EU-IBISBA - European Industrial Biotechnology Innovation and Synthetic Biology Accelerator

EU-IBISBA è un’infrastruttura di ricerca pan-europea dedicata alle biotecnologie industriali. che fornisce un unico punto di accesso ai ricercatori del mondo accademico e industriale di tutto il mondo per usufruire di servizi integrati per lo sviluppo end-to-end di bioprocessi. Unendo competenze europee e strutture di ricerca e sviluppo all’avanguardia, EU-IBISBA promuove la standardizzazione e le migliori pratiche in materia di dati come elementi fondamentali per la riproducibilità e l’interoperabilità dei servizi. In questo modo, IBISBA accelera la produzione e la traslazione di conoscenze all’avanguardia in innovazione per la bioproduzione.

IBISBA-IT costituisce il nodo italiano di EU-IBISBA, svolgendo un ruolo distinto in quattro settori chiave: Biologia Sintetica, Chimica Verde, Bioenergia Sostenibile e Alimenti Funzionali. IBISBA-IT contribuisce agli obiettivi generali di EU-IBISBA rafforzando la ricerca scientifica italiana nelle biotecnologie industriali, supportando le autorità nazionali e locali e promuovendo iniziative di formazione e istruzione.

PREP-IBISBA - Industrial Biotechnology Innovation and Synthetic Biology Accelerator - Fase Preparatoria

EU-IBISBA (Industrial Biotechnology Innovation and Synthetic Biology Accelerator) sostiene la ricerca nel campo delle biotecnologie industriali fornendo l’accesso a strutture di prima categoria per tutti i professionisti delle biotecnologie industriali. Nel 2018, questo concetto di infrastruttura di ricerca distribuita europea è stato inserito nella tabella di marcia del Forum strategico europeo sulle infrastrutture di ricerca. Una conseguenza immediata è stata l’ingresso del progetto nella fase di preparazione.

L’obiettivo del progetto di follow-up PREP-IBISBA, finanziato dall’UE, è quello di creare le condizioni affinché EU-IBISBA diventi un’infrastruttura di ricerca europea pienamente operativa nei prossimi anni. Il progetto aiuterà l’EU-IBISBA a definire un modello aziendale, a stabilire un piano finanziario a lungo termine e a identificare i quadri giuridici idonei a sostenerne il funzionamento

InterOmics – Sottoprogetto Tecnologie omiche per la valorizzazione del germoplasma di frumento duro

Il progetto si articola in tre step:

1) L’avvio di un’iniziativa volta al sequenziamento del genoma di frumento duro; l’obiettivo sarà perseguito attraverso strategie complementari che, nel loro complesso, permetteranno di affrontare le due principali problematiche associate al sequenziamento del complesso genoma di questa specie (presenza di due genomi altamente simili e alta percentuale di sequenze ripetute).

2) La caratterizzazione a livello proteomico e metabolomico delle varietà utilizzate per gli studi di genomica. I risultati di questa analisi saranno integrati con quelli prodotti dall’analisi genomica, evidenziando la presenza di eventi post-trascrizionali e post-traduzionali nella biosintesi delle proteine e fornendo indicazioni sulla attivazione di specifici percorsi metabolici.

3) La fenotipizzazione di 150 accessioni già genotipizzate (profili SNP) e derivate tramite Single Seed Descent da landraces/ecotipi. Questa collezione è conservata presso la sede di Bari dell’Istituto di Bioscienze e Biorisorse del Consiglio Nazionale delle Ricerche. Questi materiali consentiranno la realizzazione di una analisi di mappatura per associazione tra gli SNPs e le caratteristiche morfo-fisiologiche delle piante, fornendo quindi le basi per l’utilizzazione di queste risorse genetiche nella costituzione di nuove varietà di frumento duro.

