motto mario - ITS - Nuove Tecnologie per la Vita

CURRICULUM SCIENTIFICO
E DIDATTICO
MARIO MOTTO
Via Rampinelli, 98 – 24126 Bergamo - Tel 035 313221
e-mail:mariomotto@libero.it
Bergamo, 20 Giugno 2012

1. CURRICULUM VITAE
- Nato a Milano il 20.04.1946.
- Diplomato nel Luglio1966, Istituto Tecnico C. Cattaneo, Milano.
- Laureato in Scienze Agrarie, Università degli Studi della Città di Milano nel Luglio del 1971.
- Diplomato nel Novembre del 1975, Scuola di specializzazione in Biologia, indirizzo Genetica
Applicata, dell’Università degli Studi della Città di Milano.
- Nominato nell’agosto 1976, dopo pubblico concorso, sperimentatore nel ruolo degli Istituti di ricerca
e sperimentazione agraria del M.A.F., presso l’Istituto Sperimentale per l’Orticoltura di Salerno,
Sezione di Montanaso Lombardo (Lo).
- Attivo come sperimentatore dal Marzo 1977 all’8.6.1989 presso l’Istituto Sperimentale per la
Cerealicoltura, Sezione di Bergamo.
- Ricercatore associato presso il Dipartimento di Genetica della North Carolina State University a
Raleigh (NC), nel corso del 1978.
- Ricercatore associato presso l’Istituto di Genetica dell’Università di Colonia (Germania) dal 1.2.1983
al 1.2.1984.
- Incaricato per l’insegnamento di Genetica Vegetale, a.a. 1982-83, presso la Facoltà di Agraria
dell’Università Cattolica del Sacro Cuore, Piacenza.
- Incaricato per l’insegnamento del corso di Fisiologia delle piante coltivate, a.a. 1985-86 e 1986-87,
presso la Facoltà di Agraria dell’Università Cattolica del Sacro Cuore, Piacenza.
- Direttore di Sezione incaricato dal 1.5.1986 al 7.6.1989 presso l’Istituto Sperimentale per la
Cerealicoltura, Sezione di Bergamo.
- Direttore di Sezione straordinario dall’8.6.1989 all’8.6.1992 presso l’Istituto Sperimentale per la
Cerealicoltura, Sezione di Bergamo.
- Vincitore del concorso a posti di professore universitario di ruolo, II fascia, per il raggruppamento n°
263: Miglioramento genetico delle piante agrarie, nel 1986.
- Direttore di Sezione ordinario dal 9.6.1992 al 15.11.2004, presso l’Istituto Sperimentale per la
Cerealicoltura, Sezione di Bergamo.
- Vincitore del concorso per un posto di direttore straordinario per la direzione dell’Istituto
Sperimentale per la Cerealicoltura con sede in Roma, nel 1999.
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- Titolare, per l’a.a. 1995-1996, dell’insegnamento di “Miglioramento genetico delle piante coltivate”
per il corso di laurea in Biotecnologie agro-industriali della Facoltà di Scienze MM.FF.NN.
dell’Università degli Studi di Verona.
- Titolare, per l’a.a. 2007-2008, dell’insegnamento di “Miglioramento genetico II”, Settore AGR/07 –
Genetica agraria per il C.d.L. magistrale in Scienze della produzione e protezione delle piante della
Facoltà di Agraria dell’Università degli Studi di Milano.
- Direttore dell’Istituto Sperimentale per la Cerealicoltura di Roma dal 5.4.2000 al 15.11.2004.
- Direttore incaricato CRA - Unità di ricerca per la maiscoltura dal 16.11.2004 a oggi.
2. BORSE DI STUDIO, RICONOSCIMENTI
- Nel 1972 ottiene una borsa di studio per neolaureati assegnata dalla Fondazione G.G. Morando
Bolognini dell’Istituto Sperimentale per la Cerealicoltura di Roma.
- Negli anni 1973-76 riottiene lo stesso tipo di borsa di studio.
- Nel 1977 gli viene assegnata una borsa di studio per l’estero dal Consiglio Nazionale delle Ricerche
che utilizza presso il Dipartimento di Genetica della North Carolina State University, a Raleigh (NC).
- Nel 1982 gli vengono assegnate due borse di studio del CNR e dell’Accademia Nazionale dei Lincei
per “Biological Laboratories”, Harvard University, Cambridge, USA, che non utilizza.
- Nel 1982 riceve un’analoga borsa di studio del CNR che utilizza presso l’Istituto di Genetica di
Colonia (FRG).
- Nel 1995 ottiene il riconoscimento ufficiale della Camera di Commercio, Industria, Artigianato ed
Agricoltura di Bergamo concesso, secondo la menzione, a personalità benemerita per lo sviluppo
economico provinciale.
3. CARRIERA IN UNIVERSITA’, ISTITUTI DI RICERCA, CORSI DI SPECIALIZZAZIONE
- Presso l’Istituto di Genetica Vegetale della Facoltà di Agraria di Piacenza, UCSC
Titolare dell’insegnamento del corso di Genetica Vegetale per l’a.a. 1982-83.
Titolare dell’insegnamento del corso di Fisiologia delle piante coltivate per gli a.a. 1985-86 e 1986-
87.
- Presso l’Istituto Policattedra della Facoltà di Scienze MM.FF.NN. dell’Università degli Studi di
Verona
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Titolare dell’insegnamento del corso di Miglioramento Genetico delle Piante Coltivate per l’a.a.
1995-96.
- Presso il Dipartimento di produzioni vegetali della Facoltà di Agraria dell’Università degli
Studi di Milano
Titolare dell’insegnamento del corso di Miglioramento Genetico II per l’a.a. 2007-08.
- Presso la Scuola di Specializzazione in Biologia con indirizzo in Genetica Applicata, diretta dal
Prof. C. Barigozzi, dell’Università degli Studi di Milano.
Frequenta il corso di specializzazione in Genetica Applicata dal novembre 1972 e si diploma nel
novembre del 1975.
- Presso il Plant Breeding Institute di Cambridge (Inghilterra)
Partecipa al corso di Studi “Plant Breeding a technology integrating the plant sciences”, dal 7 al 19
luglio 1974.
- Presso il Dipartimento di Genetica del North Carolina State University a Raleigh, N.C. (USA)
Ricercatore associato dal Gennaio al Dicembre 1978.
- Presso l’Università di Edinburg (Scozia)
Frequenta il corso di studio organizzato dalla N.A.T.O. - F.E.B.S. “Genome organization and
expression in plants”, 11-21 Luglio 1979.
- Presso l’Istituto Sperimentale per l’Orticoltura di Salerno, Sezione di Montanaso Lombardo
Sperimentatore dal Settembre 1976 al Marzo 1977.
- Presso l’Istituto di Genetica dell’Università di Colonia, Germania
Ricercatore associato dal 1.2.1983 al 1.2.1984.
- Presso l’Istituto Biosintesi Vegetali, Milano
Partecipa al corso di “Biologia Molecolare e Trasformazione di Cellule Vegetali” dal 3 al 5 Aprile
1984.
- Presso la Scuola Internazionale di Oncologia e Medicina Sperimentale, Roma
Partecipa in qualità di docente al corso “Ingegneria molecolare delle piante” 19-20 Novembre 1991.
- Presso l’Istituto Sperimentale per la Cerealicoltura, Sezione di Bergamo
Sperimentatore dal Marzo 1977 al 1.5.1986.
Direttore di Sezione Incaricato dal 1.5.1986 al 7.6.1989.
Direttore di Sezione straordinario dal 8.6.1989 al 7.6.1992.
Direttore di Sezione ordinario dal 8.6.1992 al 15.11.2004.
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Direttore di Sezione Incaricato dal 16.11.2004 ad oggi.
- Presso l’Istituto Sperimentale per la Cerealicoltura, Roma
Direttore di Istituto dal 4.4.2000 al 9.11.2004.
