Unità di Ricerca per la Maiscoltura

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1 Unità di Ricerca per la Maiscoltura

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3 CRA-MAC L Unita di Ricerca per la Maiscoltura del CRA (Consiglio per la Ricerca e la Sperimentazione in Agricoltura) svolge attivita di ricerca indirizzata al miglioramento genetico del mais. Particolarmente curato è il settore scientifico, che riguarda l approccio genetico alla produttività, avvalendosi di strategie genetiche, biochimiche, fisiologiche e molecolari. Gli interessi scientifici ed operativi dell Unità sono indirizzati a ricerche sia di base che applicate e riguardano il miglioramento genetico del mais condotte nel quadro di progetti finalizzati di interesse nazionale ed europeo.

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5 Storia L Unità di ricerca per la Maiscoltura fu realizzata nel 1920 e il suo primo direttore è stato il Prof. Zapparoli. L attuale struttura, situata a Bergamo all interno di un appezzamento di circa 25 ha, fu inaugurata nel 1953 grazie anche al supporto di alcuni enti pubblici locali. Dopo la II Guerra Mondiale, la Stazione ha notevolmente contribuito al breeding del mais in Italia, favorendo l introduzione degli ibridi di mais in Italia e la loro diffusione. Importante fu il contributo del Prof. Fenaroli, che curò la collezione e la conservazione delle popolazioni italiane di mais Italiano. Nel 1968 la Stazione divenne una sezione del nuovo Istituto Sperimentale per la Cerealicoltura (ISC), con sede a Roma sotto il controllo del Ministero dell Agricoltura. Nell agosto del 2007, a seguito dell attuazione del Piano di riorganizzazione e razionalizzazione degli Istituti di Ricerca e sperimentazione agraria, la Sezione di Bergamo dell ISC ha assunto la denominazione di Unità di Ricerca per la Maiscoltura (CRA-MAC).

6 Missione Il CRA-MAC studia la genetica e la fisiologia della produzione del mais da foraggio e da granella con metodi convenzionali e con le tecniche della biologia molecolare. Cura il miglioramento genetico per resistenza, adattabilità e qualità nutrizionale del prodotto, nonché la selezione varietale attraverso la realizzazione di linee pure e di ibridi. Collabora con il Centro di ricerca per la genomica e la post-genomica animale e vegetale per l identificazione e la caratterizzazione di geni utili e la redazione di mappe genomiche. Studia l effetto dei mezzi tecnici (azoto, irrigazione, epoche di semina, umidità di raccolto, densità, lavorazioni, diserbo, sistemi colturali) sulla produzione e sulle caratteristiche qualitative degli ibridi commerciali. Cura il mantenimento e la valorizzazione delle risorse maidicole locali e di accessioni d interesse europeo.

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8 Biochimica Patologia Il laboratorio di biochimica e chimica effettua analisi qualitative e quantitative di numerosi composti di interesse per l alimentazione umana (proteine, grassi, amido, antiossidanti, fitosteroli) della granella di mais e per la determinazione della qualità foraggera del trinciato (componenti della fibra e digeribilità della sostanza organica). Si occupa, inoltre, della sicurezza alimentare con indagini sul contenuto in micotossine dei materiali studiati. Apparecchiature utilizzate: HPLC, NIRS, Chemwell, Soxtec System, Ankom 220. Il laboratorio è allestito per svolgere in sicurezza (cappa Biohazard) le procedure per il mantenimento in coltura di patogeni fungini tossigeni (in particolare Aspergillus flavus, Fusarium verticillioides) e per lo svolgimento di biosaggi in vitro volti a valutare l attività anti-fungina di proteine e composti vegetali. Test di infestazione artificiale con uova di Diabrotica virgifera virgifera sono condotti al fine di individuare genotipi di mais tolleranti.

