CREA - CIN - Centro di Ricerca per le Colture Industriali

Tipo istituzione: 
C.R.A.

Direttr. Marcello Donatelli

Via di Corticella, 133 - 40128 Bologna

Telefono: 
051-6316811
Fax: 
051-374857
Curriculum: 

Il Centro di Ricerca per le Colture Industriali è strutturato con una sede centrale a Bologna, e sedi a Rovigo e nel comune di Osimo. Nel complesso il Centro dispone di aziende agrarie, per un totale di circa 125 ettari, dotate di attrezzature per realizzare le principali attività sperimentali. Il Centro dispone inoltre di laboratori di analisi ed ambienti controllati per  lo studio dei sistemi agro-ecologici, biologia, chimica, genomica, microbiologia e virologia, tecnologia e di un laboratorio di valutazione automatizzata della qualità della bietola da zucchero. Il Centro è anche sede amministrativa per 4 Unità di Ricerca del CRA.

L'attività di ricerca può essere riassunta secondo i seguenti punti:

1) Agronomia, agro-meteorologia, agrobiologia e modellistica dei sistemi agricoli;

Meteorologia, agrobiologia e modellistica dei sistemi agricoli.  Le attività si articolano sui seguenti settori specifici di ricerca: i) modellazione di sistemi agricoli ii) impatto dei cambiamenti climatici sulle attività agricole; iii) valutazione di aspetti energetici e del bilancio del carbonio dei sistemi agricoli; iv) modelli biofisici per la simulazione di insetti e patogeni di interesse agrario in funzione per la sostenibilità dei sistemi agricoli l’adattamento ai cambiamenti climatici. Trasversale a queste azioni lo sviluppo di componenti e applicazioni software, e lo studio di architettura software per la realizzazione di strumenti nel settore agro-ambientale; a queste attività corrisponde la manutenzione di siti web per ottenere il software prodotto. Nell’ambito della modellazione dei sistemi agricoli, il Centro è coinvolto in progetti europei e nazionali per lo sviluppo di modelli e strumenti  informatici atti a stimare, mediante metodi quantitativi, la produttività e le ricadute ambientali di colture erbacee annuali/poliennali, frutteti/vigneti e sistemi agroforestali, in specifiche combinazioni di clima, suolo e tecniche di gestione colturale.

Biomasse lignocellulosiche ad uso energetico. Presso l'azienda di Anzola dell'Emilia vengono condotti diversi esperimenti poliennali su specie perenni da energia: canna comune, miscanto, pioppo, robinia, salice e panico. Detti esperimenti hanno lo scopo di approfondire le conoscenze sia su aspetti di eco-fisiologia delle colture, sia sui servizi agroambientali che la coltivazione di queste colture puo' assicurare. In questo ambito, di particolare interesse sono gli studi sull'incremento del contenuto del carbonio organico del suolo e sul contenimento dei nitrati potenzialmente lisciviabili nel profilo del suolo.

Fibra. Il Centro colleziona e valuta il germoplasma di canapa e lino. Con tecniche attuali di biologia molecolare studia le basi genetiche della canapa allo scopo di orientare e accelerare il miglioramento genetico. Le ricerche ed i materiali genetici selezionati trovano interesse industriale per la tendenza al “ritorno” delle fibre naturali in campo tessile, ma ultimamente si sono aperti settori dell’alimentare e del farmaceutico che richiedono parti della pianta (semi, aromi, olio etc), fibra attivata con principi attivi ad azione terapeutiche ed anche costituenti delle piante tessili con promettenti attività curative (cannabinoidi, acidi grassi polinsaturi e terpeni).