- Ministero della Pubblica Istruzione, Roma
Vincitore nel 1986 del concorso a posti di professore universitario, II fascia, raggr. n° 263:
Miglioramento genetico delle piante agrarie.
- Altri corsi tenuti, seminari
Ha partecipato come docente a diversi corsi di specializzazione svolti presso Istituti del Ministero,
Università e Enti vari. Ha tenuto seminari scientifici in Istituti e Università italiane e straniere.
- Correlatore delle seguenti tesi sperimentali di laurea presso l’Università degli Studi di Milano:
- E. ACETI: “Variabilità genetica e correlazioni per caratteri qualitativi in una sintetica opaco-2
modificata di mais”.
- F. PANI: “Selezione ricorrente per caratteri qualitativi della cariosside in una varietà opaco-2
modificata di mais”.
- F. INTROZZI: “Eredità del contenuto proteico e di zeina del seme di mais”.
- F. CARELLA: “Valutazione della risposta alla selezione ricorrente per caratteri agronomici in una
popolazione sintetica opaco-2 di mais”.
- G. BRANDOLINI: “Valutazione di metodi di selezione ricorrente in varietà sintetiche di mais a base
genetica stretta”.
- G. MOLLARETTI: “Varibilità genotipica per l’accumulo di nitrati in organi vegetativi di piante di
mais”.
- N. ZEDURI: “Effetto del genotipo sull’accumulo e l’utilizzazione dell’azoto in ibridi di mais”.
- O. GRITTI: “Selezione ricorrente per il peso del seme in una varietà sintetica di mais”.
- V. ROSSI: “Caratterizzazione del sistema di elementi trasponibili Bg di mais e analisi della frequenza
di trasposizione in piante transgeniche di N.tabacum.
Componente del comitato di valutazione della tesi di dottorato di ricerca presso l’Agricultural
University of Norway, Ås
- C. LINNESTAD : “Barley grain development: characterization of gene expression in gametophytic
and sporophytic tissues by in situ hybridization”. 21 Giugno 1996.
Componente del comitato di valutazione della tesi di dottorato di ricerca presso l’Università di
Madeira
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L.R.A. DE FREITAS: “Evaluation of genetic diversity of cereals on the Archipelago of Madeira”. 15
Gennaio 2008.
Congressi
Ha partecipato a Congressi della Società Italiana di Genetica Agraria, dell’Associazione Genetica
Italiana, della Società Italiana di Fisiologia Vegetale, e a Congressi internazionali di Genetica,
Miglioramento Genetico, Biologia molecolare, genomica e biotecnologie, presentando in diverse
occasioni comunicazioni e posters
Affiliazioni scientifiche
- Socio della Società Italiana di Genetica Agraria
- - Socio della Società Italiana di Fisiologia Vegetale
- Socio di Eucarpia: eletto per il periodo 1993-1996 e 2009-2011 Presidente della Sezione Mais e Sorgo
- Socio dell’American Society of Plant Physiology
- Socio dell’American Association for the Advancement of Science
- Membro della New York Academy of Science
- Socio dell’International Society of Plant Molecular Biology.
Pubblicazioni
Il candidato ha pubblicato 315 articoli (allegato 1) suddivisi nelle seguenti categorie:
1. Articoli divulgativi su riviste tecniche a diffusione internazionale, nazionale e locale 29
2. Articoli con risultati sperimentali su riviste tecniche e divulgative senza referees, su Annali
Istituto o atti convegni (esclusi i riassunti) 101
3. Articoli scientifici a congressi internazionali (esclusi i riassunti) 13
4. Articoli scientifici in italiano su riviste con referees 16
5. Articoli scientifici su riviste internazionali con referees 121
6. Libri, capitoli di libri, rassegne su riviste nazionali ed internazionali 24
Tra gli articoli pubblicati su riviste scientifiche internazionali si annoverano alcuni articoli
comparsi sia su riviste di interesse generale con elevato impact factor quali: EMBO J., Genetics, Mol.
Gen. Genetics, Nucleic Acids Research, J. Biological Chemistry, Development, Transgenic Research,
sia di interesse più specifico quali: Plant Cell, Plant J., Theor. Appl. Genetics, Plant Physiology, Plant
Science, Plant Mol. Biology, Maydica, Genetic Research, Euphytica, Plant Breeding, Phytochemistry,
J. Exp. Botany. Le altre pubblicazioni riguadano articoli divulgativi, tecnici, rassegne, capitoli di libri,
senz’altro secondarie, comunque quasi sempre concernenti attività di ricerca e in accordo con i compiti
istituzionali degli istituti di ricerca e sperimentazione del MIPAF.
Brevetti.
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Sono stati per lo più prodotti quale attività connessa con il rilascio di linee e ibridi di mais
costituiti dalla Sezione di Bergamo dell’Istituto sperimentale per la Cerealicoltura.
4. ATTIVITA’ SCIENTIFICA, TECNICA E DIDATTICA
Premessa
“L’attività di ricerca iniziò nell’ottobre del 1971, presso la Sezione di Montanaso Lombardo
dell’Istituto Sperimentale per l’Orticoltura. In quel periodo collaborai con il Prof. F. Salamini alla
sperimentazione sul fagiolo con l’obiettivo di costituire varietà resistenti al virus e adatte al mercato
nazionale. E’ stata questa attività un’esperienza formativa che mi permise di considerare con attenzione
i problemi dell’utilizzazione e della trasmissione della variabilità genetica, con l’accuratezza del
metodo del pedigree, scelto per lo sviluppo di questi programmi di miglioramento. Inoltre mi interessai
di mutagenesi operando sul Ph.vulgaris con mutageni chimici. Collaborai anche con G.P. Soressi a
programmi di miglioramento genetico di altre specie orticole, quali pomodoro e pisello. Negli stessi
anni frequentai l’Istituto di Genetica dell’Università degli Studi di Milano seguendo il corso di
Specializzazione in Genetica Applicata. Presso questo Istituto ho approfondito le conoscenze di
Genetica Generale e di Teoria della Selezione. Inoltre, sotto la guida del Prof. Ottaviano appresi la
tecnica per una precisa e rigorosa impostazione metodologica degli esperimenti, di analisi ed
elaborazione statistica e di genetica quantitativa e di popolazione.
Nel 1975 venni trasferito alla Sezione di Bergamo dell’Istituto Sperimentale per la
Cerealicoltura. Mi fu assegnata, in collaborazione con T. Maggiore, l’impostazione delle prove
sperimentali del mais e la costituzione e scelta di varietà sintetiche atte al miglioramento delle
caratteristiche produttive e delle qualità del seme del mais. Mi interessai anche di genetica formale e
degli aspetti della teoria della selezione di un cereale allogamo, quale il mais. In particolare,
quest’ultimo approccio venne condotto applicando appropriati schemi di selezione ricorrente e modelli
di genetica-statistica miranti ad accertare le variazioni indotte dalla selezione sulla struttura genetica dei
caratteri quantitativi.
I precedenti aspetti vennero successivamente approfonditi nel 1978 durante il periodo che
trascorsi presso il Dipartimento di Genetica della North Carolina State University, Raleigh, N.C., USA.
In questo periodo collaborai, con R.H. Moll, ad un programma di ricerca per determinare il controllo
genetico e l’ereditarietà del carattere prolificità del mais. Mi si presentò anche la possibilità di seguire
corsi avanzati di Genetica e di Miglioramento genetico. Inoltre, la possibilità di contattare autorevoli
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genetisti, quali J.G. Scandalios e C.S. Levings III, attivi nel settore della Genetica biochimica e
fisiologica del mais mi orientarono ad approfondire a livello biochimico e fisiologico i meccanismi di
base dei processi biosintetici delle piante.
