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Il progetto proposto dal Dipartimento di Biologia Ambientale consiste in un Fitotrone “intelligente” integrato (Integrated Smart Phytotrone) che si propone di realizzare sperimentazioni interdisciplinari sulle reazioni delle piante a diversi tipi di stress: inquinamento, patogeni, siccità inter alia.

L’Integrated Smart Phytotrone, di seguito denominato ISP, è suddiviso in:

  1. due camere di crescita walk-in che consentono il controllo dei principali parametri ambientali (radiazione fotosinteticamente attiva, temperatura, umidità relativa). In queste camere di crescita lo farà sarà possibile simulare condizioni ambientali specifiche e di utilizzare agenti patogeni di piante per simulare condizioni di stress. Una camera verrà utilizzata come controllo, la seconda per il trattamento secondo il protocollo sperimentale definito di volta in volta.
  2. analizzatore di gas a infrarossi (IRGA) che consentirà il monitoraggio continuo dei tassi di cambio gassosi istantanei nel giorno/notte tra le piante e l'atmosfera e le alterazioni di questi processi in risposta ai trattamenti considerati.
  3. un thermodesorber collegato ad un gascromatografo collegato ad uno spettrometro di massa Q/TOF (TD-GC-Q/TOF). Questa analisi farà identificare univocamente tutti le sostanze volatili organiche (VOCs) prodotte dalle piante sia in condizioni normali che di stress.

Le due camere, l’analizzatore IRGA e il TD-GC-Q/TOF saranno integrati tramite un sistema di aspirazione forzata e tubi di adsorbimento e conduzione che porterà le sostanze gassose inorganiche ed organiche agli analizzatori che saranno installati in un box climatizzato e con aria filtrata allestito tra le due camere walk-in. Questa integrazione consentirà a ISP di lavorare come un solo strumento in cui le sostanze gassose prodotte dalle piante nei fitotroni (emissione) verranno analizzate e identificate in tempo reale dagli analizzatori a valle del sistema (analisi).

In questo contesto, la versatilità sperimentale dello "Smart" PHYTOTRONE che permette di gestire l'intensità di diversi tipi di stress è un vantaggio importante per affrontare le attuali sfide della ricerca. Valutare la risposta di diverse specie, con diverso livello di resistenza agli stress biotici (funghi parassiti) e abiotici (siccità, metalli pesanti, ozono troposferico) è un passaggio preliminare essenziale per definire la resilienza allo stress di specie diverse. Anche se i risultati ottenuti in condizioni controllate non sono generalizzabili in campo, rappresentano comunque un passaggio essenziale per stimare quali cambiamenti potrebbero avvenire sulla composizione delle specie negli ecosistemi esposti ai diversi stress ambientali. Inoltre, diversi fattori di stress, da soli o in combinazione, influenzano la funzionalità della pianta e la loro capacità di fornire servizi regolatori che possono influenzare notevolmente il benessere umano (ONE HEALTH).

