AZIONE BIOTECH II
ATI n. 16
BIOTECNOLOGIE PER IL MIGLIORAMENTO DELLA
SOSTENIBILITA’, SICUREZZA E QUALITA’ DELLE
PRODUZIONI VEGETALI
TEMATICA 1 SOSTENIBILITA’ AMBIENTALE
TEMATICA 2 SICUREZZA ALIMENTARE
Responsabile scientifico: Saccomani M.1
Collaboratori: Stevanato P.1, Biancardi E.2, De Biaggi M.3
Responsabili scientifici: Bailoni L.1, Ramina A.2, Causin R.3
Collaboratori: Botton A.2, Ferrigo D.3, Anfuso B.2
1Dipartimento
Soggetti partecipanti:
di Biotecnologie Agrarie, Università degli Studi di Padova;
2CRA - Istituto Sperimentale per le Colture Industriali Sezione di Rovigo; 3Aurora S.p.A., Adria (Ro).
Obiettivo del progetto
Il progetto si propone di identificare, utilizzando test fisiologici e molecolari,
caratteri essenziali per il superamento degli stress abiotici in barbabietola da
zucchero.
Risultati scientifici della ricerca
1. Caratterizzazione morfofunzionale del sistema radicale
di germoplasma coltivato e selvatico di barbabietola con
moltiplicazione e breeding del materiale selezionato.
L15
2. Individuazione di marcatori morfofisiologici e
molecolari utili alla selezione assistita della barbabietola
da zucchero: a) caratteri morfofunzionali dell’apparato
radicale legati alla produttività (fig. 1); b) geni coinvolti
nei meccanismi di risposta allo stress nutrizionale (fig. 2);
c) regioni cromosomiche (QTL) associate allo sviluppo della
radice.
L26
Fig. 1. Esempio del diverso sviluppo
radicale di due linee parentali caratterizzate
rispettivamente da alta (L26) e bassa
(L15) produttività.
Soggetti partecipanti: 1Dip. Scienze Animali, 2Dip. Agronomia ambientale e Produzioni Vegetali, 3Dip.
Territorio Sistemi agro-forestali, Università degli Studi di Padova; Grandi Molini, Marghera (VE); Molino
Quaglia s.p.a., Vighizzolo d’Este (PD)
Obiettivi del progetto
Identificazione di marcatori molecolari correlati alla produzione di micotossine
relative alle specie Fusarium verticillioides su mais e Aspergillus carbonarius su uva.
Valutazione della salubrità dei diversi
trattamenti di appassimento dell’uva in merito
alla contaminazione da ocratossina A.
Risultati scientifici della ricerca
1. Identificati i profili di espressione e
quantificazione dei trascritti di 29 geni correlati
alla capacità di F. verticillioides di produrre
fumonisine di tipo B (pathway biosintetica e
regolativa) (Fig. 1). Costituiranno la base di
partenza conoscitiva per lo screening delle
popolazioni fungine micotossigene
2. Caratterizzato il profilo trascrizionale di ceppi
di A. carbonarius selezionati per produzione
differenziale di ocratossina A (OTA) (Fig. 2), che
consentirà lo screening tempestivo delle
1 - Livelli dei trascritti dei geni FUM1, FUM6, FUM7,
popolazioni fungine micotossigene dell’uva al fine Figura
FUM9, FUM14 e FUM19 espressi come unità arbitrarie di
di stabilire l’incidenza e il rischio di Espressione Media Normalizzata.
-+ -+ -+ -+ -+ -+ -+ -+ -+ -+ -+ -+ -+ -+ -+ -+ -+ -+ -+ -+ -+ -+
contaminazione
3. Determinazione dell’influenza dei metodi di
appassimento tradizionale e condizionato nel
favorire l’infezione dell’uva da A. carbonarius e
Penicillium verrucosum in fase di mantenimento e
sulla sua possibile contaminazione da OTA.
