenziale per influenzare non solo le risposte della pianta, ma anche l'insediamento della comunità epifitica e l'attività di pascolo. Per rispondere a questa domanda complessa, abbiamo progettato un approccio graduale, che inizia ottimizzando le metodologie analitiche per lo screening e l'identificazione dei composti fenolici, alcaloidi, aminoacidi e zuccheri solubili in praterie di fanerogame marine, concentrandosi sulle molecole note per essere rilevanti nei meccanismi difensivi, a causa della loro attività antiossidante, allelopatica o anti- erbivoria. Il secondo passo sarà quello di indagare l'effetto di elevata C_O2 e diverse concentrazioni di azoto nell’equilibrio composti fenolici:alcaloidi. Ciò avverrà attraverso una serie di esperimenti di manipolazione da svolgere nella struttura mesocosmo già in funzione presso la stazione marittima CCMAR e anche campionando piante in prossimità di aree vulcaniche sottomarine del Mediterraneo in cui le piante C. nodosa sono esposte ad alte concentrazioni di C_O2 e basse oncentrazioni di azoto. Infine, studieremo come i diversi profili metabolici influenzano i rapporti piante-epifite-erbivori, di nuovo con una serie di esperimenti di manipolazione in mesocosmo. Per realizzare il worklplan ambizioso , abbiamo assemblato una squadra che deriva in gran parte da due progetti precedenti che hanno posto le basi per questo naturale sviluppo, la European Science Foundation COST action "Seagrass productivity: From genes to ecosystem management" (ES0906) ed il progetto FCT "High-C_O2 effects on seagrass photosynthetic ecophysiology" (PTDC/MAREST/ 3687/2012). Cymodocea nodosa è stata scelta come specie modello, per la quale il team ha recentemente sequenziato l'intero trascrittoma, mettendo a disposizione una grande quantità di risorse molecolari. Metodologicamente, useremo una combinazione innovativa di strumenti ecofisiologici, accoppiato con tecniche genetiche, al fine di collegare i processi biochimici alle risposte trascrizionali sottostanti.

Ruolo SZN

Istituzione partecipante per la caratterizzazione genetica di Cymodocea nodosa in situ e nei mesocosmi e per la valutazione dell'espressione genica in situ ed in condizioni controllate.

Partners

University of Algarve, Portugal; Stazione Zoologica Anton Dohrn, Italy

Durata

2015-2016

P. I.

Gabriele Procaccini 
Coordinatore del progetto: Joao Silva (University of Algarve, Portugal)

Istituzione finanziatrice

Ministerio da Educacao e Ciencia - Portugal