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

HEATGRASS - Tolerance to HEAT stress induced by climate change in the seaGRASS Posidonia oceanica

Sommario

Il cambiamento climatico è in aumento nella frequenza e intensità di eventi estremi di calore durante l’estate. Ondate di calore stanno aumentando la stratificazione termica delle acque del Mar Mediterraneo, con conseguenze drammatiche per gli ecosistemi costieri. Come conseguenza di queste onde di calore, è stato recentemente previsto che le praterie di Posidonia oceanica potrebbe essere funzionalmente estinte entro la metà di questo secolo. Tuttavia, non esistono testimonianze di questo rapporto di causa-effetto e quasi nulla si sa circa la capacità di tolleranza di questa fanerogama al riscaldamento. Vi è, quindi, l'urgente necessità di determinare la resilienza e la capacità di acclimatazione della specie per la conservazione di questi preziosi ecosistemi, e per le funzioni ed i servizi che questi forniscono. L'obiettivo generale di questa ricerca è di scoprire come gli eventi sporadici di calore estremo incideranno sulle praterie di P. oceanica, e di prevedere come queste risponderanno sotto gli effetti del cambiamento climatico, lungo le coste del Mediterraneo europeo. A tal fine, il presente progetto si baserà su sperimentazione in mesocosmo e combinerà trascrittomica con approcci ecofisiologici per un'analisi comparata delle piante da regimi termici contrastanti. I principali obiettivi specifici sono: i) determinare e analizzare con un approccio integrato le risposte di stress ed i meccanismi di tolleranza di P. oceanica ed il recupero da un'ondata di calore simulata, ii) identificare i geni specifici associati con la tolleranza e la capacità di recupero della specie a stress da calore, iii) confrontare se genotipi da profondità termicamente contrastanti di una stessa popolazione differiscono nella loro tolleranza e resistenza al riscaldamento, e iv) confrontare se le popolazioni da località termicamente contrastanti differiscono nella loro tolleranza e resistenza al riscaldamento. I risultati rappresenteranno un contributo nuovo e sostanziale alla capacità della specie di adattarsi al riscaldamento globale, particolarmente utile per adottare decisioni nelle politiche di gestione e conservazione.