Approntamento e mantenimento di tecniche di
appassimento delle uve a basso impatto di Figura 2 – Autoradiografia di un gel di poliacrilammide in cui,
tramite la tecnica cDNA-AFLP (22 combinazioni di primers), sono
contaminazione
stati evidenziati trascritti differenzialmente presenti (frecce
Ceppi altamente produttori
Ceppi scarsamente produttori
3. Identificazione e produzione di nuove linee parentali di
barbabietola utili per costituire varietà tolleranti gli
stress abiotici.
Il progetto ha consentito, pertanto, la messa a punto di
metodi innovativi basati su marcatori morfofunzionali e
molecolari per la selezione assistita della barbabietola da
zucchero e la produzione di linee parentali e ibridi di
barbabietola dotati di superiore adattabilità agli stress
abiotici.
Capofila: F.Favaron
[email protected]
Fig. 2. Particolare di gel di acrilammide ottenuto
dall’analisi del trascrittoma (analisi cDNA-AFLP)
in cui si evidenziano frammenti genici
differenzialmente espressi tra due genotipi (L26
e L15) in risposta alla carenza di solfato (-S).
rosse) in ceppi di A. carbonarius scarsamente (-) ed altamente (+)
produttori di OTA.
Possibili ricadute in termini di mercato
L’impiego dei marcatori morfofunzionali e molecolari identificati nell’ambito del
progetto offre la possibilità alle società sementiere di isolare linee di barbabietola
resistenti agli stress abiotici per la costituzione di ibridi adattabili alle diverse
condizioni pedo-climatiche.
Possibili ricadute in termini di mercato
La possibilità di progettare kit diagnostici basati sui marcatori individuati
permetterà agli operatori del settore primario di verificare la sanità del loro
prodotto ricorrendo ai laboratori d’analisi specializzati già presenti sul territorio.
Questa possibilità potrà rappresentare un elemento aggiuntivo della catena di
tracciabilità delle filiere cerealicole e vitivinicole con indubbi vantaggi anche per le
ditte di trasformazione.
TEMATICA 3 QUALITA’ DEI PRODOTTI, obiettivo I
TEMATICA 3: QUALITA’ DEI PRODOTTI, obiettivo II
Responsabile scientifico: Lucchin M.
Collaboratori: Salmaso M., Madini A.
Soggetti partecipanti: Dip. Agronomia Ambientale, Università degli Studi di Padova; Azienda Agraria
Salvan Urbano s.s., Due Carrare (PD); Azienda Agraria Dominio di Bagnoli s.s., Bagnoli di Sopra (PD).
Obiettivi del progetto
Caratterizzazione del germoplasma viticolo locale per la produzione di composti
stilbenici attraverso l’analisi dei geni coinvolti nella biosintesi del resveratrolo.
Risultati scientifici della ricerca
1. Determinata la capacità di sintetizzare resveratrolo in 20 varietà locali di vite e
due varietà internazionali di riferimento (Fig.1).
2. Valutata la suscettibilità/resistenza a Peronospora di 5 varietà locali di vite e
verificata l’esistenza di un’associazione significativa tra variante aplotipica del gene
Stilbene Sintasi (StSy) e grado di resistenza/suscettibilità della pianta nei confronti
del patogeno (Fig.2)
3. Individuati polimorfismi di sequenza varietà-specifici del gene Stilbene Sintasi
(StSy) utilizzabili come marcatori funzionali (Fig.3).
Obiettivi del progetto
Messa a punto di tecnologie biochimiche per rimuovere le proteine del mosto e
migliorare la stabilità del vino attraverso lo studio della capacità di alcuni funghi
fitopatogeni di degradare le proteine dell’uva.