Rientrato a Bergamo proseguii i programmi di genetica quantitativa, già in atto, in
collaborazione con T. Maggiore prima e A. Verderio in seguito, e gli studi sul determinismo genetico
alla base dei caratteri quantitativi e di genetica formale atti a produrre una dettagliata mappa genica
della regione Hs-gl del cromosoma 7 del mais. Inoltre, mi interessai di sviluppare appropriati criteri
biochimici da applicare ai fini tassonomici a varietà di mais e di condurre ricerche di fisiologia della
produzione tendenti ad individuare indici fisiologici e biochimici da applicare alla selezione di questa
pianta. Gli stessi anni mi videro impegnato in un’esperienza di insegnamento del corso di Genetica
Vegetale presso la facoltà di Agraria, dell’Università Cattolica del Sacro Cuore a Piacenza.
Nello stesso periodo i progressi raggiunti nel campo della Biologia molecolare e della Genetica
vegetale mi indussero ad avvicinarmi agli studi di biologia molecolare, in generale, e più precisamente
ad approfondire a livello biochimico gli elementi genetici trasponibili del mais e i meccanismi di
regolazione genica delle piante che limitano la crescita, lo sviluppo e la produttività. Questa tendenza è
stata favorevolmente stimolata e rafforzata nel 1980 dalla conoscenza del Prof. P. Starlinger
dell’Istituto di Genetica dell’Università di Colonia. L’incontro con questo brillante genetista, attivo
nelle indagini a livello molecolare degli elementi trasponibili dei batteri e delle piante e, in generale,
della biologia molecolare, è stato, infatti, rilevatore di un’interessante tematica basata su tecnologie
biologiche innovative. Ne 1983, presso il suo laboratorio all’Istituto di Genetica di Colonia, appresi,
assieme ai fondamenti delle tecniche del DNA ricombinate e della genetica degli elementi trasponibili,
anche l’interesse a fornire una chiave interpretativa dei fenomeni biologici ed a produrre un modello
interpretativo di realtà sperimentali emergenti.
Rientrato in Italia all’inizio del 1984, in collaborazione con F. Salamini e R. Marotta mi
interessai allo sviluppo del laboratorio di Ingegneria genetica della Sezione di Bergamo, e alla messa a
punto di strategie genetiche e genetico-molecolari per l’identificazione di sequenze nucleotidiche di
mais corrispondenti a loci di potenziale interesse produttivo ed per lo sviluppo di vettori per la
trasformazione di cellule vegetale. Nello stesso periodo, in collaborazione con A. Verderio, proseguii
l’attività relativa a programmi di selezione ricorrente e a programmi particolari per l’ottenimento di
ibridi tardivi adatti alla produzione di biomassa, di ibridi precocissimi per la produzione di granella in
secondo raccolto e di ibridi opaco-2 ad elevata capacità nutrizionale.
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Gli stessi anni mi videro impegnato in una nuova esperienza biennale di insegnamento del corso
di “Fisiologia delle piante coltivate” presso la Facoltà di Agraria di Piacenza dell’Università Cattolica
del S. Cuore, per la cui esposizione mi sono rifatto a rassegne pubblicate sugli Ann. Rev. Plant
Physiology, sull’Encyclopedia of Plant Physiology e a monografie su argomenti specifici. Questa
esperienza mi permise di acquisire notevoli apporti conoscitivi relativamente a processi fisiologici e
biochimici responsabili del determinismo della produttività vegetale.
Una simile esperienza è stata effettuata nel 1995, quale titolare dell’insegnamento di
Miglioramento genetico delle piante coltivate del corso di laurea in Biotecnologie agro-alimentari,
presso la Facoltà di Scienze MM.FF.NN. dell’Università degli Studi di Verona, e più recentemente
(2008) quale titolare dell’insegnamento di “Miglioramento genetico II” del Cdl. magistrale in Scienze
della produzione e protezione delle piante della Facoltà di Agraria dell’Università degli Studi di
Milano.
Ho accettato questi incarichi principalmente perchè le conoscenze e le esperienze accumulate in più di
vent’anni di attività di ricerca nei settori della genetica, teoria della selezione, biologia molecolare,
fisiologia e biotecnologie applicate ai diversi settori del miglioramento genetico delle piante potevano
trovare una favorevole amplificazione, qualora trasmessa agli studenti, ed anche come periodo di
verifica e aggiornamento professionale. Per l’insegnamento dell’ultimo corso mi sono avvalso per la
parte di miglioramento genetico convenzionale e per gli aspetti della teoria della selezione dei testi di
Chrispeels e Sadawa “Genetica, biotecnologie e agricoltura sostenibile” e di Barcaccia e Falcinelli
“Genetica e genomica”, mentre per la parte di biotecnologie e genomica ad articoli e rassegne
pubblicate recentemente su riviste di interesse generale (Science, Nature, Cell, EMBO J., J. Biol.
Chem.) e specializzate (Biotechnology, Trends in Biotechnlogy, Current Opinion in Plant Science and
biotechnology, Trends in Genetics, Ann. Rev. of Plant Physiol., Plant Mol. Biol., Crop Sci., Theor.
Appl. Genet., Molecular Breed., ecc.).
Nel Maggio del 1986 il Direttore dell’Istituto sperimentale per la Cerealicoltura, Prof. A.
Bianchi, mi incaricava di svolgere le mansioni di Direttore di Sezione a seguito delle dimissioni
rassegnate dal Dr. C. Soave. Tale incarico è stato successivamente confermato, in data 23.09.1986, con
nomina del Ministro pro-tempore dell’Agricoltura e delle Foreste.
L’impostazione scientifica ed organizzativa presso la Sezione di Bergamo aveva reso
disponibili i laboratori e le attrezzature indispensabili per lo svolgimento di un’attività di ricerca
indirizzata sia negli aspetti scientifici di base che in quelli applicativi diretti al miglioramento genetico
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del mais. In particolare, tale impostazione ha permesso la costituzione di un laboratorio per analisi
finalizzate al miglioramento delle qualità nutrizionali delle farine e dei trinciati del mais, di un
laboratorio di biologia molecolare e di colture cellulari per l’applicazione delle nuove tecniche avanzate
per la manipolazione diretta del DNA, la coltura di cellule e tessuti, l’isolamento e la caratterizzazione
di geni agronomicamente utili e lo sviluppo di una significativa attività di ricerca.
La potenzialità operativa della Sezione è ulteriormente migliorata sia attraverso l’ampliamento
delle camere di crescita, il completamento e il riammodernamento della strumentazione sia dei
laboratori per la chimica dei foraggi e delle farine, sia dei laboratori di biologia molecolare e cellulare.
La Sezione è attualmente dotata di spettrometri di massa, di strumenti per cromatografia liquida, di
apparecchiature per la sequenza e la sintesi del DNA, analizzatori automatici di N, C, e S elementare,
NO2, NO3 e NH3, di fluorimenti e spettrometri ad assorbimento atomico per la determinazione di
metalli pesanti e di personal computers per l’analisi dei dati sperimentali. E’ stato inoltre riadattato
l’edificio principale e sono stati sistemati i fabbricati aziendali. Si è anche proceduto all’adeguamento
dell’impianto elettrico alle attuali norme legislative, all’ampliamento degli spazi adibiti agli uffici ed ai
laboratori attraverso opere murarie.
Il successivo interessamento della direzione dell’Istituto sperimentale per la Cerealicoltura, del
Presidente della Camera di Commercio di Bergamo e del Presidente dell’Amministrazione Provinciale
di Bergamo hanno portato altresì nello stesso periodo ad un intervento finanziario triennale di queste
Amministrazioni per migliorare la potenzialità operativa della Sezione pari a 1 milione di euro. Questo
contributo è stato destinato all’utilizzo di un’azienda nella provincia di Bergamo di circa 15-20 ha, per
localizzare parte delle attività di sperimentazione e di divulgazione precedentemente svolte
nell’Istituto. Esso ha inoltre permesso l’acquisto di nuove e più moderne attrezzature scientifiche
destinate ai laboratori di fisiologia vegetale, biotecnologie applicate e di miglioramento genetico.