Ruolo SZN

Coordinatore del progetto ed istituto ospitante

Durata

7/2015-6/2016

P. I.

Gabriele Procaccini

Istituzione finanziatrice

EU, FP7-PEOPLE-2013-IEF

Contributo alla SZN

€ 249,242.80

HighGrass - High-C_O2 effects on seagrass photosynthetic ecophysiology

Sommario

La concentrazione atmosferica di C_O2 è in forte aumento dall'inizio dell'era industriale. Gli oceani sono responsabili per assorbire circa il 25% della C_O2 di origine antropica emessa nell'atmosfera, ma in questo processo la chimica dell'acqua del mare si sta alterando, con l'aumento del carbonio inorganico disciolto totale (Ci) e la diminuzione del pH. Allo stato attuale, molto poco si sa sugli effetti potenziali che questi cambiamenti possono avere sulla biologia ed ecologia delle piante marine, nonostante il fatto che queste costituiscono  ecosistemi che sono tra i più produttivi dell’ambiente marino, con una grande importanza ecologica ed economica (Costanza et al. 1997). Un grande impatto è probabile che si verifichi a livello di acquisizione di carbonio fotosintetico. Allo stato attuale, grandi incertezze persistono in relazione al funzionamento dei processi fondamentali di raccolta della luce ed all'acquisizione di carbonio in piante marine. Gran parte di queste lacune sono legate al fatto che, sebbene le fanerogame sono angiosperme, alcuni dei meccanismi fisiologici e vie di captazione della luce ed acquisizione di carbonio non sono identiche a quelle che si trovano nelle loro controparti terrestri, né a quelli utilizzati da macroalghe che abitano ambienti acquatici simili. Pertanto, una comprensione globale del funzionamento di questi meccanismi è un pre-requisito per ulteriori ricerche finalizzate a prevedere gli effetti di un ambiente ad alta C_O2 su fisiologia, produttività, distribuzione e funzione degli ecosistemi a fanerogame. Mentre si ritiene comunemente che i tassi fotosintetici delle seagrasses risponderanno positivamente a uno scenario ad alta C_O2 (Hellblom et al. 2001), i pochi studi pubblicati su questo argomento non sono consensuali, mostrando risposte diverse e mancano approfondimenti fisiologici per i risultati osservati. D'altra parte, gli studi condotti nelle emissioni naturali di C_O2 hanno rivelato che le fanerogame sono adattatate a vivere sotto i livelli permanentemente elevati di C_O2 (Hall-Spencer et al. 2008) e sono in grado di sfruttare C_O2 di origine vulcanica (Vizzini et al. 2010). Tuttavia, le informazioni disponibili sugli effetti di un rilascio continuo di C_O2 sulla produttività delle piante sono scarse. Il primo passo nella nostra ricerca sarà quello di risolvere le lacune critiche di conoscenza per quanto riguarda il funzionamento dei processi fisiologici fondamentali di raccolta della luce e l'acquisizione di carbonio a fanerogame marine. Il passo successivo sarà quello di determinare, in condizioni controllate in mesocosmo, gli effetti a breve e lungo termine di esposizione ad elevata C_O2 sul funzionamento di questi due processi. Infine, studieremo come piante che crescono in prossimità di siti naturali ad alta C_O2 si sono adattate a tali condizioni, in condizioni di alta e di scarsa illuminazione. Per far fronte a questa serie di obiettivi, useremo una combinazione innovativa di strumenti ecofisiologici, accoppiato a tecniche di genomica e proteomica in un approccio multilivello, dai geni al livello dell’intero ecosistema.

Ruolo SZN

Istituzione partecipante per la caratterizzazione genetica di piante 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; University of Palermo, Italy; University of Calabria, Italy

Durata

2013-2014

P. I.

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

Istituzione finanziatrice

Ministerio da Ciencia, Tecnologia e Ensino Superior - Portugal

IRMA: Implementazione e connessione Remota di una piattaforma per il monitoraggio in tempo reale di microorganismi MArini

Finanziato con Decreto MIUR del 26-3-2014
Responsabile Scientifico Raffaella Casotti

Questo progetto propone di utilizzare un prototipo per la colorazione automatica ed in continuo di batteri per il monitoraggio in situ ad alta frequenza (diverse volte al giorno, fino a ogni 30 min). Tale strumento andrà ad integrare gli strumenti già disponibili alla SZN per il monitoraggio di microorganismi fotosintetici, permettendo la definizione a stretta scala temporale e spaziale del comparto microbico. Si studierà la fattibilità di uso su battelli di campionamento, anche senza supervisione tecnica e, a lungo termine, su boe di monitoraggio. I dati prodotti forniranno utili informazioni sulla variabilità temporale a scala molto ridotta della dinamica microbica in diversi siti costieri. Il prodotto finale sarà un dimostratore di stazione di monitoraggio multiparametrica che trasmetta dati ambientali di diversa origine in tempo reale, operata da remoto, contribuendo alla realizzazione un sistema di allerta precoce per il rischio ambientale

Il nostro ruolo nel progetto è di Coordinare le azioni e di testare calibrare e validare il prototipo

Partners: SZN, CytoBuoy bv (Olanda, George Dubelaar), Eawag (Svizzera, Frederick Hammes), CNRS- MIO (Francia, Gérald Grégori, Melilotus Thyssen, Michel Denis), INGV (Italia, Giovanni Iannaccone, Sergio Guardato)

PALEOPARK – Seagrass palaeo-records as a tool for the evaluation, diagnosis and prognosis of the evolution of species, communities, and processes in Spanish insular National Parks