2) Genetica e miglioramento genetico

Barbabietola da zucchero. Il CRA-CIN di Rovigo ha avuto un ruolo importante nello sviluppo di varietà di barbabietola da zucchero resistenti alla rizomania e alla cercosporiosi, anche attraverso lo studio e l’impiego nel breeding di sottospecie selvatiche appartenenti al genere Beta (Beta vulgaris ssp. maritima). Una collezione di linee maschio sterili, ristoratrici e maintainer, e di impollinanti 2n e 4n sono tuttora conservati e caratterizzati presso il CRA-CIN di Rovigo. Il CRA-CIN svolge anche studi di genetica e di genomica della risposta della bietola selvatica e coltivata ad alcuni importanti stress abiotici, quali lo stress da carenza idrica e da basse temperature.

Piante da fibra. Il CRA-CIN svolge ricerche nel settore della genetica della biosintesi dei cannabinoidi in canapa (Cannabis sativa), determinando le sequenze geniche responsabili della diverse varianti chemotipiche esistenti, e mettendo a punto marcatori PCR per la selezione assistita per l’identificazione precoce del chemotipo, del sesso maschile nella canapa dioica, e per l’analisi della variabilità genetica dei materiali in collezione. Presso il CRA-CIN di Rovigo si svolgono ricerche sulle possibili applicazioni terapeutiche di linee di canapa dotate di profili specifici e puri di diversi cannabinoidi, utilizzabili nel settore farmaceutico. Il CRA-CIN ha inoltre registrato numerose varietà di lino (Linum usitatissimum), ed è in possesso di una estesa collezione di germoplasma di accessioni e varietà sia da fibra che da seme per questa specie.

Orticole da industria. Il CRA-CIN svolge studi di genetica e biologia molecolare dei geni responsabili dell’accumulo di carotenoidi nei tuberi di patata (Solanum tubersosum. Le ricerche si focalizzano sull’analisi di espressione di diversi geni-chiave del metabolismo dei carotenoidi nel germoplasma di Solanum, e sulla caratterizzazione degli alleli associati alla diversità nel germoplasma del colore del tubero, con l’obiettivo di correlare le informazioni ottenute a livello genetico e genomico con le quantità accumulate dei diversi tipi di carotenoidi. L'attività di ricerca genetica sul fagiolo comune (Phaseolus vulgaris L.) si interessa di stress biotici, caratterizzando dal punto di vista genomico le famiglie di geni di resistenza NBS-LRR, e sviluppando  marcatori molecolari associati alla resistenza ai nematodi galligeni (es. gene Mi, Meloidogyne incognita razza 1), integrando tali marcatori  nelle mappe genetiche disponibili. Vengono svolti inoltre studi bio-geografici ed evolutivi, basati sulle sequenze geniche ottenute, su una collezione di germoplasma di Phaseolus (1000 genotipi analizzati), allo scopo di individuare nuove fonti di resistenza e di localizzare l'origine delle resistenze stesse.

Oleaginose. Nel settore delle oleaginose il CRA-CIN di Osimo svolge ricerche che mirano alla costituzione di linee di girasole (Helianthus annuus) ristoratrici, maintainer e maschiosterili ad elevata attitudine generale alla combinazione, sia convenzionali (alto linolenico, HL) che ad alto contenuto in acido oleico (HO); il breeding svolto presso il CRA-CIN di Osimo ha anche l’obiettivo di introdurre la resistenza alla peronospora e la resistenza agli erbicidi imidazolinoni nelle migliori linee HL e HO.

3) Microbiologia e sanità delle colture

Ecologia microbica dei suoli e sanità delle colture . Il centro svolge attività di ricerca nei campi dell’ecologia microbica, micologia e patologia vegetale con tecniche colturali e metagenomica. Questi studi sono affiancati da  ampio uso di test biologici per la valutazione funzionale dei microorganismi tellurici, del rapporto pianta-microorganismi a livello di rizosfera e per la valutazione dell’impatto delle  pratiche agronomiche sulle popolazioni microbiche dei suoli dei suoli agrari (indicatori microbici di sanità dei suoli). Tutto questo, in funzione dell’incremento della fertilità biologica e sanità dei suoli agrari intensivamente coltivati (soil suppressiveness). Il centro si occupa anche specificamente dei patogeni fungini tellurici  delle colture con studi filogenetici su popolazioni di interesse agrario; questi studi sono integrati con test biologici e studi funzionali del rapporto con la coltura ospite. Infine svolge studi sulla risposta potenziale patogeni tellurici agenti di necrosi radicale ai cambiamenti climatici, sempre in funzione della gestione agronomica di queste avversità biotiche responsabili del declino produttivo delle colture.

