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Enrico Noli

Ricercatore confermato

Dipartimento di Scienze e Tecnologie Agro-Alimentari

Settore scientifico disciplinare: AGR/02 AGRONOMIA E COLTIVAZIONI ERBACEE

Temi di ricerca

Parole chiave: PCR real time Sistemi di riparazione nei semi Vigore del seme Tracciabilità molecolare Marcatori molecolari Deterioramento del seme Varietà Essenzialemente Derivate Purezza varietà GM Sistemi antiossidanti nel seme Rilevamento OGM

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.