9 Biologia Molecolare Germoplasma Questo laboratorio dispone di attrezzature per la biologia molecolare e per l analisi genomica mediante RFLP, SNP, amplificazione PCR-RAPD, AFLP, SSR e di una piattaforma tecnologica per analisi ad alto volume di informazioni: i) sistema di lettura fluorescenza microarray scanner GenePix 4100; ii) sistema automatico di preparazione microarray Omnigrid Accent; iii) Robot dispensatore campioni liquidi Biomek 2000; iv) CEQ-2000 DNA analysis system. Presso il CRA-MAC è conservata la collezione di mais più ampia in Italia: oltre 5700 accessioni conservate ex situ in celle a 7 C e rigenerate periodicamente in campo. La collezione comprende: 3590 linee inbred, pubbliche e non, di cui la maggior parte provengono dagli Stati Uniti (41%) e dall Italia (40%); 1262 popolazioni locali delle quali oltre la metà (694 popolazioni) sono state raccolte in Italia negli anni 50, nel momento in cui si diffondeva la coltivazione degli ibridi, che andava a sostituire appunto le varietà tradizionali, le altre provengono da 23 Paesi differenti; 476 popolazioni sintetiche, costituite per lo più in Italia (61%), ma provenienti anche da altri Paesi; 426 linee che portano mutazioni a livello dello sviluppo della pianta e delle vie metaboliche della cariosside, utili per studi di biologia molecolare.

10 Programmi di Breeding Il CRA-MAC, in collaborazione con la Fondazione Morando Bolognini di Sant Angelo Lodigiano (LO), conduce uno storico programma di breeding su mais volto alla costituzione di linee e ibridi di ciclo medio-precoce e tardivo adatti agli ambienti maidicoli italiani. Il programma prevede inizialmente l ottenimento di nuovi gruppi di eterosi, la selezione di linee parentali di secondo ciclo con superiore attitudine combinatoria e la costituzione di ibridi competitivi. Particolare attenzione è riservata a prodotti supercommodities richiesti dall industria alimentare (mais vitrei con tipologia locale per farina e corn flakes) e da settori industriali (mais per gritz da birra, mais ad alto olio, amilose extender, high-lysine ecc.). Sono state inoltre identificate fonti di resistenza al complesso virale MD- MV-BYDM nelle linee Lo 1024, Lo1166, Lo1059 e Lo1077. Come ulteriori obiettivi il programma prevede lo sviluppo di nuovi ibridi con superiori performances in termini di eterosi, di stabilità produttiva in situazioni di stress ambientale e di ridotti input agronomici e di tolleranza alle fitopatie. Il programma comporta ogni anno l allevamento di circa 30 popolazioni F2 con linee avanzate; la selezione per attitudine combinatoria di circa 800 linee F3 tramite prove agronomiche dei rispettivi topcrosses effettuate in 2 località; l avanzamento delle migliori linee F4 scelte e la ricerca dell attitudine combinatoria specifica. Questa attività prevede l allevamento di circa 2500 parcelle per fecondazioni manuali (in due generazioni annuali di cui una invernale in Uruguay), ed inoltre parcelle di prove agronomiche di adattamento e resa. Le linee rilasciate negli ultimi anni sono elencate nella tabella successiva. Queste linee sono ancora in fase di selezione conservativa e di verifica dell attitudine combinatoria specifica. Sono invece state rilasciate negli ultimi due anni e rese disponibili per le società sementiere le linee Lo1412, Lo1421, Lo1427, Lo1451, Lo1457 e Lo1504, utilizzabili come parentali di ibridi commerciali o in programmi privati di breeding, attraverso licenze ed agreements con la Fondazione M. Bolognini che è responsabile dell attività commerciale e di sviluppo.

11 Linee costituite negli ultimi anni Linea Anno Linea Anno Linea Anno di costituzione di costituzione di costituzione Lo Lo Lo Lo1409wx 2006 Lo Lo Lo1411wx 2006 Lo Lo Lo Lo Lo Lo1413ae 2006 Lo Lo Lo Lo Lo Lo Lo Lo Lo Lo Lo Lo Lo Lo Lo Lo1458ae 2006 Lo Lo Lo Lo Lo Lo1460ae 2006 Lo Lo Lo Lo Lo Lo Lo Lo Lo Lo Lo Lo Lo Lo Lo Lo Lo Lo1468ae 2006 Lo Lo Lo Lo Lo Lo1470wx 2006 Lo Lo1429wx 2007 Lo Lo Lo Lo1472wx 2007 Lo Lo1431ae 2007 Lo Lo Lo Lo Lo Lo Lo Lo Lo Lo Lo Lo Lo Lo Lo Lo Lo Lo1437w 2007 Lo Lo1546w 2010 Lo1438A 2006 Lo Lo Lo1438B 2006 Lo Lo Lo Lo Lo Lo Lo1483ae 2009 Lo Lo Lo Lo Lo Lo1485ae 2009 Lo1558ae 2012 Lo Lo Lo Lo1444A 2006 Lo1487ae 2009 Lo Lo Lo Lo Lo Lo1489ae 2009 Lo Lo Lo Lo Lo Lo1491wx 2009 Lo Lo1448R 2006 Lo Lo Lo1448R Lo1493wx 2009 Lo

