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MINISTERO DELL'ISTRUZIONE, DELL'UNIVERSITÀ E DELLA RICERCA
Direzione Generale per il Coordinamento e lo Sviluppo della Ricerca
Relazione Scientifica finale
PRIN 2009 - protocollo: 20098TN4CY
Dati Progetto
Titolo del
progetto:
Metodologie analitiche innovative per lo studio della risposta metabolica a stress idrico e stress termico di piante
di Nicotiana langsdorffii a struttura ormonale geneticamente modificata.
Finanziamento
MIUR:
Euro 277.240
Costo progetto:
Euro 396.056
Coordinatore Scientifico
FUOCO
(cognome)
Roger
(nome)
Professore Ordinario
(qualifica)
13/07/1951
(data di nascita)
FCURGR51L13C905M
(Codice Fiscale)
Università di PISA
(Università/Ente)
Lista delle Unità di Ricerca (UR)
nº
Responsabile
Scientifico
Qualifica
Istituzione
Dip/Ist/Div/Sez
1.
FUOCO Roger
Professore Ordinario
Università di PISA
CHIMICA E CHIMICA INDUSTRIALE
2.
MAGI Emanuele
Professore Associato
confermato
Università degli Studi di
GENOVA
CHIMICA E CHIMICA INDUSTRIALE
3.
BOGANI Patrizia
Ricercatore confermato
Università degli Studi di
FIRENZE
BIOLOGIA EVOLUZIONISTICA "LEO
PARDI"
4.
ABOLLINO Ornella
Professore Associato
confermato
Università degli Studi di
TORINO
CHIMICA
5.
CAPODAGLIO
Gabriele
Professore Ordinario
Università "Ca' Foscari"
VENEZIA
SCIENZE AMBIENTALI, INFORMATICA E
STATISTICA
Costo complessivo rendicontato Euro: 428703.014
Durata effettiva del progetto: 24 mesi
Obiettivo della ricerca eseguita
L’obiettivo principale del programma di ricerca proposto ha riguardato la valutazione della risposta metabolica a stress abiotici da parte
di un sistema test biologico costituito da piante normali e piante transgeniche. La proposta rappresenta il primo tentativo di studiare in
modo approfondito un tale sistema biologico mediante lo sviluppo di un set integrato di metodologie chimiche, bio-molecolari,
metaboliche e fisiologiche: un argomento questo di grande attualità e che pone allo stesso tempo sfide molto impegnative a chimici e
biologi. Inoltre, uno studio accurato delle modificazioni del contesto metabolico indotte dalla integrazione di geni chiave per la struttura
ormonale delle piante avrà anche rilevanza rispetto al problema generale del controllo di eventuali effetti imprevisti della ingegneria
genetica delle piante, di notevole importanza per il dibattito attualmente in corso sulla biosicurezza. Un’altra importante ricaduta è attesa
nel settore dell’agricoltura. In particolare gli stress idrico e termico sono stati oggetto di intensa attività di ricerca negli ultimi anni a causa
dei gravi danni associati ad essi e potenzialmente connessi con i cambiamenti climatici in atto.
Il sistema biologico su cui sono stati effettuati gli esperimenti è costituito da genotipi della pianta Nicotiana langsdorffii e da genotipi
transgenici della stessa pianta per il gene gr, codificante per il recettore degli ormoni glucocorticoidi di ratto, e per i geni rolC e rolD
provenienti da Agrobacterium rhizogenes.
Varie metodologie analitiche sono state ottimizzate per la determinazione delle seguenti classi di fitormoni e metaboliti:
- fitormoni: auxine, citochinine, acido abscissico, gibberelline (AG4 e AG7);
- metaboliti specifici della risposta a stress abiotici: acido salicilico, acido jasmonico ed acido scichimico, polifenoli, terpeni ed attività
antiossidante;
- composto correlatiti direttamente allo stress idrico: malato, citrato, sodio, potassio, cloruri, nitrati e zuccheri;
- composti correlati direttamente allo stress termico: acidi grassi insaturi e non, fosfatidilglicerolo;
- macro- e micro costituenti inorganici, e metalli (Cd, Cu, Hg, CR, Co, Ni, Pb, Fe, Ca, ecc.).
A tale scopo sono state impiegate tutte le competenze e le strumentazioni disponibili presso le varie U.R. per le analisi chimiche e biomolecolari.
Sono stati pianificati ed eseguiti gli esperimenti di esposizione in condizioni controllate delle piantine di Nicotina langsdorffii, sia normali
che transgeniche a stress idrico ed a stress termico. I risultati ottenuti, valutati anche mediante idonei strumenti statistici, hanno
permesso di descrivere in modo completo il comportamento del sistema biologico, evidenziando similitudini e differenze non solo tra
pianta normale e pianta modificata geneticamente, ma anche tra i vari tipi di piante transgeniche.
Descrizione della ricerca eseguita
PREMESSA. I risultati ottenuti nel corso di questo progetto, insieme a quelli prodotti in progetti precedenti, hanno permesso di
completare il quadro relativo a fenotipi diversi di Nicotiana langsdorffii al fine di evidenziare le alterazioni indotte dalle varie
trasformazioni genetiche e la loro influenza nella risposta a vari tipi di stress abiotici. E’ questo il primo esempio di caratterizzazione di
un sistema modello biologico così complesso attraverso un set integrato di metodologie chimiche, bio-molecolari, metaboliche e
fisiologiche. La valutazione e l’interpretazione complessiva della grande quantità di dati prodotti sarà conclusa nei prossimi mesi con la
stesura di numerosi manoscritti per la pubblicazione e porterà alla realizzazione di un volume monografico, già in fase di preparazione.