Microrganismi e molecole utili per la protezione delle colture e per l’agro-industria. L’attività di ricerca è rivolta principalmente alla valutazione dell’attività biologica di composti naturali, microorganismi e loro formulati per l’impiego in strategie di difesa non convenzionale delle colture, anche in combinazione con altri mezzi di lotta, quali la biofumigazione con derivati delle Brassicaceae. Particolare attenzione è rivolta agli agenti di controllo biologico, come il fungo Trichoderma, di cui il centro conserva e implementa un’ampia collezione. Oggetto di studio sono i principali meccanismi d’azione, quali antagonismo verso fitopatogeni fungini, colonizzazione del sito d’infezione, promozione della crescita e induzione di resistenza sistemica nella pianta ospite, anche attraverso analisi biochimiche di marker enzimatici e tecniche biomolecolari di espressione genica. La collezione di Trichoderma e di altri isolati fungini non fitopatogeni viene studiata anche in relazione alla produzione di enzimi cellulosolitici e xilanolitici per applicazioni in diversi settori agro-industriali, come il pretrattamento biologico delle biomasse lignocellulosiche a scopi energetici, per la filiera del bioetanolo e del biogas.

4) Conservazione e trasformazione dei prodotti agricoli, inclusa la chimica e la tecnologia delle piante non alimentari

Biocarburanti e biolubrificanti. Per la produzione di bioetanolo sono stati sperimentati prevalentemente sorgo zuccherino ed alcuni genotipi di barbabietola da zucchero. Sono in corso studi di produzione di bioetanolo da biomasse ligno-cellulosiche mediante l’uso di Trichoderma. Per la produzione di biocarburanti da colture oleaginose sono state sperimentate applicazioni in filiera corta e la valorizzazione dei co-prodotti anche attraverso innovazioni di processo nelle tecnologie estrattive.

Biofumigazione. Il Centro ha competenze più che decennali nell’analisi e gestione di molecole vegetali ad attività biologica, tra  le quali il sistema glucosinolati-mirosinasi, attraverso studi agro-tecnologici, biochimici, fitopatologici e tossicologici. In tale ambito sono state selezionate piante e realizzati formulati brevettati (farine, pellets e formulati liquidi)  interamente a base vegetale  caratterizzati da un’azione di controllo biologico di alcuni patogeni agrari nella cosiddetta tecnica della biofumigazione.

Nutraceutica e Molecole funzionali: Su questo tema il Centro svolge ricerche approfondite sulle proprietà: a) dei glucosinolati purificati in quantità di grammi e ad elevato grado di purezza da semi e piante di Brassicaceae e Moringaceae, bioattivati con enzima mirosinasi, nella prevenzione delle patologie tumorali e neurodegenerative, b) di estratti liofilizzati ottenuti da germogli di Brassicaceae, ad elevato contenuto di glucosinolati, per usi fitoterapici, c) dei cannabinoidi psicotropi  e non psicotropi per usi salutistici.

Filiera piante oleaginose. In questo comparto il Centro ha svolto e svolge tuttora attività agronomica e di miglioramento genetico per l’incremento delle produzioni agroindustriali sia di tipo alimentare (girasole), sia non alimentare (Brassicaceae). Studio di colture oleaginose per biolubrificanti ed oli tecnici per l’industria in un’ottica di Bioraffineria applicata sul territorio.

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