PON01_00117 Antigeni e Adiuvanti per Vaccini e Immunoterapia

Capofila

Novartis Vaccines & Diagnostics srl

Durata

36 mesi

Parole chiave

Biotecnologie, salute umana, microalghe

ERC sectors

LS7_3, LS6_11, LS7_9

Sintesi del progetto

I benefici terapeutici di una stimolazione del sistema immunitario innato sono ampiamente documentati. Molte sostanze di origine naturale, comprese alcune molecole lipidiche o glicolipidiche sono capaci di stimolare vari componenti cellulari del sistema immunitario innato. Pertanto metaboliti a basso peso molecolare o componenti lipidici di estratti di microorganismi marini eucariotici potrebbero  avere proprietà stimolanti su cellule immunitarie innate e agire come adiuvanti o immunomodulatori.
L’approccio innovativo proposto in questo progetto si basa su un partenariato pubblico-privato di assoluta avanguardia e appartenente in maniera prevalente ad Aree di Convergenza (Sicilia, Calabria e Campania).
Il progetto si prefigge di raggiungere tre importanti traguardi: 1. Lo sviluppo di vaccini innovativi per infezioni batteriche e virali 2. La messa a punto di nuove molecole ad azione adiuvante e lo studio del meccanismo di azione di quelle già utilizzate 3. Lo sviluppo di nuovi vettori virali più efficaci e sicuri per la realizzazione di nuovi vaccini.
Il ruolo della Stazione Zoologica nel progetto è quello di identificare e coltivare specie di microalghe marine che mostrano attività come vaccini o adiuvanti.

Descrizione delle attività

Il progetto si articolerà lungo i seguenti Obiettivi Realizzativi (OR):
OR 1. Identificazione di candidati antigenici per lo sviluppo di potenziali vaccini contro Streptococcus pneumoniae, Clostridium difficile, Escherichia coli patogeni, HCMV
OR 2. Identificazione di nuovi adiuvanti ed analisi del meccanismo di azione di adiuvanti conosciuti
OR 3. Identificazione e validazione di nuovi vettori Adenovirus e MVA e Virus Like Particles da utilizzare come potenziali vaccini contro malattie infettive (HCMV, Malaria, Influenza, RSV, etc)
La Stazione Zoologica partecipa all’attività 2.1  
Attività 2.1. Identificazione di nuovi composti naturali con attività immunomodulante e adiuvante da microalghe marine
ed in particolare alla sub-attività:
RI 2.1.1. Preparazione di estratti e frazioni da microalghe, isolamento ed identificazione delle sostanze con proprietà immunoregolatrici.
Poiché è già dimostrato che gli estratti di organismi marini contengono sostanze immunoregolatrici (per esempio l’alfa galoctoside ceramide, capace di stimolare le cellule NKT) e lipidi diversi da quelli presenti nell’uomo, lo studio proposto in questo progetto mira non solo ad identificare nuove molecole in grado di interagire con il sistema immunitario, ma anche ad individuare composti per formulazioni terapeutiche, ad esempio come composti adiuvanti per vaccini.  A tal scopo il gruppo della dr. Ianora preparerà pellet di microalghe per l’isolamento e l’identificazione delle sostanze con proprietà immunoregolatrici potenzialmente presenti. Le frazioni verranno saggiate per la loro capacità di attivazione di varie cellule e recettori del sistema immunitario innato. Lo studio verrà effettuato in collaborazione con IBB-CNR (terzo affidatario SZN) farà da supporto alla caratterizzazione dei vari componenti attivi mediante l’uso di tecniche di NMR.

Time chart

Risultati attesi

Ottenimento di almeno un nuovo composto naturale con attività immunostimolante e adiuvante derivato da microalghe marine.

Tab 1 Costi

Tab 2 Personale SZN

PON01_02093 Studio di nuove tecnologie e piattaforme tecnologiche per il miglioramento di processi produttivi di principi attivi farmaceutici di interesse industriale e ricerca di nuove molecole bioattive da sorgenti naturali

Capofila

Sanofi-Aventis S.p.A.