Analisi bio-molecolari.
Sulle piante transgeniche è stata effettuata una serie di analisi molecolari con lo scopo di dimostrare la presenza, l’espressione e
l’integrità strutturale dei transgeni integrati, incluso quello responsabile per la selezione delle piante transgeniche. Inoltre è stata
dimostrata la presenza dei transgeni gr nelle piante transgeniche per il recettore dei glucorticoidi di ratto (NL-GR), del transgene rolC e
rolD di Agrobacterium rhizogenes rispettivamente nelle piante transgeniche per rolC (NL-rolC) e rolD (NL-rolD). Infine, nelle piante
transgeniche per rolD, ottenute nel corso di questo progetto, i risultati hanno indicato la presenza di 5 copie del transgene e livelli di
espressione, valutati in fgmRNA/, comparabili in tutti i campione.
Analisi chimiche
Determinazione di acido indolo acetico (IAA), acido abscissico ABA) e zeatina riboside (ZR).
I livelli di IAA sono risultati confrontabili tra NL-WT e NL-GR e con valori progressivamente decrescenti per NL-rolC e NL-rolD. Dopo
stress termico il contenuto in NL-WT e NL-GR è rimasto inalterato, mentre è raddoppiato nella NL-rolC.
ABA ha presentato il valore più alto proprio per NL-rolD (circa tre volte rispetto a NL-WT e NL-rolC). L’esposizione a stress termico ha
determinato un aumento in tutti i campioni, particolarmente elevato per NL-rolC.
I livelli di entrambe le forme (cis e trans) di ZR sono risultati confrontabili tra di loro e tra i campioni NL-WT, NL-GR e NL-rolC. Anche
nella NL-rolD i livelli cis e trans sono risultati confrontabili ma circa 30 volte più bassi degli altri campioni. Lo stress termico non ha
determinato significativi effetti su NL-WT e NL-rolC, mentre nel caso di NL-GR la forma trans è risultata addirittura minore del limite di
rivelabilità e la forma cis più bassa di circa un ordine di grandezza.
Determinazione di gibberelline(GA4 e GA7).
GA4 ha evidenziato livelli progressivamente più bassi da NL-WT a NL-GR e NL-rolC, ed il valore massimo (circa trenta volte rispetto a
NL-rolC) per NL-rolD. In seguito ad esposizione a stress termico I livelli di GA4 sono risultati più bassi rispetto ai campioni non esposti,
per NL-WT di un fattore circa 8, e per NL-GR soltanto del 30% circa. Mentre per NL-rolC il livello di GA4 è aumentato di un fattore circa
7. Il livello di GA7 è risultato non misurabile.
Determinazione di acido salicilico (SAL), acido jasmonico (JAS) ed acido scichimico (SHI)
Il livello di SAL, JAS e SHI sono risultati confrontabili tra tutti i campioni, con la sola eccezione di NL-rolD che ha evidenziato il livello più
basso di SAL ed il livello più alto di JAS. In seguito allo stress termico non sono state osservate variazioni molto significative ad
eccezione di un consistente incremento (pari ad un fattore circa quattro) per JAS in NL-rolC.
Determinazione di polifenoli, zuccheri ed attività antiossidante.
Il contenuto di polifenoli totali, di alcuni polifenoli specifici e l’attività antiossidante aumentano in modo significativo per NL-GR e NLrolC, rispetto a NL-WT, mentre presentano una significativa diminuzione per NL-rolD. Addirittura, per NL-rolD alcuni polifenoli
(esculetina e scopoletina) risultano assenti (al di sotto del limite di rivelabilità). Lo stesso andamento, più evidente nelle foglie, è stato
osservato anche per gli zuccheri (saccarosio, glucosio e fruttosio). In seguito a stress termico, è stata osservata una generale
diminuzione per polifenoli totali ed attività antiossidante sia per NL-GR che per NL-rolC. Mentre per NL-WT i valori totali rimangono
praticamente costanti. Per i singoli polifenoli, le variazioni più significative hanno riguardato l’aumento di acido clorogenico e
criptoclorogenico per i campioni NL-WT, e la diminuzione di scopoletina nelle radici per NL-WT, NL-GR e NL-rolC. Per quanto riguarda
gli zuccheri, la tendenza è alla diminuzione, decisamente più marcata per NL-rolC.
Determinazione di terpeni
L’alfa-pinene è risultato leggermente più alto per NL-GR e NL-rolC, rispetto a NL-WT, e decisamente più basso per NL-rolD. Il geraniolo
ha presentato un valore leggermente più alto per NL-GR e progressivamente più basso per NL-WT, NL-rolC, NL-rolD. In seguito a
stress termico, alfa-pinene raddoppia per NL-WT e NL-GR e addirittura decuplica per NL-rolC. Il geraniolo, al contrario rimane costante
per i primi due e presenta un modesto aumento solo per NL-rolC.
Determinazione di malati, citrati.
NL-GR, NL-rolC e NL-rolD hanno mostrato contenuti di malati e citrati mediamente più alti rispetto a NL-WT, con l’incremento più alto
per NL-rolD (circa tre volte). Lo stress termico ha lasciato quasi inalterato il livello di malati in tutti i campioni esaminati, mentre ha
determinato un aumento significativo dei citrati, di un fattore pari a circa due per NL-GR e NL-rolC e addirittura pari a 5 per NL-WT.