In tempi recenti è stata, inoltre, in parte realizzata in collaborazione con l’Azienda Foreste della
Regione Lombardia e l’Assessorato all’agricoltura della Regione Lombardia e del MIPAF, la
costruzione di un Centro per la conservazione e valorizzazione delle risorse genetiche di piante di
interesse agrario: centro complementare e di supporto per l’attività di ricerca di analisi dei genomi e per
la selezione assistita di nuove varietà di mais con metodi tradizionale senza ricorrere a soluzioni
transgeniche. Tali contributi hanno permesso il riadattamento di un edificio di 450 m 2 per la
conservazione del seme in celle climatiche e l’acquisto di attrezzature scientifiche per esperimenti ad
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alto volume di informazione (analizzatore automatico del DNA, robot per l’estrazione automatica del
DNA, picker di colonie e spotter, printer per supporti ad elevata densità, lettore di microchip).
Gli attuali interessi scientifici ed operativi della Sezione sono indirizzati a ricerche sia di base
che applicate dirette al miglioramento genetico del mais condotte nel quadro di progetti finalizzati di
interesse nazionale ed europeo. In particolare, gli attuali temi di ricerca e sperimentazione della Sezione
riguardano le problematiche agronomiche, le scelte varietali, il miglioramento genetico, la fisiologia
della produzione, la genetica formale e quantitativa, la genetica biochimica, fisiologica e cellulare, la
biologia molecolare e gli studi avanzati sull’organizzazione del genoma del mais.
Particolarmente curato è il settore scientifico che riguarda l’approccio genetico alla produttività,
grazie all’enorme aumento della resa produttiva degli ibridi di mais oggi coltivati che permette così un
rapido ammortamento del costo della ricerca scientifica. Segnalo che la biologia e gli interventi
genetici, sebbene abbiano già svolto un ruolo di primaria importanza nel potenziare le produzioni
vegetali, rivestiranno nel futuro il ruolo di principali fattori di propulsione, di innovazione e di
progresso del comparto agricolo, avvalendosi anche delle nuove tecniche d’analisi del genoma.
Particolare rilievo hanno assunto gli studi diretti alla caratterizzazione a livello genetico e
biochimico di geni di potenziale interesse agronomico per gruppi di mutazioni che interferiscono con le
sintesi delle cere epicuticolari delle foglie e delle proteine di riserva del seme. Grazie a questi studi
sono stati isolati e caratterizzati due geni che regolano la sintesi delle zeine dell’endosperma: il gene
O2 e il gene b-32 che hanno permesso una analisi funzionale degli stessi. In particolare i risultati
ottenuti dalle ricerche svolte dal candidato sul gene O2, il primo esempio nelle piante di attivatori
trascrizionali appartenenti alla classe dei “leucine zipper”, sono stati frequentemente citati in numerosi
articoli scientifici, rassegne e capitoli di libri apparsi sulle più prestigiose riviste, libri e monografie sia
di interesse generale sia del settore vegetale. E’ stato inoltre individuato che le mutazioni hgh-lysine
fl2, Mc, e De-B30 influenzano la deposizione delle zeine alterandone il sistema di trasporto. Sono stati
inoltre clonati il gene Gl1 e Gl2 del mais ed il sistema di elementi trasponibili Bg-rbg. Nei laboratori
della sede di Bergamo si sviluppano, inoltre, ricerche miranti a chiarire le relazioni che intercorrono fra
la regolazione genetica e lo stato nutrizionale delle piante di mais mediante l’impiego di tecniche che
consentono di modificare l’apporto dei nutrienti (C e N) all’endosperma, studi fisiologici e biochimici
per accertare i meccanismi che influenzano l’assorbimento, la traslocazione e l’utilizzazione dell’azoto
nella pianta di mais. Più recentemente è stato attivato un programma di ricerca al fine di verificare il
possibile impiego del gene b-32 che codifica una proteina capace di inattivare la sintesi proteica di
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insetti, funghi e batteri, uno studio sui meccanismi di regolazione delle risposta allo stress idrico nel
mais e il clonaggio e l’analisi molecolare dei geni glossy in mais. Sono altresì state attivate ricerche
miranti a valutare l’impiego di marcatori molecolari nella caratterizzazione delle linee pure di mais e
per identificare blocchi genetici (QTL) che contribuiscono alla determinazione di rilevanti caratteri
agronomici, di stabilità produttiva e dell’eterosi. Sono, inoltre, state svolte ricerche sui meccanismi che
alterano la struttura della cromatina e interferiscono con il ciclo cellulare e attivati programmi di analisi
del genoma dei cereali.
I programmi di tipo ordinario e straordinario svolti dal candidato con i relativi
finanziamenti acquisiti sono riportati in Tabella 1.
I programmi straordinari, condotti nell’ambito di progetti finalizzati di interesse nazionale ed
europeo, oltre a rappresentare un’indispensabile fonte di finanziamento della Sezione, hanno favorito la
crescita culturale e scientifica dei ricercatori, attraverso l’instaurarsi di proficue collaborazioni con altre
istituzioni nazionali (Istituto Internazionale di Genetica e Biofisica CNR, Napoli; Istituto di
Agronomia, Università di Firenze, di Milano e di Bologna; Dipartimento di Fisiologia e Biochimica
Generali, Università di Milano; Istituto di Biosintesi Vegetali di Milano; Istituto di Genetica di Pavia;
Dipartimento di Genetica di Milano; Istituto di Genetica, Università di Pisa;Istituto di Genetica e
Botanica, UCSC, Piacenza; Istituto di Genetica e Sperimentazione Agraria di Lonigo; Dipartimento di
Biologia sperimentale, Università di Bologna) e internazionali (Max-Planck-Institut, Cologne; Istituto
di Plant Breeding, Università di Hohenheim, Stoccarda; Dipartimento di Genetica, Università di
Madrid; John Innes Institute, Norwich; Centre d’Investigacio i Desenvolupment, CSIR, Barcelona;
Plant Genetics Systems, Gent; Plant Molecular Biology Laboratory, Dipartimento di Biologia
Molecolare, Ås-NHL; Key Gene, Wageningen, Università di Bristol, Università di Innsbruck, Hoesch ,
Francoforte.
La Sezione, partecipando ai programmi Human Capital and Mobility Biotechnology della CEE,
è stata presente nella rete di laboratori europei per la formazione e l’addestramento di giovani
ricercatori nel settore delle biotecnologie applicate alle piante. La Sezione provvede inoltre alla
conservazione in camere fredde del seme di mais delle varietà italiane, malgrado la difficoltà di reperire
finanziamenti ad hoc, e di altre accessioni della specie Zea mays. La Sezione ha ospitato e ospita inoltre
diversi studenti per la preparazione di tesi sperimentali di laurea delle facoltà di biologia e agraria
dell’Università di Milano e di Verona. E’ inoltre convenzionata con l’Università degli Studi di Milano
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come sede di laboratorio per l’espletamento del tirocinio pratico del corso di laurea in Scienze Agrarie
e Biologiche.
Tra i principali collaboratori che hanno operato e operano presso la Sezione elenco: P. Ajmone
Marsan, M. Bertolini, C. Balconi, N. Berardo, P. Castiglioni, F. Coppolino, N. Di Fonzo, E. Gentinetta,
H. Hartings, A. Verderio, S. Lanzini, E. Lupotto, G. Mazzinelli, M. Maddaloni, L. Pellegrini, E. Rizzi,
V. Rossi, M. Lauria, M. Sturaro, S. Locatelli. Con l’assegnazione dei borsisti e contrattisti del
Ministero dell’Agricoltura e delle Foreste e del MIRAAF (F. Fusari, M. Albano, F. Locatelli, C.
Lusardi, D. Bosio, G. Raho, R. Riboldi, D. Della Torre, R. Pirona. C. Lanzanova),
dell’Amministrazione Provinciale di Bergamo (C. Livini, L. Pirovano, A. Reali), del CNR (F. Forlani)
e della Pioneer Hi-Bred Italia (G. Monfredini, D. Michel, G. Donini), della Comunità Economica
Europea (D. De Froidmont) e dell’European Molecular Biology Organization (H.P. Döring) sono stati
via via sviluppati aspetti particolari di ricerca genetica e di miglioramento genetico. Alla conduzione
dell’attività di ricerca e di sperimentazione hanno collaborato anche 9 operai a tempo indeterminato con
mansioni diverse e 7-8 operai a tempo determinato.