Durata

36 mesi

Parole chiave

farmaci naturali, chemioterapici, microalghe

ERC sectors

LS7_3, LS9_9

Sintesi del progetto

L’obiettivo generale del progetto è lo studio e l’applicazione di tecnologie avanzate ed innovative nel miglioramento di processi produttivi di sostanze attive di interesse industriale nel settore farmaceutico e la ricerca di nuove molecole dotate di potenziale attività farmacologica nel settore degli antinfettivi, anti- tumorali e anti-infiammatori.
Da un lato il progetto quindi approfondirà gli aspetti più innovativi delle tecnologie della microbiologia e genetica di ceppi produttori.
Dall’altro studierà la possibilità di individuare nuovi prodotti quali candidati di potenziale interesse farmaceutico nel campo della cura delle malattie infettive ma non solo. Tali attività saranno focalizzate sulla ricerca di nuove sostanze di interesse farmacologico tramite screening di estratti da microrganismi e/o da organismi acquatici e caratterizzazione delle loro proprietà benefiche e antinfettive.
Questo obiettivo sarà perseguito attraverso una stretta collaborazione con centri di ricerca di eccellenza sia accademici che privati che con le loro competenze possono efficacemente integrare le capacità di innovazione della società.

Descrizione delle attività

Il progetto si articola in due linee, ognuna suddivisa in 4 obiettivi realizzativi (OR) secondo il seguente schema:
OR 1.1 - Miglioramento Genetico /Tecnologie genomiche
OR 1.2 - Miglioramento Genetico /Strain improvement
OR 1.3 - Fisiologia delle fermentazioni
OR 1.4 - Estrazione/Purificazione
OR 2.1 - Nuove metodologie per la ricerca di molecole bioattive da microrganismi
OR 2.2 - Sintesi di derivati chimici di prodotti maturi
OR 2.3 - Individuazione di target e composti naturali rilevanti per le malattie tumorali, e cronico-degenerative legate all’invecchiamento
OR 2.4 - Screening e caratterizzazione di estratti da organismi marini
La Stazione Zoologica sarà coinvolta nella seguente attività:
OR 2.4 - Screening e caratterizzazione di estratti da organismi marini
Lo scopo di questo Obiettivo Realizzativo è l’identificazione di nuovi principi attivi con azione antimicrobica e/o antitumorale e/o protettive nei confronti della neuro degenerazione e/o invecchiamento. Per il raggiungimento di questo obiettivo La Stazione Zoologica svolgerà le seguenti attività:
ARI 2.4.1 - Individuazione degli organismi da cui estrarre principi attivi e loro raccolta
Verranno identificate microalghe già note che possano costituire una fonte di principi attivi con attività antimicrobica, antitumorale, antineurodegenerativa, antinvecchiamento. La selezione verrà effettuata sulla base alla loro attività ecologica.
ARI 2.4.2 - Estrazione e preparazione dei campioni
Ogni specie di microalga verrà coltivata alla SZN in modo da ottenere una biomassa sufficiente per l’estrazione di piccole molecole da parte dell’Istituto del CNR di Chimica Biomolecolare (ICB-CNR) in qualità di terzo affidatario.. Una volta identificate le frazioni attive dagli altri partner si procederà all’identificazione chimica delle molecole da parte del ICB e la produzione presso la SZN delle alghe che producono tali molecole.

Risultati attesi

Identificazione di almeno un prodotto che presenti le caratteristiche per essere valutato come nuovo "Lead candidate" (Nuovo prodotto).