Determinazione di sodio, potassio, fosforo, cloruri e nitrati
I livelli di sodio, potassio, fosforo, cloruri e nitrati sono praticamente confrontabili per NL-WT, NL-GR e NL-rolC, mentre sono risultati più
bassi per NL-rolD. Nei campioni esposti a stress termico i livelli di nitrati rimangono praticamente inalterati, Na e Cl decrescono per tutti i
campioni di un fattore circa due, K e P di un fattore circa 10, con una punta massima per K in NL-WT che, dopo esposizione, è risultato
circa trenta volte più basso.
Determinazione di acidi grassi e fosfatidilglicerolo.
I livelli degli acidi grassi saturi non hanno evidenziato differenze significative tra i vari campioni analizzati, anche dopo stress termico. Al
contrario quelli insaturi hanno evidenziato variazioni sia in funzione della trasformazione che dell’esposizione allo stress termico. In
particolare, gli acidi insaturi hanno evidenziato nei campioni trasformati NL-GR, NL-rolC e NL-rolD un livello più alto di circa un fattore
tre rispetto a NL-WT, con la sola eccezione dell’acido arachidonico che ha presentato una diminuzione (NL-WT > NL-GR > NL-rolC >
NL-rolD). In seguito a stress termico, i livelli già alti dei campioni trasformati rimangono praticamente costanti, mentre per NL-WT si
sono osservati significativi aumenti, più intensi per linoleico ed oleico. Il fosfatidilglicerolo è risultato non misurabile.
Determinazione di macro e micro costituenti inorganici
La determinazione ha riguardato i seguenti elementi: Na, K, Ca, Mg, Cr, Fe, Mn, Zn, P, oltre a cloruri e nitrati. La valutazione mediante
analisi dei componenti principali (PCA) e clustering gerarchico agglomerativo (HCA) ha evidenziato, una variazione significativa solo per
i campioni sottoposti a stress termico rispetto a quelli non trattati, e non per la trasformazione genetica.
In sintesi, le piante transgeniche selezionate per questo progetto hanno rappresentato un ottimo sistema modello per la valutazione
della risposta a stress abiotico. I transgeni utilizzati, sebbene di diversa origine e funzione, hanno la caratteristica comune di influenzare
morfologia e sviluppo dell’ospite. I tre transgeni, di derivazione animale il gene gr, ed i geni batterici rolC e rolD di Agrobacterium
rhizogenes, hanno indotto nelle piante transgeniche, come dimostrato dai risultati di questo progetto, la modificazione del contenuto
endogeno di importanti fitoregolatori come IAA, ABA, citochinine e gibberelline. Queste classi di fitormoni oltre a regolare la crescita e lo
sviluppo delle piante svolgono anche un ruolo fondamentale nella risposta a diversi tipi di stress. In generale, i nostri risultati hanno
indicato aumento o diminuzione delle concentrazioni dei diversi metaboliti, coerentemente con le relazioni di sinergia e/o antagonismo,
caratteristiche delle diversi classi di composti, sia in presenza che in assenza di stress. Queste variazioni possono essere considerate
alla base delle modificazioni riscontrate per le altre classi di composti analizzate in questo progetto, in particolare i polifenoli e gli acidi
salicilico, jasmonico e scichimico. Inoltre, poiché i regolatori della crescita influenzano la permeabilità di membrana, anche le differenze
riscontrate nella composizione di macro e micro nutrienti e del contenuto elettrolitico, possono essere attribuite alle modificazioni
ormonali causate dai transgeni.
Poiché tutte le modificazioni osservate sono correlabili ad un aumento della tolleranza allo stress, possiamo ritenere che l’approccio
sperimentale seguito abbia contribuito in modo veramente significativo al miglioramento delle conoscenze sui meccanismi d’azione in
risposta allo stress. Uno studio comparativo del metaboloma, del trascrittoma e del proteoma in piante modificate e non, potrà dare, ad
esempio, importanti indicazioni sui livelli differenziali di espressione dei geni coinvolti nella difesa e sulla loro interazione, con importanti
ricadute nel settore dell’ingegneria genetica delle piante e della biosicurezza. Inoltre, poiché sono stati studiati gli effetti causati dallo
stress idrico e termico, le conoscenze acquisite potranno avere importanti ricadute anche nel settore dell’agricoltura al fine di meglio
contrastare gli effetti negativi correlati con i cambiamenti climatici in continua accelerazione in questo periodo.
Problemi riscontrati nel corso della ricerca
Nel corso del trasferimento del Dipartimento di Biologia Evoluzionistica "Leo Pardi" dell'Università degli Studi di Firenze (a cui afferisce
la UR3), presso la nuova sede del Polo Scientifico di Sesto Fiorentino, avvenuto nel Dicembre 2012, si è verificato un incidente di
contaminazione delle piantine di Nicotiana langsdorffii, trasformata con il vettore contenente il gene rolD. Ciò ha causato la perdita di
tutti i campioni e la necessità di avviare nuovamente la procedura di preparazione e caratterizzazione. I nuovi campioni sono stati
distribuiti con circa cinque mesi di ritardo, in numero ridotto rispetto a quello previsto. Per tale motivo, nella presente relazione sono stati
inseriti solo i dati preliminari relativi a questi campioni. Attualmente sono in corso le attività per il pieno completamento delle attività
previste, i cui risultati saranno inseriti in un volume monografico, in via di preparazione, in cui saranno descritti in dettaglio tutti i risultati
ottenuti.