Dal 4.4.2000 al 15.11.2004 sono stato responsabile, in qualità di Direttore, a seguito di nomina
con specifico concorso, della programmazione scientifica, economica e della gestione finanziaria-
amministrativa e del personale dell’Istituto Sperimentale per la Cerealicoltura, articolato in:
- Sezioni operative centrali (Roma)
• Pianificazione degli Esperimenti (biometria applicata al miglioramento dei cereali)
• Merceologia dei prodotti (tecnologia e biochimica dei prodotti cerealicoli)
• Genetica applicata (miglioramento e fitopatologia dei frumenti)
• Tecniche Agronomiche (interventi e sistemi colturali).
- Sezioni periferiche (miglioramento genetico e tecniche colturali dei cereali):
• S. Angelo Lodigiano (frumento tenero e segale)
• Vercelli (riso)
• Fiorenzuola D’Arda (orzo e triticale)
• Bergamo (mais e sorgo)
• Badia Polesine (avena)
• Foggia (frumento duro e farro)
• Catania (frumento duro e cereali minori)
• Fondazione Morando Bolognini (conservazione in purezza di costituzioni varietali dell’Istituto).
tabella
La dotazione di risorse di personale e di attrezzature strumentali sono riassunte nella seguente
Personale Strutture
12

• direzione scientifica 1
• direttori di Sezione 8
• personale scientifico di ruolo 24
• tecnologi 8
• personale scientifico a tempo det. 30
• borsisti/assegnasti 13
• personale tecnico di ruolo 25
• personale tecnico a tempo det. 9
• operai fissi 37
• operai a tempo determinato 17
• direzione amministrativa 1
• personale amministrativo 24
• custode 1
Totale 198
13
• apparecchiature tecnico-scientifiche
(valore in milioni di euro 30
• laboratori (chimica, biochimica, colture
• cellulari, biologia molecolare, genetica)
5500 mq
uffici 4500 mq
magazzini, rimesse, abitazioni,
foresterie 6000 mq
• aziende sperimentali (n° 7) 885 ha
• serre 1500 mq
• celle di crescita 12
• centro conservazione germoplasma 400 mq
Gli obiettivi generali dell’Istituto Sperimentale per la Cerealicoltura sono stati volti a:
- aumentare le conoscenze scientifiche dei processi produttivi per migliorare le rese, l’adattabilità e la
qualità delle produzioni dei cereali;
- accrescere la competitività delle produzioni cerealicole italiane attraverso il mantenimento, la
valorizzazione e la qualificazione varietale, la loro diversificazione mediante la conservazione della
biodiversità e l’impiego mirato di tecniche genetiche innovative per il miglioramento varietale; tali
attività sono finalizzate, non solo all’incremento delle produzioni, e al contenimento dei costi di
produzione, ma anche alla riduzione dell’impatto ambientale (bassa richiesta di mezzi tecnici) e dei
trattamenti chimici (resistenze genetiche a parassiti, patogeni e stress abiotici);
- promuovere ed effettuare innovazione varietale e dei processi di produzione volti a migliorare la
qualità e la quantità delle produzioni dei cereali e degli alimenti da essa derivati, valorizzando anche
i prodotti tipici e di nicchia;
- salvaguardare e valorizzare le risorse genetiche rilevanti per la cerealicoltura italiana utili allo
sviluppo di nuove varietà adatte alle esigenze emergenti della cerealicoltura;
- effettuare studi e ricerche, biologiche, genetiche e agronomiche orientate allo sviluppo di sistemi
cerealicoli “sostenibili”;
- trasferire le informazioni acquisite in prodotti innovativi ad alto valore aggiunto e per migliorare la
qualità degli alimenti da essa derivanti, valorizzando anche i prodotti tipici e di nicchia.

Le competenze delle singole Sezioni hanno permesso di conseguire risultati scientifici e
operativi nel settore della biologia, della genetica, del miglioramento genetico, dello sviluppo e
dell’implementazione di tecnologie avanzate per la soluzione dei problemi applicativi (varietà e
biotecnologie) dei cereali.
Le risorse finanziarie impiegate per il finanziamento delle attività dell’Istituto (bilancio annuo
di circa 12 milioni di Euro) sono ascrivibili a contributi del Ministero delle Politiche Agricole e
Forestali, da trasferimenti da parte dello Stato, Regioni, Comuni, Province, da trasferimenti da parte di
altre fonti, da entrate derivanti da vendita di beni, di redditi e proventi patrimoniali. L’Istituto ha svolto
programmi di ricerca nel quadro di progetti finalizzati del Ministero delle Politiche Agricole e
Forestali, delle Regioni, del CNR, del MIUR, dell’Unione Europea, ed in alcuni casi ha acquisito la
funzione di coordinatore. Infine, nel periodo della mia direzione, sono stati attivati 64 progetti di ricerca
straordinaria, parte preponderante dell’attività di ricerca e sperimentazione dell’Istituto. Come Direttore
dell’Istituto sono stato altresì responsabile dell’attività della Fondazione Morando Bolognini (S.
Angelo Lodigiano), ente morale amministrato dall’Istituto. Tale Fondazione ha tra i suoi compiti
statutari le finalità di istruzione, sperimentazione e propaganda agricola, la ricerca e la diffusione delle
varietà più adatte ai territori dell’Alta Italia, con lo scopo di accrescere la produzione unitaria ad
incremento dell’economia globale del Paese.
Nell’ambito del riordino degli IRSA è stato proposto dallo scrivente di:
- razionalizzare l’articolazione delle sedi dell’Istituto per ottimizzare il rapporto complessivo costi-
benefici, con la riduzione del numero di sedi, possibilmente collegate, a livello locale, ad altre
iniziative nazionali di ricerca universitaria e/o del CNR;
- aumentare la specifica competenza scientifica e la produttività della ricerca e sperimentazione con
progetti strategici, costituendo piattaforme tecnologiche e di sperimentazione centralizzate;
- reperire ulteriore personale tecnico e scientifico con incremento della professionalità e della qualità
degli operatori.
Riservo le ultime frasi di questa premessa alla Rivista MAYDICA. Fondata da L. Fenaroli nel
1956, da rivista tecnica è stata trasformata nel 1975 in rivista scientifica internazionale. Gli editori sono
P.A. Peterson dell’Iowa State University e A. Bianchi; personalmente opero dal 1987 come editore
tecnico. Gli articoli che sono stati pubblicati (645 lavori negli ultimi 20 anni ), provenienti da numerosi
Paesi Europei, Americani, Asiatici, Africani e Australiani, sono di buon livello scientifico.
Tab. 1 - Progetti di ricerca sviluppati nel corso della carriera scientifica
14

___________________________________________________________________________________
Anno Titolo della ricerca, relativo ruolo e finanziamento
___________________________________________________________________________________
1972-1974 Miglioramento genetico di piante orticole. Collaboratore.
1975-presente Miglioramento genetico del mais da granella. Collaboratore. Programma ordinario
MAF.
1976-presente Miglioramento della qualità proteica del mais da granella. Collaboratore. Responsabile
dal 1987. Programma ordinario MAF.
1979-1982 Miglioramento genetico e fisiologico della produttività del mais: trinciati e secondi
raccolti. Collaboratore. Progetto finalizzato MAF.
1980-1982 Studio dell’interazione carboidrati-proteine nel seme del mais normale e in mutanti
high-lysine (CEE). Collaboratore.
1982-1985 Movement of the maize transposable element Ds into the gene opaque-2, regulator of
storage protein synthesis (BEP-CEE). Collaboratore.
1985-1988 Marcatura di geni con trasposoni in mais (IPRA-CNR). Responsabile. Finanziamento:
210 Milioni/Lit.
1986-presente Studio di alcuni sistemi genetici del mais interessanti il miglioramento della specie.