Sommario

Le variazione negli ecosistemi avvengono a più scale spaziali e temporali. La discriminazioni tra i reali cambiamenti di stato, i cicli e le tendenze, è spesso difficile o impossibile senza l'adeguata prospettiva temporale. Per questo motivo, lunghe,  dettagliate ed affidabili serie di dati di importanti variabili funzionali e strutturali degli ecosistemi, sono una priorità centrale per la gestione delle risorse naturali. I programmi di monitoraggio a lungo termine sono in grado di fornire informazioni dettagliate e di alta qualità, ma a causa della loro costosa attuazione sono spesso negati dalle amministrazioni o drasticamente limitati ad alcune variabili. Le moderne tecniche di paleo-ricostruzione sono in grado di fornire una straordinaria ricchezza di informazioni qualitative e quantitative sulle caratteristiche ambientali e biologiche degli ecosistemi lungo lunghi periodi di tempo e con notevole risoluzione temporale. Le alte densità di popolazione umana lungo le coste di tutto il mondo, costituiscono una costante fonte di impatto sugli ambienti costieri. Le paleo-ricostruzioni sono in grado di fornire preziose informazioni sui questi impatti e sulle risposte degli ecosistemi. Eccezionalmente, è stato trovato che le praterie di Posidonia oceanica, endemiche del Mediterraneo possono conservare un record significativo del passato della storia naturale delle nostre coste. All'interno dei suoi depositi sedimentari altamente anossici simili a torba, la prateria memorizza informazioni per gli ultimi ca. 6000 anni con risoluzione variabile da 1 a 10 yr cm-1. Gli unici altri ambienti in cui si possono trovare adeguate paleo-record sono lagune costiere. La condizione protetta di questi sistemi, spesso colonizzati da specie del genere Zostera, consente l'istituzione di registri cronologici sedimentari coerenti a causa dell’ idrodinamismo relativamente basso. E’ stato trovato che il sedimento organico di Posidonia contiene una notevole quantità di carbonio in forma organica. In un pianeta che si surriscalda, la conservazione e la valorizzazione di efficienti depositi di carbonio i è diventata una priorità nell’ottica di compensare l'aumento della C_O2 atmosferica.
Questo progetto si propone 1. di approfittare di questi paleo-record come uno strumento per caratterizzare l'evoluzione, lo stato di salute e la prognosi, di specie, comunità e processi influenzati da forte antropizzazione e da altri importanti fattori di stress ambientali, in Parchi Nazionali (Illas Atlantiche e Cabrera Arcipelaghi Marittimo-Terrestre Parchi Nazionali) insulare spagnoli, e 2. di valutare e apprezzare economicamente gli stock di carbonio ed i flussi associati ai resti sedimentari di P. oceanica. Entrambi gli obiettivi utilizzano lo stesso 'oggetto' di studio e condividono esattamente la stessa metodologia. Gli obiettivi saranno raggiunti con la partecipazione di un consorzio internazionale di una dozzina di gruppi di ricerca che studieranno aspetti geologici, chimici, micropaleontologici, molecolari, genetici, palinologici, e proxy isotopici, insieme alle informazioni archeologiche e storiche. Questi proxy forniranno, fra le altre, informazioni sui livelli di base (pre-antropici) degli ecosistemi, sui ruoli relativi di impatti umani e naturali, sui modelli di evoluzione degli ecosistemi (cicli, eventi estremi, e tendenze), o sulla quantificazione degli effetti di aumento di C_O2 (riscaldamento della superficie del mare e acidificazione).

Ruolo SZN

Istituzione partecipante per l’analisi di DNA fossile e sub-fossile.

Partners

CSIC, Spain; University of Barcelona, Spain; Universidad Autónoma de Barcelona, Spain; University of Santiago de Compostela, Spain; University Politécnica de Cataluña, Spain; Brunel University, UK; SZN, Italy; University of Western Australia, Australia; NIOZ, The Netherlands; Institut Català d’Arqueologia Clàssic, Spain

Durata

2015-2017

P. I.

Gabriele Procaccini
Coordinatore del progetto: Miguel Ángel Mateo Mínguez (CEAB-CSIC, Spain)

Istituzione finanziatrice

Ministerio de Agricultura, Alimentacion y Medio Ambiente - Spain

RECCAM - Seagrass Meadows resilience to global warming: an analysis based on responses at  ecophysiological, population and ecosystem levels