Risultati scientifici della ricerca
1. Il fungo Sclerotium rolfsii rimuove efficacemente le proteine del vino e del
mosto, grazie soprattutto alla capacità di adsorbimento dello scleroglucano,
polisaccaride extracellulare prodotto dal fungo
KDa
97,4
66,2
45,0
Rimozione di proteine su vino IM
Effetto dello
scleorglucano sul
contenuto proteico
nei vini bianchi
(Incrocio Manzoni
Bianco)
31,0
14,4
25.00
Giorni di coltura
20.00
mg/kg
Soggetti partecipanti: Dip. Territorio e sistemi Agro-Forestali 1, Dipartimento, Dip. di Biotecnologie
Agrarie 2, Università degli Studi di Padova; Cantina Villa Sandi, Crocetta del Montello (TV).
21,5
media anni 2005-2006
15.00
Responsabili scientifici: Favaron F. 1 e Curioni A. 2
Collaboratori: Marangon M., Vincenzi S., Raiola A., Sella L., Odorizzi S., Giacomello F.,
Lucchetta M., Garbin M.
A
B
C
10.00
5.00
Fig.2: Gli esperimenti di infezione artificiale di
0.00
peronospora hanno evidenziato diversa una risposta
delle varietà analizzate. Corbinella e Corbinona sono
risultate le varietà piu’ suscettibili, mostrando un’elevata
sporulazione (indice da 9 a 10), Marzemina Bianca e
Fig.1: contenuto medio di resveratrolo Pattaresca le più resistenti (indice 3 e 2
In foto sono visibili differenze
nelle bacche a maturazione (anni 2005- rispettivamente).
2006) nelle diverse varietà analizzate. nell’intensità di sporulazione tra Corbinella (A), Gatta
(B) e Marzemina Bianca (C ) a 6dpi.
Fig.3: I prodotti di PCR sono
stati sequenziati e assemblati
tramite ChromasPro. In figura è
visibile
l’assemblamento
di
prodotti di PCR overlapping.
Possibili ricadute in termini di mercato
I risultati ottenuti, pur essendo direttamente rivolti a valorizzare le tipicità delle
produzioni vitivinicole del comprensorio Euganeo, sono applicabili anche ad altre
realtà del settore. Questi primi risultati sembrano indicare una relazione positiva
tra capacità di sintetizzare stilbeni e resistenza a peronospora. L’individuazione, tra
i vitigni autoctoni, di alcune varietà ad elevati contenuti di resveratrolo nella bacca
può portare ad una loro immediata valorizzazione, sia enologica che per la produzione
di prodotti nutraceutici. Alcuni vitigni, qualora venga confermata la buona tolleranza
alle infezioni fungine, adeguatamente valorizzati, potranno consentire, attraverso la
riduzione dei trattamenti fitosanitari, una pratica agricola più rispettosa
dell’ambiente.
400
Proteine (mg/L)
Az. Agr. Dominio di Bagnoli
Az. Agr. Salvan Urbano
300
200
100
0
0
5
10
15
Scleroglucano (mg/ml)
0
2
4
6
8
2. Individuata attività proteolitica
prodotta da Sclerotinia minor che
risulta efficace nel degradare le
KDa
proteine del vino. 97,4
66,2
45,0
Proteine residue nel
mezzo di coltura di
S. minor
31,0
3. I geni codificanti una aspartil
proteasi e una proteasi acidica di S.
minor sono stati clonati e inseriti nel
vettore di espressione del lievito
Pichia pastoris.
L’espressione delle
proteasi è in corso.
21,5
14,4
Giorni di coltura 0
2
4
6
8
Possibili ricadute in termini di mercato
La stabilizzazione dei vini bianchi è normalmente effettuata utilizzando la bentonite.
Nella situazione produttiva della regione Veneto, il costo annuo medio di questo
trattamento è stimato in circa 14 milioni di €. Il trattamento comporta perdite di
prodotto, aumento di lavorazione, necessità di smaltimento dei residui e un
peggioramento delle caratteristiche aromatiche del vino. Perfezionando i due
meccanismi di rimozione delle proteine qui individuati si potranno ottenere
miglioramenti qualitativi del prodotto e benefici economici e di mercato.