Risultati scientifici conseguiti
Tipologia del risultato
Si/No
Realizzazione di nuova
strumentazione scientifica
e/o di dispositivi avanzati
NO
Messa in opera di
metodologie scientifiche
avanzate
SI
Descrizione
Nell’ambito del piano coordinato relativo allo svolgimento delle varie fasi, i campioni sono stati
preparati presso la U.R.3 (Università di Firenze) e distribuiti a tutte le altre UU.RR. per la
caratterizzazione chimica. Ogni U.R. ha sviluppato ed ottimizzato specifiche procedure di
analisi che sono di seguito sinteticamente descritte.
Preparazione dei campioni.
Le tipologie di piante prese in considerazione sono state la Nicotiana langsdorffii wild type (NLWT) e la stessa trasformata con il gene per il recettore dei glucocorticoidi di ratto (recettore GR)
(NL-GR) e con i seguenti geni provenienti da Agrobacterium rhizogenes: rolC (NL-rolC) e rolD
(NL-rolD). La trasformazione genetica di Nicotiana langsdorffii per il gene rolD di Agrobacterium
rhizogenes, che non era disponibile e che è stata preparata appositamente per il progetto, è
stata effettuata con il ceppo di Agrobacterium tumefaciens GV3101 contenente il vettore
pBin19::rolD, mediante la tecnica di infezione del disco fogliare di Horsch. Per le piantine NLWT, NL-GR e NL-rolC, già disponibili, la moltiplicazione di ciascun genotipo è stata effettuata
prelevando porzioni dello stelo comprendenti gli internodi.
Messa a punto ed ottimizzazione delle procedure
Stress idrico.
L’induzione dello stress idrico è stata ottenuta mediante l’impiego del poly ethylene glicol 6000
(PEG 6000) che causa una riduzione del potenziale osmotico del mezzo. I risultati degli
esperimenti hanno mostrato una consistente inibizione della capacità di accrescimento di NLWT alla concentrazione di PEG 20%, che è stata quindi scelta per la valutazione degli effetti di
risposta a stress idrico.
Stress termico.
L’effetto dello stress da calore è stato valutato mediante il test del rilascio ionico su dischi
fogliari prelevati dalle piante. L’induzione di stress termico è stata pertanto valutata a diverse
temperature per un tempo di trattamento pari a due ore. I risultati di questo esperimento hanno
mostrato un significativo effetto solo dopo trattamento delle piante a 50°C che quindi è stata
selezionata per gli esperimenti di esposizione.
Analisi bio-molecolari.
Le piante transgeniche sono state controllate per la presenza e l’espressione dei transgeni
mediante tecniche di amplificazione PCR e RT-PCR con primer specifici per ciascun transgene,
amplificazione qPCR con primer e sonde specifici per la valutazione del numero di copie e dei
livelli di espressione dei transgeni, rispettivamente su DNA ed RNA estratti da tessuto fogliare.
Determinazione di auxine, citochinine, acido abscissico.
La determinazione dei fitormoni (acido indolo acetico, acido abscissico e zeatina riboside) è
stata effettuata mediante estrazione con miscela Bieleski sui campioni liofilizzati. Gli estratti,
dopo purificazione mediante SPE, sono stati analizzati mediante HPLC-MS/MS.
Determinazione di gibberelline(GA4 e GA7).
Le gibberelline sono state determinate mediante estrazione con diclorometano dei campioni
liofilizzati, successiva purificazione mediante SPE ed analisi mediante HPLC-MS-MS.
Determinazione di acido salicilico, acido jasmonico ed acido sci chimico
La determinazione dei vari acidi è stata effettuata mediante estrazione dei campioni liofilizzati
con metanolo (0,1% HCl) ed analisi degli estratti tramite UHPLC-LTQ Orbitrap MS.
Determinazione di polifenoli, zuccheri ed attività antiossidante.
I campioni liofilizzati sono stati estratti a freddo con una miscela acqua-alcol metilico. L’estratto
è stato analizzato secondo il metodo Folin Ciocalteau (polifenoli totali) e con il metodo del
radicale modello DPPH (attività antiradicalica). Inoltre, una aliquota dell’estratto, frazionata su
RP-18, è stata analizzata mediante HPLC con rivelatore a diffusione di luce (determinazione
degli zuccheri) e HPLC-MS (determinazione dei polifenoli).
Determinazione di terpeni
La determinazione dei terpeni è stata effettuata mediante estrazione con microfibra in fase
solida SPME ed analisi mediante GC-MS.
Determinazione di malati, citrati.
Malati e citrati sono stati determinati mediante estrazione a caldo con acqua di campioni freschi
e/o liofilizzati ed analisi degli estratti mediante HPLC-UV.
Determinazione di sodio, potassio, cloruri e nitrati
Sodio, potassio, cloruri e nitrati sono stati estratti dai campioni liofilizzati con acqua deionizzata
per due ore. L’estratto,dopo filtrazione, è stato analizzato mediante cromatografia ionica per gli
anioni e mediante spettroscopia di emissione ottica a plasma ad accoppiamento induttivo (ICPOES) per i cationi.
Determinazione di acidi grassi.