Sommario

Il cambiamento climatico dovrebbe causare alterazioni significative nel contesto globale, con effetti chiari e specifici negli oceani. Il Mar Mediterraneo è un ottimo modello per lo studio di tali effetti sugli ecosistemi marini. Praterie di seagrasses, ed in particolare quelli dominati da Posidonia oceanica e Cymodocea nodosa, sono tra gli habitat più minacciati del Mediterraneo. Questo progetto ha lo scopo di contribuire alla comprensione dei principali meccanismi di risposta di questi habitat chiave al riscaldamento globale, probabilmente la componente principale del cambiamento climatico. A tal fine, vengono perseguiti tre approcci, alcuni relativamente inesplorati ma cruciali per ottenere una conoscenza adeguata degli impatti di temperatura in aumento. In primo luogo, studieremo la tolleranza fisiologica delle specie di fanerogame marine mediterranee a stress termico. In secondo luogo, valuteremo l'effetto di riscaldamento sull’erbivorismo. In terzo luogo, analizzeremo le interazioni tra cambiamento climatico e altri fattori di stress, in particolare l'eutrofizzazione ed i disturbi meccanici.

Ruolo SZN

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

Partners

University of Barcelona, Spain; Spanish Oceanographic Institute (IEO), Spain; Stazione Zoologica Anton Dohrn, Italy; CSIC-CEAB, Spain

Durata

2014-2016

P. I.

Gabriele Procaccini 
Project coordinator: Javier Romero Martinengo (University of Barcelona, Spain)

Istituzione finanziatrice

Ministerio de Economía y Competitividad (MINECO) - Spain

Contributo alla SZN

€ 16.000

Finanziato dal Programma Operativo ENPI CBC Mediterranean Sea Basin 2007/2013 dell’Unione Europea
Responsabile Scientifico Raffaella Casotti

Il progetto è indirizzato a fornire il necessario sostegno tecnico e organizzativo, soprattutto alle piccole e medie imprese (esistenti e potenziali) che operano nel settore agro-alimentare e in altri settori tradizionali del turismo, per la promozione di azioni coordinate volte ad aumentare la quota dei proventi del turismo che avvantaggia le economie dei paesi del Mediterraneo. Il risultato principale del progetto riguarda la creazione di nuove attività imprenditoriali legate al turismo sostenibile in quattro aree costiere dotate di notevoli risorse naturali e culturali e il potenziamento di alleanze di imprese attraverso l'adozione di un approccio di gestione pubblica/privata, standard di qualità e incentivare sistemi in cui sono accoppiati gli obiettivi di sviluppo economico con la protezione e la valorizzazione del patrimonio naturale/culturale.
Inoltre, il progetto creerà una rete internazionale di destinazioni  di turismo costiero sostenibile nel bacino del Mar Mediterraneo come luogo per lo sviluppo di metodologie comuni durante l’attuazione del progetto e nel lungo periodo quali il monitoraggio e la piattaforma promozionale partecipata da utilizzatori locali, nazionali e scientifici e aperto ai nuovi soggetti, che potrebbe stimolare ulteriori sviluppi di turismo costiero sostenibile sulla rotta del Mediterraneo.

Siamo partner del progetto ed il nostro ruolo è di creare il sistema di monitoraggio dei tre siti al fine di a) fornire dati in tempo reale sulle condizioni ambientali b) sensibilizzare i visitatori alle tematiche ambientali, diffondendo la cultura sceintifica anche attraverso azioni di "citizen science" c) formare gli operatori turistici affinchè siano coscienti del valore ambientale dei loro siti e partecipino alla loro valorizzazione e conservazione

Partners: il Ministero dei beni e delle attività culturali e del turismo (Coordinatore), la Penisola di Sinis (Sardegna), la Stazione Zoologica Anton Dohrm, la municipalità di Mahdia (Tunisia) e l’Istituto Nazionale di Scienze Marine e Tecnologia della Tunisia, la Al-Balqa Applied University e l’Area Marina protetta di Aqaba (Giordania)

Multidisciplinarity training in evo-devo and neurobiology of marine animal models

Summary

Neptune is a multidisciplinary training network in evo-devo and neurobiology of marine animal models. Through the use of advanced methods of genetic analysis and imaging technologies, Neptune aims at solving an array of important questions in the evolution, development, neurobiology and ecology of marine invertebrates.
Neptune is training a new generation of young researchers by combining the strengths of modern technologies with a real understanding of traditional approaches. The Neptune consortium involves seven academic institutions and one industrial partner that will provide Neptune fellows with expertise, specialized equipment and training on a wide range of approaches and methodologies incorporated in evolutionary developmental biology and marine neurobiology.

