This field of research aims to define how metabolic pathways and subcellular compartments act in an integrated way, both to regulate plant life and their response to environmental stresses, and to determine the accumulation of proteins and metabolites for food and human health. Part of these investigations are: 1) the identification of genes involved in determining the architecture, trafficking and metabolism of plant cell, also in response to external stimuli; 2) the characterization of the functional and physiological role of the encoded proteins. These studies are carried out through experimental approaches that use in vivo, in vitroand in silico models.
La fotosintesi è il processo mediante il quale la luce solare è convertita in potenziale chimico, utilizzabile dagli organismi, e rappresenta pertantp il sito primario si produzione energetica nella biosfera. In condizioni ottimali le relazioni di foto-conversione procedono con una resa quantica estremamente elevata (80-99%). Lo studio di questi sistemi biologici può quindi rappresentate un paradigma utile per l’implementazione di materiali e strategie che li imitino per applicazioni fotovoltaiche e fotocatalitiche. D’altro canto, in condizioni naturali, a causa di variabilità e fluttuazioni ambientali, la resa fotosintetica è generalmente più bassa di quella ottimale e questo può portare a una riduzione della produttività, soprattutto per quanto riguarda le colture agricole. Pertanto, lo studio dei processi, come la raccolta della luce e il controllo dell’efficienza di raccolta, potrebbe portare ad un miglioramento della produttività delle colture ed essere quindi vantaggioso dal punto di vista sociale.
Il progetto “Enhancing Photosintesi” si propone di affrontare alcuni di questi aspetti, studiando sia i fattori che influenzano la produttività delle colture/piante, sia i loro meccanismi molecolari, sia i meccanismi fondamentali di conversione dei fotoni nei fotosistemi con l’obiettivo di trasferire alcune delle loro caratteristiche in sistemi biomimetici artificiali.
Il progetto prevede inoltre lo sviluppo di una piattaforma spettroscopica (ottica) per lo studio dei processi fotosintetici sia in(super)complessi clorofilla-proteina isolati, sia in sistemi fotosintetici intatti così come in sistemi sintetici artificiali (anche allo stato solido). La strumentazione coprirà oltre ad un ampio intervallo temporale (dai femto ai millisecondi) anche una ambia banda spettrale (dal vicino UV al vicino IR). Questa piattaforma sarà basata sia su strumentazioni già esistenti presso il CNR Milano e al PoliMI, le cui caratteristiche saranno sostanzialmente estese/implementate per renderle adatte allo studio di campioni molto diversificati e complicati da studiare a causa dell’elevata dispersione della luce che presentano. E’ fine del progetto rendere questo “hub” spettroscopico aperto che rappresenti una struttura di duratura che possa aggregare e promuovere la ricerca in fotosintesi, e su argomenti strettamente correlati, a livello regionale e possibilmente nazionale.
EU-IBISBA is a distributed research infrastructure concept that will deliver translational research and innovation services to the research community and industry alike. Its aim is to accelerate the movement of knowledge and early stage research results towards maturity and uptake for further development by industrial R&I. EU-IBISBA’s expertise is within the field of industrial biotechnology and focuses on the integrated development of bioprocesses, using a multidisciplinary approach and advanced technology such as synthetic biology.
PREP-IBISBA intervenes just after the addition of EU-IBISBA on the ESFRI roadmap and as a follow-up to an ongoing H2020 INFRAIA starting community project entitled IBISBA 1.0. The aim of PREP-IBISBA is to create the conditions to launch EU-IBISBA. It will deliver all the conceptual elements necessary to finalize the science and technology case and define the business model, establish a long range financial plan and identify alternative legal frameworks suitable to deliver EU-IBISBA. Overall, the work will lead to the creation of a legal entity, preferentially either an ERIC or another suitable legal instrument.
The project includes:
The BIO-ECO project, coordinated by the Department of Biology, Agriculture and Food Sciences of CNR, involves a multi-disciplinary team of researchers belonging to nine Institutes spread all over the country. IBBA activities cover:
Heat and drought stress plants. An important role in resistance to this stress is played by an enzyme called Endoplasmic Reticulum Degradation Enhancing Mannosidase (‘EDEM’). This enzyme exists in a heat-resistant form in a thermophilic fungus originally discovered in a pile of horse manure that fermented in the sun at around 60-65 °C. The first part of the project will test the stress resistance of plants expressing that thermoresistant fungus’ EDEM. Such a transgenic plant could be useful for extracting heavy metals and/or inducing the degradation of organic compounds in contaminated soils (phytoremediation) or in agriculture, to increase agricultural productivity under hostile conditions (heat stress or water shortage during flowering and pollination). The second part of the project aims to obtain a 3D model of EDEM – by X-ray crystallography and/or transmission electron cryomicroscopy. This model will help to understand how EDEM works and to design molecules to modulate its catalytic activity. In addition to the structure, the activity of the enzyme will be characterised in vitro, in cellula and in planta.