Responsabile. Programma ordinario MAF.
1986-1988 Influenze del genotipo sulla durata fogliare e sull’accumulo dell’azoto e dei fotosintati
nella pianta e nei suoi organi (Progetto Fisiologia della produzione - MAF).
Responsabile. Finanziamento: 450 Milioni/Lit.
1986-1989 Molecular analysis of the high-lysine genes O2 and O6 in maize (Programma BAP-
CEE). Coordinatore. Finanziamento: 425 Milioni/Lit.
1983-1989 Mais per la produzione di biomassa (Progetto Cereali: sottoprogetto Mais - MAF).
Collaboratore. Finanziamento: 1 Miliardo/Lit.
1988-1989 Strategie di identificazione molecolare di geni utili e di trasformazione di cellule
vegetali (Programma Tecnologie Avanzate in Agricoltura - MAF). Responsabile.
Finanziamento: 300 Milioni/Lit.
1989-1992 Seed of tomorrow through genetic engineering: analysis of the trans-acting regulatory
gene opaque-2 in maize (Programma Bridge - CEE). Responsabile. Finanziamento:
300 Milioni/Lit.
15

1989-1995 Utilizzazione dei polimorfismi di restrizione del DNA (RFLP) nel miglioramento
genetico del mais (Piano Nazionale Biotecnologie - MAF). Responsabile.
Finanziamento: 1 Miliardo/Lit.
1989-1995 Analisi dei meccanismi genetici e molecolari che influenzano la sintesi delle proteine
di riserva del seme di mais (Piano Nazionale Biotecnologie - MAF). Responsabile.
Finanziamento: 800 Milioni/Lit.
1990-1996 Mais-Dolce: miglioramento genetico ed affinamento di alcuni aspetti di tecnica
agronomica per l’incremento quanti-qualitativo della produzione in Italia.
Responsabile. Programma ordinario MAF/Lit.
1990-1995 Metabolismo azotato delle piante di grande coltura: selezione di linee di mais con
espressione differenziale di caratteri afferenti l’utilizzazione dell’N e determinazione di
criteri selettivi applicabili a programmi di miglioramento genetico (Progetto PNR
Biotecnologie MURST-Enichem). Responsabile. Finanziamento: 1.2 Milardi/Lit.
1991-1996 Clonaggio e analisi molecolare dei loci Glossy in mais (Progetto CNR - RAISA).
Responsabile. Finanziamento: 400 Milioni/Lit.
1992-1996 Isolamento di geni e di sostanze ad attività biologica per la resistenza e la lotta contro
insetti, nematodi e funghi (Piano Nazionale Resistenze genetiche a stress biotici e
abiotici - MAF). Collaboratore. Finanziamento: 400 Milioni/Lit.
1992-1993 Studio quanti-qualitativo dell’amido di mais in rapporto a genotipo e ambiente
(Progetto PRISCA - MAF). Responsabile. Filanziamento: 70 Milioni/Lit.
1993-1997 Analysis of regulatory factors affecting seed storage protein: deposition and N use
efficiency in maize (Programma AMICA - CEE). Responsabile. Finanziamento: 420
Milioni/Lit.
1993-1997 Ottimizzazione della somministrazione e dell’utilizzazione dell’azoto in rapporto alla
produttività ed alle caratteristiche qualitative del mais (Progetto PANDA - MAF).
Responsabile. Finanziamento: 240 Milioni/Lit.
1994-1997 Miglioramento cerealicolo per innovazioni agroindustriali (Progetto MICIA -
MIRAAF). Collaboratore. Finanziamento: 750 Milioni/Lit.
1.1. Selezione di ibridi di mais adatti per i processi industriali di estrazione e
trasformazione dell’amido: sviluppo di mais speciali per l’utilizzo in prodotti
alimentari emegenti.
16

1.2. Sviluppo di ibridi di mais adatti per la produzione di biomasse destinate alle
trasformazioni e fermentazioni industriali.
1996-2001 Identificazione di QTL per produzione, stabilità ed eterosi in mais (Piano Nazionale
Biotecnologie Vegetali - MIRAAF). Responsabile. Finanziamento: 95 Milioni/Lit.
1996-2001 Clonaggio di geni Glossy in mais (Piano Nazionale Biotecnologie Vegetali -
MIRAAF). Collaboratore. Finanziamento: 90 Milioni/Lit.
1996-2001 Analisi dei meccanismi genetici e molecolari che influenzano la qualità delle proteine
di riserva del seme e ingegnerizzazione di piante di mais dotate di proteine di riserva di
elevata qualità (Piano Nazionale Biotecnologie Vegetali - MIRAF). Responsabile.
Finanziamento: 100 Milioni/Lit.
1997-1999 Analysing the function of existing and novel genetic promoters for tissue-specific
expression of transgenes in Zea mays (Programma Biotechnology IV - EEC).
Responsabile. Finanziamento: 450 Milioni/Lit.
1997-2001 Implementation of the European network for evaluation, conservation, utilization of
European maize landraces genetic resources (Programma The conservation,
characterization, collection and utilization of genetic resources in agriculture, EEC).
Responsabile. Finanziamento: 220 Milioni/Lit.
2001-2005 Sviluppo di indicatori di qualità e miglioramento dei processi produttivi del seme
mediante tecnologie genetiche innovative. (CERSTAR-MIPAF) Responsabile,
Finanziamento: 200 mila Euro.
2001-2006 A functional blueprint for the Zea Mays endosperm cell factory (Zeastar). Quinto
programma quadro UE, Responsabile, Finanziamento: 445 mila Euro.
2003-2006 Espressione genica ed accumulo di proteine d’interesse agronomico nella cellula
vegetale: meccanismi trascrizionali e post-trascrizionali. (Programma stategic di post-
genomica MIUR) Responsabile, Finanziamento: 210 mila Euro.
2003-2006 Costituzione di mappe funzionali densamente saturate in mais ed orzo – Functional
map. (FIRB-MIUR). Collaboratore, Finanziamento: 130 mila Euro.
2002-2005 Indicatori di qualità per il miglioramento qualitativo di piante agrarie. (FIRB-MIUR)
Responsabile, Finanziamento: 250 mila Euro.
2003-2007 Sviluppo e impiego di mutator grid per l’analisi funzionale di geni afferenti la
tolleranza a carenze idriche. Analisi genomica del frumento duro per l’identificazione
17

di geni utili al miglioramento della tolleranza a carenza idrica e alla salinità.
(FRUMISIS-MIPAF) Responsabile, Finanziamento: 300 mila Euro.
2004-2007 Ricerca per la riduzione delle contaminazioni da aflatossine nel latte e derivati.
(AFLARID-MIPAF) Responsabile, Finanziamento: 250 mila Euro.
2004-2006 Risorse genetiche vegetli. Implementazione del trattato FAO per le risorse genetiche
vegetali per l’alimentazione e l’agricoltura. Settore Cereali. (MIPAF) Responsabile,
Finanziamento: 90 mila Euro.
2005-2007. Ottimizzazione della coltivazione del mais nell’ambiente lombardo, con riguardo alla
caratterizzazione varietale e alla messa a punto di tecniche colturali, per l’incremento
della redditività e della qualità. AGROMAIS (Regione Lombardia). Collaboratore.
2005-2007 Progetto pilota per la messa a punto di criteri di classificazione del mais relativamente alle
caratteristiche qualitative ed igienico-sanitarie del mais. PROCLAMA (Regione Lombardia).
Collaboratore.
2006-2007 Raggiungimento delle “tecnologie” di produzione e degli obiettivi di filiera per la maiscoltura
del mezzogiorno. SICERME (MIPAF). Collaboratore.
2004.2006 Sviluppo di genotipi di mais con aumentate caratteristiche nutrizionali. elevato
contenuto in antiossidanti e amido resistenti. (MIUR-MIPAF). Collaboratore.