La determinazione degli acidi grassi è stata effettuata mediante esterificazione del campione
mediante BF3 in metanolo, successiva estrazione con esano ed analisi dell’estratto mediante
GC-MS.
Determinazione di macro e micro costituenti inorganici
La determinazione di numerosi elementi è stata effettuata mediante digestione acida assistita
da microonde del campione e successiva analisi mediante ICP-AES e ICP-MS.
Altro
NO
Prodotti realizzati
Tipologia del risultato
Pubblicazioni scientifiche: (indicare
pubblicazione con autori, titolo, tipo di
pubblicazione -monografia, libro di testo,
capitolo di libro, rivista, atti di congressi,
corpora, relazioni su invito, - e se soggetta a
processo di revisione)
Si/No
SI
Descrizione
Pubblicazioni scientifiche (con processo di revisione)
R. Fuoco, P. Bogani, G. Capodaglio, M. Del Bubba, O. Abollino, S.
Giannarelli, M.M. Spiriti, B. Muscatello, S. Doumett, C. Turetta, R.
Zangrando, V. Zelano, M. Buiatti. Response to metal stress of Nicotiana
langsdorffii plants wild-type and transgenic for the rat glucocorticoid
receptor gene.
Journal of Plant Physiology 170, 668-675 (2013).
O. Abollino, A. Giacomino, M. Ginepro, M. Malandrino, I. Zelano.
Analytical applications of a nanoparticle-based sensor for the
determination of mercury.
Electroanalysis 24, 727-734 (2012)
O. Abollino, M. Malandrino, A. Giacomino, E. Mentasti. The role of
chemometrics in single and sequential extraction assays: A review. Part I.
Extraction procedures, uni- and bivariate techniques and multivariate
variable reduction techniques for pattern recognition.
Analytica Chimica Acta 688 104-121 (2011).
A. Giacomino, O. Abollino, M. Malandrino, M. Karthik, V, Murugesan .
Determination and assessment of the contents of essential and
potentially toxic elements in Ayurvedic medicine formulations by
inductively coupled plasma-optical emission spectrometry.
Microchemical Journal 99, 2-6 (2011).
Del Bubba, M., Ancillotti, C., Checchini, L., Ciofi, L., Fibbi, D., Gonnelli,
C., Mosti, S. Chromium accumulation and changes in plant growth,
selected phenolics and sugars of wild type and genetically modified
Nicotiana langsdorffii.
Journal of Hazardous Materials, 262 (2013) 394-403.
Patrizia Bogani, Maria Carmela Intrieri, Marcello Buiatti, Genetic and
epigenetic factors in the control of dedifferentiation/tumourisation in
Nicotiana species and hybrids.
Plant Biosystems 146 (3): 511-521 (2012) DOI:
10.1080/11263504.2011.572089
Marina Di Carro, Carmela Ianni, Emanuele Magi. Determination of
terpenoids in plant leaves by GC-MS: development of the method and
application to Ocimum basilicum and Nicotiana langsdorffii.
Analytical Letters, 46: 630-639 (2013) doi:
10.1080/00032719.2012.729239
Marco Grotti, Francisco Ardini, Amanda Terol, Emanuele Magi, José Luis
Todolí. Influence of chemical species on the determination of arsenic
using inductively coupled plasma mass spectrometry at a low liquid flow
rate.
Journal of Analytical Atomic Spectrometry, 28: 1718-1724 (2013)
doi:10.1039/c3ja50159k
F. Ardini, F. Soggia, M.L. Abelmoschi, E. Magi, M. Grotti. Ionomic
profiling of Nicotiana langsdorffii wild-type and mutant genotypes
exposed to abiotic stresses.
Analytical and Bioanalytical Chemistry, 405: 665-677 (2013)
Pubblicazioni in Atti e Proceedings di convegni e congressi
V. Zelano, M. Ginepro, Alessia Baima Peit
Studio delle variazioni di ormoni vegetali come risposta fisiologica ad uno
stress di tipo chimico
Atti del XXIV Congresso Nazionale della Società Chimica Italiana –
Lecce 11-16 settembre 2011
A.Giacomino, C. La Gioia, I. Zelano, D. Fabbri, M. Malandrino, R.
Toniolo, O. Abollino
Analysis of inorganic markers of stress in natural and genetically modified
plants in the presence of chemical and physical stresses
Atti del XXIII Congresso della Divisione di Chimica Analitica della Società
Chimica Italiana – Biodola (Elba) 16-20 settembre 2011
R. Fuoco, P. Bogani, G. Capodaglio, M. Del Bubba, E. Magi, O. Abollino,
S. Giannarelli, M.M. Spiriti, B. Muscatello, S. Doumett, C.Turetta, R.
Zangrando, V. Zelano, M. Grotti, M. Di Carro, M. Buiatti
Metabolomics of transgenic plants under chemical stress
Atti del XXIII Congresso della Divisione di Chimica Analitica della Società
Chimica Italiana – Biodola (Elba) 16-20 settembre 2011
Claudia Ancillotti, Leonardo Checchini, Lorenzo Ciofi, Sandra Furlanetto,
Massimo Del Bubba. HPLC-MS/MS analysis of shikimate pathway
polyphenols in Nicotiana langsdorffii: evaluation of metabolic response
due to genetic modification and abiotic stresses.
Atti del convegno “Incontri di Scienza delle Separazioni: il contributo della
scienza delle separazioni alle problematiche alimentari ed ambientali”,
Messina, 28-29 Novembre 2013
Bogani P., Calistri E., Muscatello B., Giannarelli S., Fuoco R.,Buiatti M.,
Biricolti S.
