1. Valutazione metodologie analitiche per la determinazione
della qualità fisiologica (vigore) delle sementi a fini predittivi
della performance di campo, per la determinazione della
conservabilità e per evidenziare danni fisici causati da operazioni
di raccolta e selezione meccanica.
2. Studio del ruolo di meccanismi di detossificazione e di
protezione da stress ossidativo del seme contro il deterioramento
del seme.
3. Verifica delle possibilità di applicazione di approcci
molecolari nell'analisi delle relazioni tra genotipi per
l'accertamento dei requisiti di Distinguibilità Uniformità e
Stabilità (DUS) e per l'identificazione di varietà Essenzialmente
Derivate (EDV).
4. Sviluppo e valutazione di metodiche analitiche per il
rilevamento e la quantificazione di organismi geneticamente
modificati (OGM) in sementi convenzionali.
5. Sviluppo di nuovi approcci analitici alla valutazione della
purezza genetica di varietà geneticamente modificate.
6. Messa a punto di procedure analitiche ad elevata efficienza per
la determinazione dell'identità e purezza varietale e della
tracciabilità in sementi e prodotti agricoli, e per la
selezione assistita da marcatori.
1. La semina anticipata è una pratica largamente utilizzata
nelle colture primaverili, in particolare nel mais, e richiede
l'utilizzo di sementi di elevato vigore capaci di garantire una
emergenza rapida ed uniforme anche in condizioni sub-ottimali. In
altre specie, come per esempio molte orticole, sementi dotate di
elevata prontezza ed uniformità di germinazione sono richieste
dall'industria vivaistica. Infine molte delle manipolazioni cui il
seme va incontro, dal momento della raccolta, possono essere causa
di danni anche gravi, con conseguenti fenomeni di deterioramento.
L'industria sementiera ha bisogno di metodiche analitiche capaci di
predire la performance del seme nelle diverse condizioni di
utilizzo e che in generale siano indicative della qualità
fisologica del seme. La ricerca è mirata ad identificare le
metodiche analitiche più idonee per la determinazione del vigore in
mais e in diverse specie orticole. Per queste specie si è valutata
la possibilità di applicare tali metodiche analitiche per il
monitoraggio dei danni meccanici causati alle sementi nelle
operazioni di raccolta e selezione presso gli stabilimenti
sementieri.
2. Studio del ruolo di meccanismi di detossificazione e di
protezione da stress ossidativo del seme contro il deterioramento
del seme. Durante la conservazione i semi ortodossi perdono
progressivamente la vitalità a causa di variazioni strutturali e
biochimiche, quali la perdita di integrità delle membrane e i danni
a proteine ed acidi nucleici. L'accumulo di radicali liberi (ROS)è
ritenuta, insieme con la perdita di efficienza da parte dei
meccanismi di difesa antiossidante, la causa principale di
deterioramento del seme. Le proteine della tarda embriogenesi
(LEA) sono coinvolte nella protezione delle strutture cellulari e
della corretta conformazione delle macromolecole, rendendo il seme
capace di tollerare i danni che possono avvenire sia durante la
conservazione che con l reidratazione. Altri meccanismi comportano
la riparazione dei danni alle macromolecole, in particolare al DNA
ed alle proteine. Lo scopo di questa ricerca è di condurre una
caratterizzazione genetica e fisiologica di una collezione di
germoplasma di girasole al fine di mettere in luce alcuni dei
meccanismi coinvolti nella tolleranza al deterioramento del
seme.