Time chart

Tab 1 Costi

Tab 2 Personale SZN

COCONET - Towards COast to COast NETworks of marine protected areas (from the shore to the high and deep sea), coupled with sea-based wind energy potential

Sommario

Il progetto identificherà gruppi di zone marine protette putativamente interconnessi nel Mediterraneo e nel Mar Nero, su scala locale (singolo MPA) regionale (reti di AMP) e di bacino (rete di reti). L'individuazione delle connessioni fisiche e biologiche aiuterà a chiarire i processi che governano i modelli di distribuzione della biodiversità . Ciò permetterà di migliorare politiche di gestione ambientale efficace, anche per accertare se le AMP esistenti sono sufficienti per il networking ecologico e di suggerire come progettare ulteriori schemi di protezione basati su scambi effettivi tra le aree protette. Il focus costiero sarà ampliato a quello offshore ed agli habitat di acque profonde, comprendendoli nelle reti di AMP. Studi socioeconomici integreranno la gestione ambientale mirando sia alla tutela dell'ambiente (AMP) che alla produzione di energia pulita (OFW). Le legislazioni attuali sono fondamentali per fornire le linee guida per trovare soluzioni giuridiche ai problemi sull'uso dello spazio marittimo. Saranno condotti due progetti pilota, uno nel Mediterraneo ed uno nel Mar Nero.

Ruolo SZN

SZN lavora come sub-partner del CONISMA ed è responsabile dello studio della diversità genetica e connettività nei due progetti pilota nelle due specie di fanerogame marine, Posidonia oceanica e Zostera noltei.

Partners

3e, Belgium; Clu, Italy; Cnr-Ismar, Italy; Cnrs, France; Coispa, Italy; Conisma, Italy; Csic, Spain; Dtu Aqua, Denmark; Geoecomar, Romania; Hcmr-Ioo, Greece; Iber-Bas, Bulgaria; Ibmk, Montenegro; Ibss Nasu, Ukraine; Ieo, Spain; Ih Cantabria, Spain; Inat, Tunisia; Io-Bas, Bulgaria; Iolr, Israel; Israbat, Morocco; Istanbul University, Turkey; Metu, Turkey; Mhi, Ukraine; Naturebureau, Uk; Nea, Georgia; Nenuphar, France; Nersc, Norway; Nimrd, Romania; Obibss, Ukraine; Rshu, Russia; Sinop University, Turkey; Sio Ras, Russia; Ukrsces, Ukraine; University Of Malta, Malta; University Of Rostock, Germany; University Of The Aegean, Greece; University Of Zadar, Croatia; Unizkm, Albania; Usof, Bulgaria; Ustv, France.

Durata

2012-2015

P. I.

Gabriele Procaccini
Coordinatore del progetto: Ferdinando Boero (University of Salento, Italy)

Istituzione finanziatrice

EU, FP7-KBBE

Contributo alla SZN

€ 47,506.65

Website

http://www.coconet-fp7.eu

ESSEM COST Action ES0906: Seagrass productivity: from genes to ecosystem management

Sommario

L'obiettivo principale di questo progetto è quello di fornire le basi scientifiche per la stima e la conservazione dei beni e servizi derivanti dalla produttività degli ecosistemi a fanerogame europei,  sotto pressione antropica. Gli ecosistemi a fanerogame si equivalgono con le barriere coralline e le foreste pluviali tropicali per quanto riguarda i servizi ecosistemici, ma sono drasticamente in declino in tutto il mondo a causa di pressioni sia antropiche e naturali, tra cui frammentazione degli habitat, eutrofizzazione, impoverimento della limpidezza dell'acqua e stress legati ai cambiamenti climatici. Nonostante ciò, il livello di consapevolezza è basso e la gestione inefficace. La ricerca scientifica sulle seagrasses è frammentata ed esiste una bassa integrazione tra ricercatori e manager delle zone costiere. L'obiettivo di questo progetto è quello di formare una rete europea di coordinamento della ricerca che integri competenze in ecologia, fisiologia, genomica ecologia con la gestione della conservazione delle risorse.

Ruolo SZN

G. Procaccini, membro de Management Committee e coordinatore del WG2: Sviluppare strumenti genetici e di genomica funzionale per comprendere la risposta fotosintetica delle seagrasses a fattori di stress ambientale.

Durata

2011-2014

P. I.

Gabriele Procaccini
Coordinatore del progetto: Rui Santos (University of Algarve, Portugal)

Istituzione finanziatrice

EU - ERF

Website

FB: Seagrass Productivity _ Cost Action ES0906

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

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

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)

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