Fonte di Finanziamento: 
Media o grande attrezzatura acquisita/cofinanziata con fondi di Ateneo
anno del bando: 
2019
anno di collaudo: 
2022
Nome e acronimo del laboratorio o locale che ospita l'attrezzatura: 
serre sperimentali del giardino botanico sperimentale
Department or host center: 
Edificio: 
CU022 - Botanica e Genetica Scienze Matematiche Fisiche e Naturali
Servizi offerti: 
ISP will provide several services: 1) plant growth under fine-tuned controlled conditions stressed or unstressed with multiple inputs 2) online analysis of inorganic and organic volatile compounds produced by plants stressed or unstressed 3) machine learning analysis of volatilome
Contatti: 
cognomenomee-mail
reverberi
massimo
faino
luigi
manes
fausto
beccaccioli
marzia
gramegna
giovanna
Numero di utenti per anno: 
20
Elenco Imprese utenti: 
denominazionetipologia
Sfera società agricola s.r.l
agro-industria
Ferrari Farm
agro-industria
Agriges srl
produzione fitobiostimolanti
Oasis srl
agricoltura sostenibile
Elenco altri utenti: 
denominazionetipologia
CREA Difesa e Certificazione
ente di ricerca del Mipaaf
CREA genomica e bionformatica
ente di ricerca del Mipaaf
CNR-IPSP
ente di ricerca del MUR
CNR-ISPA
ente di ricerca del MUR
Ricavi - trasferimenti interni: 
Anno: 
2022
fatture emesse: 
data
23/03/2022
spese manutenzione: 
anno
2022
Description of research activity: 
L'Integrated Smart PHYTOTRON sarà utilizzato per studiare le risposte strutturali e funzionali delle piante a molteplici e stress abiotico e biotico che interagiscono fornendo l'opportunità di impostare progetti sperimentali complessi. In particolare, diverse linee di ricerca possono trarre vantaggio da questa struttura: 1. Studi sull'impatto dei Cambiamenti Globali attraverso la caratterizzazione degli effetti morfologici ed ecofisiologici degli inquinanti (ozono troposferico, particolato, metalli pesanti), aumento di CO2, deposizione di azoto, siccità e stress di salinità sulla vegetazione, da utilizzando tecniche di misurazione non invasive e non distruttive. 2. Sviluppo di nuovi metodi standardizzati di bioindicazione e biomonitoraggio della qualità ambientale (aria, acqua, suolo) in ambiente naturale e ecosistemi urbani e negli agroecosistemi, nell'ambito del Programma Vegetazione UNECE/ICP. 3. Quantificazione degli impatti del multi-stress sulla conduttanza stomatica e sul tasso di assimilazione al fine di stabilire livelli critici di O3 per Climi mediterranei, miglioramento dell'affidabilità del modello per gli ecosistemi mediterranei. 4. Caratterizzazione della risposta funzionale delle specie vegetali naturali ai diversi livelli di inquinamento dell'aria, dell'acqua e del suolo per verificarne capacità di fitodepurazione e fitoestrazione. 5. Produzione sostenibile di alimenti di origine vegetale: i) mettere a punto protocolli per la biostimolazione delle difese e della produttività delle piante attraverso composti o organismi benefici; ii), selezionando genotipi e/o varietà resistenti a patogeni e stress (es. inquinanti); iii) cattura indicatori precoci di stress delle piante per la progettazione di sensori utilizzabili a livello di campo per la prevenzione delle malattie. 6. La variabilità temporale del rapporto NPP-GPP degli alberelli che crescono in condizioni ambientali limitanti. L'uso del carbonio l'efficienza, o il rapporto tra produzione primaria netta (NPP) e produzione primaria lorda (GPP), rappresenta un modo conveniente per farlo analizzare l'allocazione C a livello di popolamento alle diverse condizioni di coltivazione. Gli esperimenti condotti in condizioni controllate lo consentiranno calibrare modelli basati sul processo al fine di prevedere le tendenze del rapporto NPP/GPP nel clima ambientale futuro. 