3. Nei paesi dell'UE una varietà vegetale , per poter essere
commercializzata, deve essere iscritta ad un registro nazionale. A
tal fine devono per essa devono essere accertati requisiti di
Distinguibilità Uniformità e Stabilità (DUS), necessari anche
qualora il costitutore voglia proteggere la varietà mediante
brevetto nazionale o privativa comunitaria. Tali requisiti sono
accertati mediante sperimentazioni biennali di campo, mediante
valutazione di caratteristiche morfo-fisiologiche stabilite
dall'Ufficio Comunitario delle Varietà Vegetali. I principali
limiti di questo sistema risiedono negli elevati costi delle
sperimentazioni di campo, nelle difficoltà che spesso si incontrano
nella valutazione della distinguibilità su base morfologica
(varietà diverse giudicate come la medesima o accessioni della
stessa varietà giudicate di varietà distinte), nei lunghi tempi di
prova ed in una certa inefficienza che no garntiscono una
sufficiente tutela sia dell'utilizzatore di sementi che dello
stesso costitutore delle varietà. In particolare a proposito di
quest'ultimo aspetto, le tecnologie oggi disponibili (mutagenesi,
reincrocio assistito da marcatori, trasformazione genetica)
consentono il rapido sviluppo a partire da varietà pre-esistenti di
nuove varietà derivate che differiscono leggermente dalle prime a
livello morfologico, mentre risultano sostanzialmente identiche
alle stesse dal punto di vista genetico (varietà essenzialmente
derivate, EDV). I marcatori molecolari consentono di evidenziare in
maniera accurata le relazioni genetiche tra varietà. La ricerca in
corso è mirata a valutare le possibilità di impiego dei tali
marcatori negli accertamenti dei requisiti DUS e per
l'identificazione di casi di sospetta essenziale derivazione.
4. In Europa, come anche in altri paesi, la presenza accidentale
di OGM in alimenti e mangimi è oggetto di norme particolari. Mentre
la presenza di eventi non autorizzati è in pratica già sufficiente
per impedire la commercializzazione di un determinato prodotto, i
prodotti contenenti OGM autorizzati sopra la soglia dello 0,9%
possono essere commercializzati, ma devono essere etichettati come
tali se l'accidentalità della contaminazione può essere dimostrata.
(Per le sementi non esistono al momento norme specifiche riguardo
la presenza accidentale nel lotti convenzionali e non sono ancora
state fissate le relative soglie). L'applicazione di queste regole
richiede la disponibilità di metodiche per il rilevamento,
l'identificazione e la quantificazione di OGM. Mentre il semplice
rilevamento dei contaminanti è relativamente semplice, la loro
quantificazione risulta decisamente più problematica. Una completa
valutazione delle possibili fonti di variabilità nella
quantificazione può fornire utili indicazioni per sviluppare
procedure analitiche capaci di produrre stime precise ed accurate
del contenuto in OGM.
5. Nel mondo le colture transgeniche hanno superato 100 milioni
di ha, concentrati soprattutto negli USA, Argentina e Brasile. La
caratteristica prevalente è la tolleranza agli erbicidi, con le
varietà din soia tolleranti il glifosate coltivate su circa la metà
della superficie globale a transgenico. L'impiego di questa
tecnologia richiede seme con un elevato livello di purezza
(normalmente oltre il 98%). Per questo motivo le ditte sementiere
conducono controlli di qualità a tappeto, consistenti in biosaggi,
immunosaggi o saggi PCR applicati su singoli semi. Noi abbiamo
sviluppato un un nuovo saggio quantitativo con PCR real time per
determinare la purezza della caratteristica che può essere
applicata a campioni costituiti da bulk di individui. Il suo
sviluppo ha richiesto la caratterizzazione del sito di inserzione
del transgene e la progettazione di un saggio per determinare la
purezza della soia tollerante il glifosate. In principio questo
approccio potrebbe essere applicato con successo a qualsiasi evento
transgenico e potrebbe rappresentare uno strumento importante per
le applicazioni biotecnologiche in agricoltura.
6. Per utilizzare al meglio nella produzione agricola i
risultati conseguiti mediante le procedure tradizionali e quelle
più innovative del miglioramento genetico occorre disporre di
sistemi di identificazione varietale che possano essere applicati
in tutte le fasi della filiera, dalle sementi al prodotto
trasformato. Al momento attuale i marcatori molecolari
microsatellite (SSR) sono riconosciuti come lo strumento più idoneo
ai fini della caratterizzazione varietale, tuttavia le metodiche
correntemente utilizzate per la loro analisi sono piuttosto
laboriose e costose. Vi è quindi la necessità di disporre di
procedure analitiche ad elevata efficienza, più economiche e che
possano essere applicate di routine anche a prodotti trasformati.
Si è intrapreso quindi un programma di ricerca volto allo sviluppo
di sistemi di analisi efficienti per l'identificazione varietale
mediante SSR in frumento duro, frumento tenero e riso. In altre
specie (girasole, pomodoro, melone e cetriolo) tali sistemi di
marcatori potranno risultare moltoutili anche per il controllo
della purezza di varietà ibride F1.