12 Metereologia La centralina automatica fa parte della rete del Servizio Meteorologico Regionale gestito da ARPA Lombardia, comprendente 51 stazioni automatiche distribuite su tutto il territorio regionale, ed è stata messa in funzione negli anni 90. Nel mese di Giugno 2011 è stata completamente sostituita con una nuova di ultima generazione. I dati vengono acquisiti in automatico e trasmessi via cavo al Servizio Meteorologico Regionale ( arpalombardia.it/meteo/meteo.asp). La strumentazione manuale comprende i seguenti strumenti: pluviometro e pluviografo (quantità di pioggia in mm e relativa registrazione oraria); termometro a massima (temperatura massima giornaliera in C); termometro a minima (temperatura minima giornaliera in C); termoigrografo (registrazione oraria temperatura e umidità relativa); evaporigrafo (registrazione quantità di acqua evaporata in mm) geotermometro e geotermografo (temperatura del terreno in C a 5 e 10 cm di profondità e relativa registrazione oraria); eliofanografo (ore giornaliere di insolazione); barometro e barografo (pressione atmosferica e relativa registrazione oraria).

13 Editoria Maydica, fondata nel 1956 dal Prof. L. Fenaroli, pubblica articoli nel campo della genetica, genomica, biologia molecolare, biochimica, chimica, fisiologia, del breeding e dell agronomia di mais e specie affini. Dal 2011, Maydica viene publicato come rivista open access offrendo una accessibilità gratuita al mondo scientifico maidicolo, attraverso la consultazione on-line. Maydica viene pubblicata con una frequenza di 4 volumi all anno. Gli articoli, disponibili sul sito della rivista ( sono consultabili direttamente sul sito o scaricabili in formato PDF, favorendo una rapida consultazione e più ampia visibilità e divulgazione dei risultati ottenuti da parte dei ricercatori.

14 Analisi di Revisione Dal 2001, il CRA-MAC è l organismo preposto per l effettuazione di Analisi di Revisione di seconda istanza, su campioni di mais e di soia, volte a verificarne l eventuale presenza di OGM. La procedura seguita, indicata nel D.M. del 27 novembre 2003, prevede l applicazione della metodologia PCR REAL TIME da effettuarsi su campioni di semi sottoposti a macinazione, dai quali vengono eseguite due estrazioni indipendenti di DNA. Progetti in corso ALIMAIS - Filiera avanzata per la produzione di granella e semilavorati di mais per alimenti di alto valore nutrizionale e tecnologico ALISAL - Miglioramento delle proprietà igienico-sanitarie, salutistiche e funzionali di commodity per l alimentazione dell uomo e/o degli animali BIOGESTECA - Piattaforma di biotecnologie verdi e di tecniche gestinali per un sistema agricolo ad elevata sostenibilita ambientale BIOSEGEN - Sviluppo di indicatori energetici e varieta innovative CANADAIR - Attività di gemellaggio Italia Canada nel settore della ricerca scientifica e innovazione in campo agro-alimentare COEMA - Indagine sulle dinamiche di diffusione del polline tra coltivazioni contiguedi mais e modelli di coesistenza per la maiscoltura italiana COLLEZIONI e A-OR - Mantenimento di collezioni, banche dati e altre attivita ordinarie di rilevante interesse pubblico CONVAR - Confronti Varietali delle principali specie di interesse agrario EPIGEN - Progetto Bandiera Epigenomica Sottoprogetto 8: Identificazione di varianti epigenetiche mediante studio dell epigenoma in piante d interesse agrario IDIAM - Interventi per contrastare la diffusione e i danni da diabrotica nella maiscoltura italiana MAISMOLINO - Sviluppo delle filiere di produzione a valore aggiunto nel comparto del mais alimentare, attraverso la costituzione di nuove varieta con superiori caratteristiche qualitative MICOPRINCEM - Micotossine principali ed emergenti nei cereali RGV FAO - Implementazione del trattato fao sulle risorse genetiche vegetali per l'alimentazione e l'agricoltura