2006-2008 Impiego di metodologie genetiche per il miglioramento e per l’identificazione di geni del
seme del mais (ZEAGEN-MIPAF). Finanziamento: 450mila Euro.
2008-2011 Sviluppo di indicatori energetici, processi enzimatici e fermentativi, ceppi microbici e varietà
innovative di mais utilizzabili per produzioni di bioetanolo di seconda generazione (MIPAAF). Finanziamento
500mila Euro.
2010 -2012. Identificazione della variabilità genetica e geni per la selezione di genotipi tolleranti i danni da
diabrotica in mais (IDIAM-MIPAF). Finanziamento: 282mila Euro.
. Il candidato ha svolto funzioni di coordinatore dei seguenti programmi di ricerca che
coinvolgono altre Istituzioni di ricerca, pubblica e privata, e Istituti Universitari nazionali ed esteri.
• Analisi genomica del frumento duro per l’identificazione dei geni u tili al miglioramento della
tolleranza a carenza idriche e alla salinità (FRUMISIS-MIPAF). Finanziamento: 2,5 milioni di Euro.
• Sviluppo e mantenimento di varietà e sistemi produttivi per una cerealicoltura innovativa e sostenibile
(CERSTAR-MIPAF).. Finanziamento: 850mila Euro.
• Sviluppo di indicatori di qualità e miglioramento del processo produttivo di drupacee e melo mediante
metodologie genomiche innovative (FIRS-MIUR). Finanziamento: 650mila Euro.
• A Systems Biology blueprint for integrative molecular dissection of heterosis in maize for value-added
18

crop improvement in Europe. Programma FP7 “Food, Agriculture and Fisheries, and
Biotechnology” della Comunità Europea.
• Interventi per contrastare la diffusione e i danni da diabrotica nella maiscoltura Italiana
( IDIAM-MIPAAF). Finanziamento: 694mila Euro.
4.1. INCARICHI TECNICO-SCIENTIFICI
Su richiesta del MIPAF o di altri Enti, lo scrivente ha svolto i seguenti incarichi:
- Componente del Comitato per la definizione dei criteri di iscrizione delle Varietà al Registro
Nazionale. 22 Maggio 1991.
- Componente della Commissione per le normative biotecnologiche inerenti il recepimento della
direttiva CEE 90/220 del 23.4.90 sull’emissione deliberata nell’ambiente di organismi geneticamente
modificati. 15 Luglio 1991.
- Componente del Comitato di valutazione e gestione del Programma Nazionale di Ricerca: Resistenze
genetiche agli stress biotici e abiotici . 1991-1996.
- Componente della Commissione di valutazione delle proposte di ricerca “Progetto Biotechnology”
della CEE. Luglio 1991.
- Incaricato dall’Eucarpia Board “Maize and Sorghum Section” di organizzare la 16° Conferenza su
“Breeding and Molecular Biology: Accomplishments and future promises” che si è svolto dal 6 al 9
Giugno 1993 a Bergamo. Oltre che a curare tutti gli aspetti organizzativi e il reperimento dei fondi lo
scrivente ha curato la pubblicazione delle comunicazioni presente sui Proceedings della Conferenza.
- Incaricato dall’Eucarpia Board “Maize and Sorghum Section” di organizzare la 21° Conferenza su
aspetti innovativi del miglioramento genetico e della biologia del mais che si è svolgerà nel Giugno
2009 a Bergamo.
- Organizzatore delle “Giornate del mais”, incontro annuale che si svolge a Bergamo indirizzato a
aggiornamenti tecnici e scientifici relativi alle produzioni maidicole.
- Organizzatore del Convegno “Il futuro della maiscoltura italiana. Agricoltura, Ambiente, Industria e
Ricerca: Tendenze e Problemi”. Bergamo, 17.09.1994 (Camera di Commercio, Amministrazione
Provinciale di Bergamo).
- Organizzatore del Workshop “Metabolic regulation in the developing seeds”. Bergamo 5-6 Ottobre
1995 (AMICA-CEE).
- Editore Tecnico della rivista Maydica dal 1987 ad oggi.
19

- Membro dell’Editorial Board della rivista The Plant Journal dal 1991 al 1997.
- Membro dell’Editorial Board della rivista Genetika dal 1997.
- Componente di valutazione dei Progetti di ricerca “Human Frontier. Science Programme”.
Strasburgo, Francia, 1996-1998; CEE, USDA.
- Componente della Commissione Sementi del Ministero delle Politiche Agricole e Forestali dal
1.9.2002 al 20.12.2004.
- Revisore di articoli scientifici per le riviste: Genetics, Plant Physiol., Maydica, Plant Breeding, Plant
Mol. Biol., Mol. Gen. Genomics, Plant Cell, Theor. Appl. Genet., Mol. Breeding., Euphytica, Plant J.,
Genome, Proteomics, Heredity, Hereditas, Gene, Trend Plant Sci., J. Plant Physiol. & Biochem.
- Componente gruppo di lavoro OGM: MIPAF, 2004-2006.
- Esperto Comitato consultivo in materia di coesistenza tra colture transgeniche, convenzionali e
biologiche, MIPAF, 2006.
- Componente Albo degli esperti per la valutazione di progetti di ricerca e sperimentazione, MIPAF,
Regione Lombardia, 2005.
- Membro Sottocommissione tecnico scientifica programma interregionale “Sviluppo Rurale”,
sottoprogramma “Innovazione e ricerca “Azione di innovazione e ricerca a supporto del Piano
sementiero. Regione dell’Umbria, 2004.
- Componente del Comitato scientifico del Centro de Estudio de Macaronesia (CEM), Università di
Madeira, Portogallo.
- Valutatore di progetti di ricerca FWF Der Wissenschaftsfonds , Vienna, Austria, 2004.
4.2. STUDI, RICERCHE E RASSEGNE
L’attività scientifica del candidato è riassunta presentando le ricerche sviluppate nel settore delle
piante orticole, attività svolta dallo stesso all’inizio dell’attività professionale a cui fanno seguito, le
esperienze maturate nel settore della biologia e della genetica vegetale, con particolare riferimento al
mais, la coltura di maggiore importanza della cerealicoltura italiana (2,5 miliardi di Euro di produzione
lorda vendibile) e pianta modello per studi di genetica, miglioramento genetico e biologia molecolare e
genomica, risultati che sono in molti casi estensibili anche ad altri organismi di interesse agrario. In
particolare si commentano le ricerche genetiche sviluppate dal candidato per il miglioramento del mais
relativamente alla granella, alla qualità del seme del mais, allo sviluppo di mais per biomasse e
all’attività di costituzione varietale; si discutono brevemente anche le prove comparative dei mais
commerciali coordinate dalla Sezione finora diretta dal candidato, l’attività di conservazione e
20

valorizzazione delle risorse genetiche, le ricerche che il candidato ha sviluppato nel settore della
fisiologia vegetale, della genetica formale, gli studi condotti sugli elementi trasponibili del mais, le
esperienze di biologia e genetica molecolare relative alle indagini sui meccanismi genetici e molecolari
che influenzano la sintesi di importanti vie metaboliche del seme, soprattutto le proteine di riserva e
delle cere epicuticolari quali premesse ad interventi di ingegneria genetica, le ricerche relative all’uso
dei marcatori molecolari del DNA e le applicazioni di tecnologie innovative e di analisi del genoma.
Quanto descritto mira ad illustrare i progressi del miglioramento genetico, diretti allo sviluppo di
metodi di genetica e dell’impiego di nuove tecnologie derivate dalla genetica e dalla biologia
molecolare per esplorare i livelli di espressione del genoma di organismi di rilievo agrario, utili per
mettere in luce assetti genici importanti che sostengono la produzione agricola, la stabilità produttiva,
la resistenza alle malattie ed alle condizioni ambientali avverse e la qualità delle produzioni. Sono
infine indicati ulteriori sviluppi di ricerca per chiarire fenomeni quali la pleiotropia e l’eterosi che
rivestono importanza dal punto di vista applicativo e per la progettazione biologica di molecole
innovative di elevato valore commerciale.