BIO-MEMORY

Il progetto è organizzato in 3 attività principali:

1) Implementazione e aggiornamento della rete di biobanche BioGenRes, con particolare attenzione alle collezioni riconosciute a livello nazionale/internazionale, di campioni di specie animali, vegetali o microrganismi (banche del germoplasma animale e vegetale, ceppoteche microbiche di organismi patogeni/tossigeni, di nematodi, microflora di suoli e acque e microrganismi utilizzati in agro-industria e alimentazione (es. starter microbici per le fermentazioni)).

2) Replicazione (ringiovanimento) e ampliamento del materiale stoccato nelle collezioni. Per le collezioni vegetali e microbiche: moltiplicazione delle accessioni di cui si dispone una esigua quantità di materiale e ringiovanimento delle accessioni i cui i dati di vitalità del seme sono al di sotto degli standard previsti (> 85%). Per le collezioni animali di interesse zootecnico: raccolta e congelamento di materiale genetico di razze locali a completamento di campionamenti effettuati in precedenti progetti o ampliamento del numero di specie e razze conservate nelle criobanche.

3) Caratterizzazione biochimica, molecolare, metabolica, funzionale e fenotipica del materiale conservato nelle biobanche della rete BioGenRes, anche al fine di realizzare studi di associazione e di identificare marcatori associati a caratteri legati alla produzione e/o all’adattamento a fattori di stress biotici e abiotici.

PNRR AGRITECH (SPOKE 1) - Plant, animal and microbial genetic resources and adaptation to climatic changes

La resilienza degli ecosistemi agricoli e forestali sotto condizioni stressanti generate dai cambiamenti climatici (CC) richiede la valorizzazione e lo sfruttamento delle risorse genetiche attraverso strategie di conservazione all’avanguardia, combinate con una caratterizzazione approfondita dei genomi e fenotipizzazione ad alto rendimento.

Le attività includeranno il sequenziamento massivo di accessi/razze/ceppi, una descrizione estensiva dei genomi basata su marcatori, l’elucidazione del (pan)genoma, la fenotipizzazione approfondita e la caratterizzazione multi-omics.

Le informazioni risultanti, processate attraverso metodi avanzati per l’analisi/interpretazione/archiviazione/gestione di dati complessi, metteranno in evidenza gli alleli/haplotipi superiori, identificheranno interazioni benefiche in una varietà di condizioni e definiranno unità di conservazione.

PANWHEATGRAIN - Grain Pangenomics for Durum Wheat Sustainable Production

L’Italia e i Paesi del Mediterraneo importano grandi quantità di grano coltivato con fertilizzanti a base di azoto, la cui produzione artificiale è responsabile del 70% delle emissioni di gas serra (GHG), principale causa del riscaldamento globale.

Il progetto PanWheatGrain ha adottato un approccio sistemico per decifrare il panorama genetico e funzionale alla base della dimensione e della qualità nutrizionale della cariosside, con l’obiettivo di un utilizzo più efficace della variabilità genetica nel frumento tetraploide (Triticum turgidum spp.).

Il progetto mira al sequenziamento dei genomi di 10 accessioni che rappresentano un’ampia variabilità del frumento tetraploide per dimensione e qualità della granella. Queste cultivar sono state studiate per: efficienza di utilizzo dell’azoto, accumulo di proteine e amido nel chicco, deviazione del contenuto proteico della granella e resa. Analisi genomiche, trascrittomiche e metabolomiche hanno consentito di chiarire le vie biosintetiche/metaboliche e le reti di regolazione genica rilevanti per il contenuto di proteine e amido della granella, la deviazione proteica e la dimensione del chicco in condizioni di livelli di azoto ottimali e sub-ottimali. È stato inoltre utilizzato l’editing genomico per generare nuove varianti alleliche in corrispondenza di bersagli regolatori chiave.