15 Collaborazioni nazionali e internazionali UNIVERSITÀ Bologna - Dipartimento di Scienze e Tecnologie Agroambientali Dipartimento di Scienze Farmaceutiche; Milano - Dipartimento di Protezione dei Sistemi Agroalimentare e Urbano e Valorizzazione delle Biodiversità; Padova - Dipartimento di Agronomia Ambientale e Produzioni Vegetali Dipartimento di Biotecnologia Agraria; Piacenza - Facoltà di Agraria; Pisa - Dipartimento di Biologia delle Piante Agrarie; Roma - Dep. of Chemical Engineering Materials & Environment, La SAPIENZA; Torino - Dipartimento di Valorizzazione e Protezione delle Risorse Agroforestali;Verona - Dipartimento di Biotecnologia, Italy ENTI/ISTITUTI Camera di Commercio Bergamo; ERSA - Agenzia per lo Sviluppo Rurale - Pozzuolo del Friuli (UD); Fondazione Morando Bolognini Sant Angelo Lodigiano (LO); Istituto di Biologia e Biotecnologia Agraria CNR, Milano; Istituto di Genetica e Sperimentazione Agraria "N. Strampelli" - Lonigo (VI); Istituto di Genomica Applicata, Udine; Istituto di Scienze delle Produzioni Alimentari CNR Bari; Istituto Superiore di Sanità (Roma); Comunità Montana Valle San Martino e Lario Orientale; Provincia di Bergamo; Regione Lombardia; Regione Toscana; Comune di Gandino (BG); Comune di Lazise (VR); Fondazione Fojanini (SO) AZIENDE Agricola 2000, Società di Servizi per l'agricoltura - Tribiano (MI); Agripiemonte Cereali, Associazione di Produttori - Alessandria; Assosementi - Bologna; Astra Innovazione e Sviluppo, Società di Servizi per l'agricoltura - Imola (BO); Azienda Agraria Sperimentale "M.Marani" - Ravenna; Azienda Agraria Sperimentale "Stuard" - Parma; Bioindustry Park Collaretto Giocosa (TO); CAPAC, società cooperativa agricola - Torino; Centro Servizi per l'agricoltura S.R.L. (CE.S.A.) - Alessandria; Cooperativa Agricoltori Chivasso (C.A.P.A.C.) - Chivasso (TO); Coopsementi, Cooperativa Produttori Sementi - Sossano (VI); Limagrain Italia SpA - Corte Dei Cortesi-Cignone (CR); Monsanto Italia Agricoltura - Pontevico (BS); Repros, Società di Servizi per l'agricoltura - Alonte (VI); Syngenta Seeds SpA - Casalmorano (CR); Veneto Agricoltura, Azienda Regionale - Legnaro (PD); UNIVERSITIES Arizona, School of Plant Science, USA; California-Berkeley, Department of Plant and Molecular Biology, USA; Cambridge, Department of Plant Science, UK; Copenhagen, Department of Agricultural Science, Section of Plant Breeding and Crop Science, The Royal Veterinary and Agricultural University, DK; Geneva, Department of Botany and Plant Biology, Switzerland; Guelph, Biological and Physical Sciences, Canada; Montana, Department of Plant Science & Plant Pathology, State University, Bozeman, Agricultural BioScience Facility, USA; Department of Molecular Biology, Innsbruck Medical University, Austria INSTITUTIONS Banco Portugues de Germoplasma Vegetal, Braga, Portugal; Centro de Investigaciones Agrarias de Mabegondo, Coruña, Spain; Consejo Superior de Investigaciones Cientificas, Pontevedra, Spain; Institut de Recherche pour le Développement, Monpellier, France; Institute National de la Recherche Agronomique, Montpellier, France; Institute of Genetics and Developmental Biology, Chinese Academy of Sciences, Beijing, China; John Innes Centre, Norwich, UK; Max Planck Institute for Developental Biology, Department of Molecular Biology, Germany; National Agricoltural Research Foundation, Thessaloniki, Greece; Plant Research International, Wageningen, Holland COMPANIES Bayer CropScience, Frankfurt am Main, Germany; Biogemma Brézet, Clermont-Ferrand, France; Pro-Mais Limagrain, Riom, France

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