7. L'Integrated Smart PHYTOTRON può essere utilizzato per studiare le risposte di piante modello, piante tolleranti e iperaccumulatrici e colture a stress ambientali come metalli pesanti/metalloidi. Lo smart PHYTOTRON permetterà di coltivare piante sotto diverse condizioni ambientali comprese le diverse contaminazioni del suolo e per analizzare i danni che ne derivano per l'organizzazione della radice, il primo organo vegetale esposto agli inquinanti del suolo. In particolare, sarà possibile studiare gli effetti della contaminazione del suolo organizzazione e definizione del meristema radice, perché è noto che il meristema radice è responsabile dello sviluppo e della funzione di l'intero organo ed è anche il principale bersaglio di tossicità causata dagli inquinanti del suolo. Inoltre, il PHYTOTRON consentirà lo studio gli effetti di più metalli pesanti/metalloidi, presi singolarmente o insieme, sulla crescita dell'apparato radicale e per valutarne effetti sulla biomassa vegetale totale. Sarà anche utile studiare il ruolo di ormoni o composti simili agli ormoni volatili, come ad esempio etilene o jasmonati, o di molecole segnale coinvolte nelle risposte allo stress come l'ossido nitrico, durante lo sviluppo della radice sistema di piante esposte a metalli tossici. Questo tipo di PHYTOTRON integrato consentirà di studiare le risposte della pianta a basse temperature, in particolare gli effetti sullo sviluppo, la crescita e la maturazione del frutto di un'importante specie mediterranea come l'olivo. Queste ricerche necessitano anche di spazi adeguati per esporre la pianta a temperature definite prima di sottoporle alle analisi necessarie per valutare la risposta/adattamento degli impianti. 8. Testare gli effetti che i parametri ambientali e l'esposizione a inquinanti quali O3, NOx, SO2, metalli pesanti, possono avere sulla tasso di crescita di specie utilizzabili nel campo delle energie rinnovabili e sostenibili come Zea mays L. e Brassica napus L. Le caratteristiche dell'Integrated Smart PHYTOTRON consentono di esporre le specie selezionate a diversi stress o crescita non ottimale condizione per verificare se la risposta specie-specifica può migliorare la resa e la qualità della materia prima per ottimizzare la filiera di produzione dei biocarburanti. 9. Funghi promotori della crescita vegetale (biostimolazione, nutrizione, bioprotezione, biorisanamento) di specie di interesse medicinale o agronomico al fine di sviluppare strategie di coltivazione sostenibili. Questa infrastruttura tecnologica è adatta per studiare gli effetti benefici di funghi per aumentare la tolleranza del biota delle piante e/o del suolo a stress abiotici come metalli pesanti e xenobiotici.
Description of Third Mission activity: 
ISP si inserisce nelle seguenti finalità di terza missione: 1) dissemination verso stakeholders e comunità 2) citizen scientists 3) sharescience 4) conto terzi In particolare, ISP sarà al centro di diversi progetti di ricerca già in corso e verrà usato come model di technology transfer e sharing sciences. ISP farà infatti parte di network infrastrutturali come MetroFood e centri interateneo come Saperi&Co che serviranno come piattaforma per fare sharescience e per informare gli stakeholder di progetto e organizzare eventi pubblici di science dissemination. ISP è un laboratorio green che consente di vedere in tempo reale come le piante reagiscono (respirano) agli stress. Questo servirà per insegnare a studenti degli istituti scolastici il funzionamento delle piante e come queste fanno "£resilienza" agli stress e inoltre sarà importante per gli amministratori locali per indirizzare la configurazione del verde urbano, ambiente fortemente soggetto a air pollutants.
Description of educational/training activity: 
ISP sarà al centro di lezioni pratiche in diverse discipline nei diversi corsi di laurea che hanno l'agritech e la sostenibilità nella loro mission, tra questi sicuramente: - Laurea Triennale in Biotecnologie agroalimentari ed industriali - Laurea Triennale in Scienze Biologiche - Laurea Triennale in Bioinformatics - Laurea Magistrale in Biologia e Tecnologie Cellulari - Laurea Magistrale in Biotecnologie genomiche, industriali ed ambientali - Laurea Magistrale in Scienze e Tecnologie Alimentari - Laurea Magistrale in Biochemistry nei corsi di dottorato in: - Biologia Ambientale ed Evoluzionistica - Food Systems - Genetica e Biologia Molecolare Questi sono corsi dei 3 livelli di istruzioni che ospitano centinaia di ragazzi ogni anno i quali fruiranno durante i corsi di esercitazioni pratiche svolte in ISP.
Responsabile dell'Attrezzatura: 
massimo.reverberi@uniroma1.it
Fausto.Manes@uniroma1.it
Settore ERC: 
LS1
LS8_1
LS9_7
LS9_8
LS9_9
Ambiti tecnologici trasversali - Key Enabling Technologies: 
Life-science technologies & biotechnologies
Keyword iris: 
crops
Abiotic stress
Host-Pathogen Interactions
biostimulant
volatile organic compounds
Air Pollutants
Stato dell'attrezzatura: 
In fase di acquisizione

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