PRIN 2022 NEWROOTS - Evaluation & cloning of a major root angle QTL for a sustainable production in durum wheat

Il progetto NEWRoots ha lo scopo di è produrre informazioni genetiche e funzionali in frumento duro (Triticum turgidum ssp. durum) sugli aspetti dell’architettura del sistema radicale e della percezione/assorbimento dei nutrienti. Questo attraverso lo sviluppo di piante più resilienti, adattate alle pressanti sfide poste dal cambiamento climatico, più efficienti nell’utilizzo di azoto la cui produzione causa il 70% delle emissioni di gas serra. Tre gli obiettivi principali del progetto:

1. identificazione e caratterizzazione di geni, reti regolatorie alla base dell’architettura del sistema radicale in risposta a livelli ottimali o subottimali di azoto
2. identificazione di nuovi fenotipi radicali potenzialmente associati all’adattamento del frumento duro a differenti pratiche di gestione agronomica, attraverso lo screening della variazione naturale della RSA in risposta ai livelli di azoto nel germoplasma di frumento duro
3. valutazione in campo degli effetti dell’angolo radicale sulle prestazioni del frumento duro in condizioni di limitata disponibilità idrica e di azoto

E-crops - Tecnologie per l’Agricoltura Digitale Sostenibile

E-crops intende contribuire allo sviluppo ed alla diffusione dell’Agricoltura 4.0 nel Mezzogiorno, sviluppando tecnologie e metodologie innovative per gestire le colture ed i rischi a cui sono esposte; inserendo le nuove tecnologie nei tessuti produttivi di filiera, attraverso una serie di applicazioni pilota in grado di monitorare e quindi gestire i processi in funzione degli obiettivi aziendali. Verranno sviluppati strumenti di supporto decisionale, tramite la stretta interazione tra esigenze aziendali e metodologie di monitoraggio ed analisi, che permettano di gestire la variabilità spaziale di campo sia per aumentare la qualità del prodotto finale (su filiere ad alto valore aggiunto), sia per l’ottimizzazione gestionale in chiave di sostenibilità (su filiere industriali). E-crops impiegherà una infrastruttura per la fenotipizzazione HTP, eccellenza del Sud e unica in Italia, allo scopo di costruire rappresentazioni digitali delle colture in ambiente controllato che permettano di aumentare il livello di conoscenza ottenibile con tecniche di rilievo non invasivo. Le ricadute di mercato ed occupazionali sono triplici: nuovi mercati per produttori di tecnologie; aumento di competitività e redditività associato ad inserimenti in organico di nuove figure professionali; opportunità per la nascita di start-up di congiunzione tra tecnologia ed agricoltura.

Individuazione di un test rapido per fattori antinutrizionali in farine proteiche vegetali

La ricerca prevede la messa a punto di un saggio rapido per la determinazione degli inibitori della tripsina in diverse matrici di soya (soya farina di estrazione, soya estrusa, soya proteica concentrata fermentata); la realizzazione di un saggio rapido per la determinazione degli allergeni in diverse matrici di soya; la caratterizzazione molecolare di n. 3 matrici di soya (soya farina di estrazione, soya estrusa, soya proteica fermentata).

Sviluppo di una piattaforma per biologia strutturale nella rete di infrastrutture di ricerca europee IBISBA

La funzione delle proteine può essere compresa attraverso la loro struttura. La struttura di una proteina può aiutare la progettazione di modifiche che comportano un aumento o una riduzione dell’attività, a seconda dell’obiettivo desiderato. La progettazione di proteine sintetiche ha bisogno sia di una convalida attraverso la determinazione della struttura, sia di essere ispirata dalle strutture delle proteine – sia quelle da modificare sia i prodotti delle fasi iniziali della progettazione.  Il servizio che stiamo sviluppando è una piattaforma che implementi il processo di determinazione della struttura (dal gene alla struttura della proteina). L’utente fornirà il gene che codifica la proteina di interesse, o il sistema di vettori/espressione e il protocollo di purificazione per produrla ricombinatamente, o la proteina purificata.  Il servizio fornirà uno dei seguenti risultati:

• – Struttura cristallina.
• – Struttura Cryo-EM (per target con peso molecolare MW superiore a 200 kDa).