What we do

We are one of the seven partners and are contributing to the WP "Evolution of sensory systems" by studying photoreceptor evolution in echinoderms and hemichordates (Ambulacraria).

Partners

European Molecular Biology Laboratory, Heidelberg - DE; Stazione Zoologica Anton Dohrn, Napoli – IT; Uppsala University, Uppsala – SE; Max Plank Institute for Developmental Biology, Tübigen – DE; University College London, London – UK; Sars International Center for Marine Molecular Biology, Bergen – NO; Centre National de la Recherche Scientifique, Villefranches sur mer, Lion - FR; Associate industrial partner: ZEISS.

Research Area

Organismal Biology

Project Lifetime

March 2013 to February 2017

SZN Role

Partner

Principal Investigator

Maria I. Arnone

Funding Institution

European Commission, FP7 Call for Proposal: FP7-PEOPLE-2012-ITN
Marie Curie Action - Initial Training Network (ITN)
Grant no. 317172

Contribution to SZN

€302.697,45 (EU contribution)

Dedicated website

http://neptune-itn.eu

Media - Pictures

Neptune facebook group

Publications

Valero-Gracia A, Petrone L, Oliveri P, Nilsson DE, Arnone MI. Non-directional Photoreceptors in the Pluteus of Strongylocentrotus purpuratus Frontiers in Ecology and Evolution (2016) 4, 127.

D’Aniello S, Delroisse J, Valero-Gracia A, Lowe EK, Byrne M, Cannon JT, Halanych KM, Elphick MR, Mallefet J, Kaul-Strehlow S, Lowe CJ, Flammang P, Ullrich-Lüter E, Wanninger A and Arnone MI (2015). Opsin evolution in the Ambulacraria. Marine Genomics, 24: 177-183.

Ullrich-Lüter E, D’Aniello S and Arnone MI (2013). C-opsin expressing photoreceptors in echinoderms. Integr Comp Biol 53: 27-38.

Peterson KJ, Su Y-H, Arnone MI, Swalla B, and King B (2013). microRNAs Support the Monophyly of Enteropneust Hemichordates. J Exp Zool B Mol Dev Evol 320: 368-374.

Meet the team

Maria I. Arnone, primo ricercatore
Alberto Valero Gracia, PhD student

Gut patterning and PANcreas development in evolution and disease: a TRAnsCriptomic approach

Summary

Many genes that have been shown to cause diseases were originally identified because of their role in embryonic development, but were subsequently shown to be also important in the postnatal control of cell growth and differentiation. This is the case of many transcription factors (TF) among which the ParaHox gene Xlox, whose mammalian homolog, Pdx1, is well known for its role in specification of the pancreas, and subsequent formation and maintenance of pancreatic beta-cells. Pdx1 is a causal factor in the development of diabetes, wherein there is a deficiency in insulin production of beta-cells within the pancreas. Moreover, mis-expression of Pdx1 is commonly seen in intestinal disorders such as Crohn’s disease. Here we propose to combine analyses in the highly simple but phylogenetically relevant sea urchin embryo and sea star embryo models with developmentally targeted mouse transcriptome data to characterize regulatory connections that are downstream of the disease-related Xlox/Pdx1 transcription factor.

What we do

We are coordinator of the project and Operating unit SZN and will perform all manipulations and analyses in sea urchin and sea star embryos and all bioinformatic analyses and evolutionary comparisons.

Partners

Stazione Zoologica Anton Dohrn, Napoli; Laboratorio di Medicina Molecolare e Genomica, Università degli Studi di Salerno.