The effect of the integration of the rat glucocorticoidgr receptor on the
response of Nicotianato abiotic stress.
Proceedings of the 56th Italian Society of Agricultural Genetics Annual
Congress Perugia, Italy – 17/20 September 2012
F. Ardini, M. Di Carro, M. L. Abelmoschi, E. Magi
Multivariate optimization of a SPME-GC-MS method for the determination
of terpenes in Nicotiana langsdorffii: application to wild-type and mutant
genotypes.
Atti del convegno“Incontri di Scienza delle Separazioni: il contributo della
scienza delle separazioni alle problematiche alimentari ed ambientali”,
Messina, 28-29 Novembre 2013
F. Ardini, F. Soggia, M. Grotti (2011). Dynamic reaction cell approaches
for the analysis of environmental matrices by ICP-MS.
Book of Abstracts di "European Winter Conference on Plasma
Spectrochemistry 2011". Saragozza, 30 gennaio-4 febbraio 2011, p. 152
E. Scalabrin, M. Radaelli, P. Toscano, M. Ranaldo, G. Capodaglio
Determination of Shikimic, Jasmonic and Salycilic Acids in wild and
genetically modified Nicotiana Langsdorfii plants exposed to chemical
and water stress .
Atti del XXIV Congresso della Divisione di Chimica Analitica della Società
Chimica Italiana, Sestri Levante, 5 Settembre 2013
Martina Ranaldo, Marta Radaelli, Giuseppa Toscano, Gabriele
Capodaglio,
Method validation of the elemental characterization of nicotiana
langsdorfii by ICP-LRMS and ORS‐ICP-LRMS.
Atti del XXIII congresso nazionale della Divisione di Chimica Analitica
della S.C.I. Isola d’Elba, 16-20 Settembre, 2012.
Roger Fuoco , Stefania Giannarelli , Beatrice Muscatello , Patrizia Bogani
, Marcello Buiatti
Comparative determination of some phytohormones in wild-type and
genetically modified plants by GC-MS and HPLC-MS/MS.
Proceedings of the 36th International Symposium on Capillary
Chromatography and 9th GCxGC Symposium, Riva del Garda (Italy), 27
May - 01 June 2012
Tesi di dottorato collegate
SI
Realizzazione di prototipi
NO
Brevetti realizzati nell’ambito del progetto
NO
Sintesi di nuove molecole e/o di materiali
artificiali
NO
Sviluppo di software open source o
commerciale (dare titolo del programma,
NO
Dottorato in Scienze e tecnologie chimiche Università di Genova, XXIV
ciclo
Sviluppo di metodiche analitiche innovative basate sulla spettrometria
ICP-MS per la determinazione di specie chimiche di interesse ambientale
e tossicologico.
Candidato: Francisco Ardini,
numero di linee di codice, uso previsto, link al
website dove il software si trova,…)
Altro
SI
PUBBLICAZIONI IN PREPARAZIONE (con processo di revisione)
Del Bubba, M., Ancillotti, C., Checchini, L
Influence of water and heat stresses on sugar and polyphenol synthesis
in wild type and genetically modified Nicotiana langsdorffii.
E. Scalabrin, M. Radaelli, M. Ranaldo, S. Zambon, G. Capodaglio
Simultaneous Determination of Shikimic acid, Salicylic acid, Jasmonic
acid and methyl Jasmonate in Plant Extracts by HPLC-ESI-Orbitrap
E. Scalabrin, M. Ranaldo, R. Zangrando, A. Gambaro, G. Capodaglio
Untarget metabolomic analysis of Nicotiana Langsdorfii by HPLC-ESIOrbitrap.
Ranaldo M., G. Toscano, M. Radaelli, E. Scalabrin, G. Capodaglio
Elemental characterization of Nicotiana Langsdorfii wild type and
genetically modified exposed to chemical and physical stresses.
Ranaldo M., E. Scalabrin, M. Radaelli, G. Toscano, G. Capodaglio, P.
Mogani, M. Buiati
Response to thermal stress of Nicotiana Langsdorffii plants wild-type and
transgenic.
R. Fuoco, P. Bogani, G. Capodaglio, M. Del Bubba, O. Abollino, S.
Giannarelli, B. Muscatello, R. Zangrando, V. Zelano, M. Buiatti
Metabolomic response of Nicotiana langsdorffii plants wild-type and
transgenic after thermal stress.
R. Fuoco, P. Bogani, G. Capodaglio, M. Del Bubba, O. Abollino, S.
Giannarelli, B. Muscatello, R. Zangrando, V. Zelano, M. Buiatti
Metabolomic response of Nicotiana langsdorffii plants wild-type and
transgenic after water stress.
R. Fuoco, P. Bogani, G. Capodaglio, M. Del Bubba, O. Abollino, S.
Giannarelli, B. Muscatello, R. Zangrando, V. Zelano, M. Buiatti
Response to persistent organic pollutants (POPs) exposure of Nicotiana
langsdorffii plants wild-type and transgenic for the rat glucocorticoid
receptor gene.
D. Fabbri, M. Ginepro, A. Nonnato, M.C. Cavallero, V. Zelano, E.
Pramauro, P. Bogani, M. Buiatti, R. Fuoco
Comparative analysis of Gibberellins by HPLC-MS/MS in Nicotiana
langsdorffii wild type and transgenic plants used as a model system for
the response to abiotic stress.