PNRR ITINERIS - Italian Integrated Environmental Research Infrastructures System

Le sfide più critiche che la nostra società deve affrontare riguardano inquinamento, uso del suolo e cambiamenti climatici, con impatti diretti sulla biodiversità e sull’integrità degli ecosistemi, che richiedono risposte urgenti basate su conoscenze quantitative trasformabili in strategie operative.
Data la complessità di tali sfide, è indispensabile un approccio multidisciplinare al Sistema Terra, che integri misure di campo e di laboratorio, analisi sperimentali, gestione dei dati e strumenti di modellazione nei diversi domini ambientali interconnessi. In questo contesto nasce ITINERIS, una rete tematica che riunisce 22 infrastrutture di ricerca ambientale con l’obiettivo di creare un sistema integrato nazionale per l’osservazione e lo studio dei processi atmosferici, marini, della biosfera terrestre e della geosfera.

Nell’ambito del WP6 – Terrestrial Biosphere, IBBA-CNR contribuisce allo sviluppo di piattaforme armonizzate e distribuite per analisi metagenomiche, produzione di biomolecole e caratterizzazione strutturale e funzionale di proteine e peptidi. Il progetto prevede l’acquisizione e l’integrazione di strumentazioni ad alta tecnologia per il sequenziamento ad alta produttività, la coltivazione microbica e la purificazione e caratterizzazione di macromolecole.

Il progetto rafforza l’interoperabilità delle infrastrutture e la standardizzazione dei dati, in linea con la roadmap IBISBA-EU, sostenendo una visione innovativa e di lungo periodo della ricerca ambientale italiana ed europea.

SURF - Selezione e sviluppo di materiali genetici per la resistenza alle virosi del frumento

Il progetto SURF mira a selezionare e sviluppare materiali genetici di frumento duro (Triticum durum Desf.) per la resistenza a virus, individuando e utilizzando caratteri di resistenza attraverso l’utilizzo di moderni approcci sperimentali e tecnologie scientifiche all’avanguardia. Il primo obiettivo del progetto è l’identificazione di genotipi di frumento duro resistente a soil-borne cereal mosaic virus (SBCMV) e l’individuazione di caratteri di resistenza, attraverso un approccio di Genome Wide Association Study (GWAS). Verrà utilizzata una collezione di genotipi di frumento duro precedentemente genotipizzata per la presenza di marcatori SNP. Il secondo obiettivo del progetto è lo sviluppo di linee di frumento duro in cui risulta inattivato il gene codificante per una proteina-disolfuro-isomerasi (PDI) attraverso l’utilizzo del genome editing. In particolare in orzo, una variante del gene PDIL5-1, codificante per una PDI simile a quella di frumento, causa resistenza innata a ceppi multipli di Bymovirus. Verrà quindi utilizzato il gene ortologo di frumento duro per gli esperimenti di genome editing. I caratteri di resistenza individuati potranno quindi essere utilizzati in futuri programmi di miglioramento genetico di frumento.  I risultati raggiunti dal progetto saranno disponibili gratuitamente per tutte le imprese attive nel settore agricolo.

sPATIALS3 - Miglioramento delle produzioni agroalimentari e tecnologie innovative per un’alimentazione più sana, sicura e sostenibile

Il progetto si configura come un HUB tecnologico e di ricerca che coinvolge 12 istituti CNR, appartenenti a 4 diversi Dipartimenti, e 4 aziende, i cui obiettivi sono: ottenere prodotti migliorati per le proprietà nutrizionali e funzionali; fornire e implementare tecnologie di precisione per garantire la sicurezza, la tracciabilità e la qualità dei prodotti; sviluppare smart– e active-packaging ecosostenibili e innovativi per minimizzare e recuperare, ove possibile, gli sprechi e aumentare la conservabilità degli alimenti; fornire al consumatore e alle aziende strumenti per la fruibilità dei risultati.