Research Area

Organismal Biology

Project Lifetime

April 2014 to December 2015

SZN Role

Coordinator

Principal Investigator

Maria I. Arnone

Funding Institution

MIUR Progetti Premiali (DLGS 213/99)

Contribution to SZN

€169.143,00 (MIUR contribution)

Publications

Annunziata R and Arnone MI (2014). A dynamic network of regulatory interactions explains ParaHox gene control of gut patterning in the sea urchin embryo. Development 141: 2462-72.

Perillo M, Wang YJ, Leach SD and Arnone MI. Specification and differentiation of pancreatic, acinar-like cells in the sea urchin embryo and larva. Submitted to Development.

Meet the team

Maria I. Arnone, primo ricercatore
Rossella Annunziata, postdoc
Claudia Cuomo, PhD student
Elijah Lowe, postdoc

Marie Curie Career Integration Grant (FP7-PEOPLE-2011-CIG)

Summary

The main interest of the project is to study the Nitric Oxide Synthase (NOS) family evolution and its regulation during amphioxus development. In the framework of the project, setting-up an amphioxus facility at the SZN was a priority of national interest, representing the first Italian laboratory working with live amphioxus embryos on demand.
Since Furchgott, Ignarro and Murad won the Nobel Prize in Medicine or Physiology in 1998 for their breakthrough work on the role of nitric oxide (NO) as a multifunctional signaling molecule, many reports have shown the seemingly limitless range of body functions controlled by this compound. To manipulate the endogenous NO level for therapeutic benefits using NOS gene therapy is essential to understand the physiological and developmental functions of different NOS isoforms (nNOS, iNOS, eNOS). Due to their extensive conservation over evolutionary time, one would expect greater differences and structural changes in NOS genes than that we have observed (Andreakis 2011), reflecting the very ancient and essential nature of Nitric Oxide biological pathways.
Surprisingly, a single molecule, identical in all living animals, can fulfil a huge range of different functions. This suggests that differences in the regulation of NOS enzymes expression are key in explaining their functional diversification, functional novelties and degree of complexity.

What we do

We use as animal model system the cephalochordate amphioxus Branchiostoma lanceolatum, from the Gulf of Napoli (Italy) and from Banyuls-sur-Mer (France), with comparative and multidisciplinary approaches in the field of Evolutionary and Developmental Biology (Evo-Devo). The primary aim of this project is to perform a detailed study of the duplicated set of NOS genes during amphioxus development, trying to establish the basic primary NOS roles that are evolutionary conserved in chordates.

Partners

Stazione Zoologica Anton Dohrn, Napoli.

Research Area

Organismal Biology

Project Lifetime

August 2011 to July 2015

SZN Role

Coordinator

Principal Investigator

Salvatore D’Aniello

Funding Institution

European Commission, FP7 Call for Proposal: FP7-PEOPLE-2011-CIG
Grant no. 293871

Contribution to SZN

€100.000 (EU contribution)

Dedicated website

http://cordis.europa.eu/project/rcn/99685_en.html

Publications

Coppola U, Annona G, D’Aniello S* and Ristoratore F* (2015). Rab32/38 duplicated genes in chordate pigmentation: an evolutionary perspective BMC Evolutionary Biology, under review.

Annona G, Holland ND* and D’Aniello S* (2015). Evolution of the notochord. EvoDevo, in press.

Anishchenko E and D’Aniello S* (2015). Tunicate neurogenesis: the case of the SoxB2 missing CNE. Mathematical Models in Biology (Springer), in press.

Vassalli QA, Anishchenko E, Caputi L, Sordino P, D'Aniello S* and Locascio A* (2015). Regulatory elements retained during chordate evolution: Coming across tunicates. Genesis 53: 66-81.

Pascual-Anaya J, D’Aniello S, Kuratani S and Garcia-Fernàndez J (2013). Evolution of the Hox clusters in deuterostomes. BMC Developmental Biology 13: 26.

Meet the team

Salvatore D’Aniello, Ricercatore    
Evgeniya Anishchenko, post-doc
Giovanni Annona, post-doc
Filomena Caccavale, PhD student