A. Giacomino, M. Malandrino, M. Karthik, V, Murugesan, I. Zelano, R.
Toniolo, O. Abollino
Inorganic markers of abiotic stress in wild type and genetically modified
plants.
Patrizia Bogani, Elisa Calistri, Stefano Biricolti, Monica Ruffini
Castiglione, Alessandra Turrini, Manuela Giovannetti, Marcello Buiatti
Pleiotropic effects of the integration of the rat glucocorticoid GR receptor
in Nicotianalangsdorffii: responses to external stimuli
Francisco Ardini, Marina Di Carro, Maria Luisa Abelmoschi, Marco Grotti
and Emanuele Magi.
Multivariate optimization of a headspace solid-phase microextraction gas
chromatography mass spectrometry method for the determination of
terpenes in Nicotiana langsdorffii.
Tesi di laurea
Interazione dell’erbicida Flufenacet con lo Zea Mays: assorbimento e
degradazione. Candidato Danilo Testa (Università di TORINO)
Studio delle variazioni di ormoni vegetali come risposta fisiologica ad uno
stress chimico
Candidato Alessia Baima Peit, (Università di TORINO)
Determinazione di ormoni vegetali nel mais in seguito a trattamento della
pianta con erbicidi e sostanze bioorganiche (SBO) derivanti da biomasse
vegetali. Candidata: Manuela Marongiu. (Università di TORINO)
Sviluppo di un trattamento di estrazione e purificazione per la
determinazione di ormoni vegetali. Candidata: Ludovica Solera.
(Università di TORINO)
Derivatizzazione della gibberellina GA4 per la sua determinazione in
vegetali mediante fluorescenza. Candidato Gabriele Biglia. (Università di
TORINO)
Analisi cromatografica di zuccheri e polifenoli in N. langsdorffii: messa a
punto del metodo e valutazione della risposta e valutazione della risposta
metabolica a modificazioni genetiche ed a stress abiotici. Candidata:
Claudia Ancillotti. (Università di FIRENZE)
Metodi Analitici per la caratterizzazione del profilo metabolico di piante
geneticamente modificate.
Candidata : Greta Dalle Luche. (Università di PISA)
Ottimizzazione strumentale di una metodica analitica basata sulla GC-MS
per la determinazione di fitormoni e acido shikimico in campioni vegetali.
Candidata : Chiara Gerardi. (Università di PISA)
Ottimizzazione delle condizioni sperimentali per l’analisi gascromatografica di fitormoni. Candidata : Erica Parri. (Università di PISA)
Metodi analitici per la caratterizzazione del profilo metabolico di piante
modificate geneticamente. Candidata : Elisa Salvadori, (Università di
PISA)
Sviluppo di metodi analitici per la determinazione di elementi in tracce in
piante di N. Langsdorfii “wild type” e geneticamente modificate.
Candidato Davide Cuneo. (Università di GENOVA)
Analisi multielementare su campioni di N. langsdorffii. Candidata Martina
Pozzi. (Università di GENOVA)
Volume monografico
Autori vari
Titolo: Chemical and molecular approaches for the study of the hormonerelated gene response of transgenic Nicotiana langsdorffii plants under
different abiotic stress conditions.
Realizzazione di nuovi network e collaborazioni
Tipologia del risultato
Si/No
Accordi di collaborazione con organizzazioni
scientifiche nazionali
NO
Accordi di collaborazione con imprese nazionali
NO
Accordi di collaborazione con organizzazioni
scientifiche internazionali
SI
Descrizione
Prof. J.L. Todolì, Università di Alicante (Spagna)
(collaborazione scientifica, scambio di ricercatori e pubblicazioni
scientifiche in comune
Prof. V. Murugesan, Anna University, Chennai (India)
(collaborazione scientifica, scambio di ricercatori e pubblicazioni
scientifiche in comune
Accordi di collaborazione con imprese internazionali
NO
Altro
NO
Note
DIFFUSIONE DEI DATI SCIENTIFICI
Informazione
Modalità
Si/No
Pubblicazioni
(escluse quelle con referaggio)
NO
Depliant
NO
CD-Rom
NO
Altro
NO
Descrizione
Realizzazione/partecipazione a eventi
Modalità
Si/No
Organizzazione di
congressi
NO
Comunicazioni a
congressi nazionali
SI
Descrizione
V. Zelano, M. Ginepro, Alessia Baima Peit
Studio delle variazioni di ormoni vegetali come risposta fisiologica ad uno stress di tipo chimico
XXIV Congresso Nazionale della Società Chimica Italiana – Lecce 11-16 settembre 2011
A.Giacomino, C. La Gioia, I. Zelano, D. Fabbri, M. Malandrino, R. Toniolo, O. Abollino
Analysis of inorganic markers of stress in natural and genetically modified plants in the presence
of chemical and physical stresses
XXIII Congresso della Divisione di Chimica Analitica della Società Chimica Italiana – Biodola
(Elba) 16-20 settembre 2011
R. Fuoco, P. Bogani, G. Capodaglio, M. Del Bubba, E. Magi, O. Abollino, S. Giannarelli, M.M.
Spiriti, B. Muscatello, S. Doumett, C.Turetta, R. Zangrando, V. Zelano, M. Grotti, M. Di Carro, M.
Buiatti
Metabolomics of transgenic plants under chemical stress
XXIII Congresso della Divisione di Chimica Analitica della Società Chimica Italiana – Biodola
(Elba) 16-20 settembre 2011
Claudia Ancillotti, Leonardo Checchini, Lorenzo Ciofi, Sandra Furlanetto, Massimo Del Bubba.
HPLC-MS/MS analysis of shikimate pathway polyphenols in Nicotiana langsdorffii: evaluation of
metabolic response due to genetic modification and abiotic stresses.
Incontri di Scienza delle Separazioni: il contributo della scienza delle separazioni alle
problematiche alimentari ed ambientali. Messina, 28-29 Novembre 2013
Bogani P., Calistri E., Muscatello B., Giannarelli S., Fuoco R.,Buiatti M., Biricolti S.
The effect of the integration of the rat glucocorticoidgr receptor on the response of Nicotianato
abiotic stress.
56th Italian Society of Agricultural Genetics Annual Congress Perugia, Italy – 17/20 September
2012
F. Ardini, M. Di Carro, M. L. Abelmoschi, E. Magi (2013).
Multivariate optimization of a SPME-GC-MS method for the determination of terpenes in
Nicotiana langsdorffii: application to wild-type and mutant genotypes.
Incontri di Scienza delle Separazioni 2013. Messina, 28-29 novembre 2013, p. 32
E. Scalabrin, M. Radaelli, P. Toscano, M. Ranaldo, G. Capodaglio
Determination of shikimic, jasmonic and salycilic acids in wild and genetically modified Nicotiana
Langsdorfii plants exposed to chemical and water stress.
XXIV Congresso della Divisione di Chimica Analitica della Società Chimica Italiana, Sestri
Levante, 5 Settembre 2013
Martina Ranaldo, Marta Radaelli, Giuseppa Toscano, Gabriele Capodaglio,
Method validation of the elemental characterization of nicotiana langsdorfii by ICP-LRMS and
ORS‐ICP-LRMS.
XXIII congresso nazionale della divisione di chimica analitica della S.C.I. Isola d’Elba, 16-20
Settembre, 2012
Comunicazioni a
congressi internazionali
SI
Roger Fuoco , Stefania Giannarelli , Beatrice Muscatello , Patrizia Bogani , Marcello Buiatti
Comparative determination of some phytohormones in wild-type and genetically modified plants
by GC-MS and HPLC-MS/MS.
36th International Symposium on Capillary Chromatography and 9th GCxGC Symposium, Riva
del Garda (Italy), 27 May - 01 June 2012
F. Ardini, F. Soggia, M. Grotti
Dynamic reaction cell approaches for the analysis of environmental matrices by ICP-MS.
European Winter Conference on Plasma Spectrochemistry 2011, Saragozza, 30 gennaio-4
febbraio 2011
Altro
SI
Worshop e riunioni di lavoro dei gruppi di ricerca del progetto
- Kickoff del progetto PRIN2009, Dipartimento di Chimica e Chimica Industriale, Pisa 18
novembre 2011.
- Workshop sullo stato di avanzamento del progetto PRIN2009, c/o la sede del XXIII Congresso
Nazionale della Divisione di Chimica Analitica della S.C.I., Isola d’Elba, 18 Settembre, 2012
- Workshop sullo stato di avanzamento del progetto PRIN2009, Dipartimento di Chimica e
Chimica Industriale, Pisa 31 luglio 2013
- Workshop di chiusura del progetto PRIN2009, Dipartimento di Chimica e Chimica Industriale,
Pisa 5 dicembre 2013
Divulgazione scientifica on-line
Modalità
Si/No
Creazione di siti
SI
Creazione di pagine web
NO
Altro
NO
Descrizione
www.dcci.unipi.it/metagene2009
Il sito del progetto con tutti i dati relativi al programma di ricerca, alle UU.OO ed ai risultati
ottenuti.
Note
Tabella riassuntiva delle spese sostenute per Unità Operativa
n Responsabile
º
Scientifico
Spesa
A.1.1
Spes
a
A.1.2
Spes
a
A.2.1
Spes
a
A.2.2
Spes
a A.3
Spesa
A.4
Spesa B
Spesa C Spesa D
Spesa E
1. FUOCO
Roger
28.172,09
0
0
0
0
9.300
22.483,254
2. MAGI
Emanuele
19.708,08
0
0
0
0
21.034,75
24.445,698
0
0
1.240,06
3. BOGANI
Patrizia
28.491,25
0
0
0
0
30.728,73
35.531,988
0
0
30.590,08 125.342,048
4. ABOLLINO
Ornella
19.710,01
0
0
0
0
0
11.826,006
1.079,69
0
34.358,27
66.973,976
5. CAPODAGLI
O Gabriele
13.332,31
0
0
0
0
22.946,02
21.766,998
0
0
18.000,99
76.046,318
109.413,74
0
0
0
0
84.009,5 116.053,944
Totale
7.691,11 13.816,94 12.448,69
TOTALE
93.912,084
66.428,588
8.770,8 13.816,94 96.638,09 428.703,014
Risorse umane complessivamente ed effettivamente impegnate
Mesi/persona
TOTALE
Personale DIPENDENTE a tempo indeterminato
Personale DIPENDENTE a tempo determinato
Personale non dipendente: solo personale con contratto attivato con l'Ateneo/ente cui afferisce l'unità
di ricerca
Personale non dipendente a carico esclusivo del progetto
Altro personale
Totale
17/01/2014 11:56
.
49,389
0
16
43,07
0
108,459

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