4.2.1. Ricerche di genetica per il miglioramento di piante orticole
Il candidato, all’inizio dell’attività di ricerca, si è occupato, in particolare, di studi di mutagenesi
chimica in Ph.vulgaris determinando la frequenza di mutazione e il numero di cellule presenti
nell’embrione e delle quali si origina l’asse della pianta. La parte applicativa riguarda la costituzione
delle varietà Mary P2, Inge P73, Lisa P71, resitenti alle virosi e adatte alla raccolta allo stato fresco e
secco. E’ stata anche proposta l’utilizzazione di alcuni mutanti a foglia ridotta nel miglioramento
genetico del fagiolo. Si segnala uno studio sul determinismo genetico delle differenze riscontrabili tra
varietà coltivate e accessioni selvatiche relativamente alle dimensioni del seme. Si segnalano inoltre
analisi di attitudine combinatoria di linee di pomodoro per la coltura protetta e di varietà di pisello.
Pubblicazioni: 4, 6, 8, 10, 12, 13, 21
Collaboratori: A. Allavena, F. Cervato, A. Fadda, A. Falavigna, C. Lorenzoni, T. Maggiore, F.
Salamini, G.P. Soressi.
Riviste: Radiation Botany, Sementi Elette, L’Informatore Agrario, Annali Ist. Sper. Orticoltura,
Genetica, Euphytica, Genetica Agraria.
4.2.2. Ricerche di genetica per il miglioramento genetico del mais
La ricerca garantisce l’intervento nell’area del miglioramento genetico del mais riconosciuta
come il fattore maggiormente responsabile del progresso e della fisionomia della maiscoltura nazionale.
21

L’attività, attraverso la messa in atto di una rete delle “prove nazionali”, ha misurato le capacità
produttive di numerosi ibridi commerciali in termini di resa, stabilità ed adattamento, attitudine alla
produzione di granella e trinciato integrale, fornendo indicazioni operative alle aziende agricole ed alle
aziende sementiere. Il programma di miglioramento genetico ha avuto come obiettivo la creazione di
nuovi “gruppi di eterosi”, l’avanzamento dei pool genici di base, la costituzione di linee parentali
superiori e di ibridi competitivi per gli ambienti padani e mediterranei e lo sviluppo di ricerche
sull’impiego di mais ad elevato valore nutritivo della granella.
4.2.2.1. - Miglioramento genetico del mais da granella
Relativamente al miglioramento genetico del mais da granella lo scrivente ha sviluppato
programmi tendenti all’identificazione di linee pure adatte alla costituzione di ibridi precoci, medi,
tardivi e da trinciato. Sono inoltre in atto numerosi programmi basati sul miglioramento di sintetiche e
sullo sviluppo di linee pure.
Gli approfondimenti di problematiche propedeutiche alla costituzione varietale hanno
riguardato uno studio sulla possibilità di ottenere consistenti vantaggi selettivi nella sintetica a base
genetica stretta K64 e in sintetiche precoci e sull’efficacia di due diversi schemi di selezione ricorrente
al fine di migliorare la produzione ed i caratteri agronomici. E’ stato, inoltre, svolto uno studio
sull’efficacia della selezione per aumentare il peso del seme.
E’ stata eseguita un’indagine per accertare l’effetto del fenotipo “spighette biflore” (spb) sulle
caratteristiche produttive e qualitative di 15 ibridi di mais in versione normale e spb. I risultati ottenuti
indicano che l’introduzione del fenotipo spb incrementa il contenuto proteico della granella; tale
aumento risulta però associato in alcuni casi ad una minore produzione di granella. Si è, tuttavia,
accertato che la minore produttività degli ibridi spb è genotipo specifica.
E’ stato anche studiato il tipo di controllo genetico e l’ereditabilità del carattere prolificità.
Infine, è stata attivata un’indagine sulla variabilità genetica di genotipi di mais per il contenuto in
carotenoidi. In particolare per questo carattere è stata anche presentata una sintesi delle informazioni
geniche e fisiologiche riportate in letteratura e discusse le prospettive offerte da piante polispiga per il
miglioramento genetico. Sono stati esposti in diverse rassegne i concetti via via emergenti relativi alla
teoria e alla pratica del miglioramento genetico del mais.
Pubblicazioni: 1, 5, 26, 32, 75, 84, 85, 98, 116, 117, 121, 140, 147, 152, 158, 162, 169, 189, 191, 194,
204, 217, 218, 220, 221, 223, 225, 228, 231, 238, 239, 240, 241, 247, 255, 257, 258, 270, 274.
22

Collaboratori: L. Corino, M. Bertolini, A. Verderio, F. Roveri, M. Bosio, G. Pozzi, G. Brandolini, C.
Lorenzoni, T. Maggiore, A. Bianchi, P. Ajmone Marsan, F. Coppolino, E. Lupotto, M. Maddaloni, A.
Marocco, F. Salamini, G. Mazzinelli, R. Moll, F. De Toledo, E. Lupotto, C. Balconi, L. De Gara.
Riviste: Maydica, L’Informatore Agrario, Agricoltura e Ricerca, Rivista di Agronomia, Atti II
Conferenza Nazionale sul Mais, Giornale di Agricoltura, The Role of Gene Technology in Plant
Breeding, Sementi Elette, Physiol. Plantarum.
4.2.2.2. - Qualità del seme
Sono state considerate le possibilità offerte dall’impiego di mutanti a base genetica semplice per
l’ottenimento di mais ad elevata qualità delle proteine di riserva della cariosside. La massima
attenzione é stata concentrata sui mutanti o2 e ai suoi effetti in combinazione ibrida. L’azione di geni
modificatori favorevoli del locus o2 è stata analizzata nella sintetica MOD2, attualmente in corso di
miglioramento. Sono anche presentate, per questa sintetica, i risultati miranti ad accertare l’efficacia di
un programma di selezione ricorrente per il miglioramento dei caratteri qualitativi della granella e
l’efficacia di un programma di selezione ricorrente per famiglie S1 e full-sib. Analoghi risultati sono
stati presentati per la sintetica Doo2. Sono stati anche discussi i principali criteri e metodi di selezione
per il miglioramento qualitativo delle proteine della granella. E’ stato, inoltre, studiato il controllo
genetico del contenuto proteico di un diallelico tra linee ad alto tenore proteico ed il determinismo
genetico alla base delle differenze riscontrate per contenuto e qualità proteica del seme in un gruppo di
linee pure di mais.
L’acquisizione che il pattern IEF-elettroforetico della zeina è genotipo-dipendente è stata
vantaggiosamente proposta per scopi tassonomici e per valutare la purezza del seme ibrido di mais.
Infine è stata completata un’indagine conoscitiva sulla qualità della granella in ibridi commerciali di
mais appartenenti alle classi di maturità FAO 400, 500, 600, e 700. Il contenuto proteico in generale è
sempre superiore al 10% e raggiunge in alcuni tipi livelli ragguardevoli rispetto a quanto si verifica
negli ibridi tradizionali. Nell’ambito di questi programmi sono state costituite e rilasciate le linee
Lo876o2, caratterizzata da pregevoli resistenze alle malattie della spiga e dello stocco associata ad
elevata combinabilità, Lo968o2, Lo970o2, Lo972o2 e Lo1001o2. Sono state infine costituite le linee
Lo1144o2, Lo1145o2, Lo1146o2, Lo1147o2, Lo1148o2, Lo1149o2, Lo1150o2, Lo1151o2, Lo1152o2 e
Lo1153o2 e completate le conversioni delle linee Lo1095ae, Lo1096ae, Lo964wx e Lo977wx. E’ stato
attivato un programma di ricerca per il miglioramento genetico del mais e per l’affinamento di alcuni
23

aspetti di tecnica agronomica del mais dolce e riassunte in rassegne e articoli divulgativi diverse
esperienze del candidato.
Pubblicazioni: 2, 3, 7, 14, 16, 17, 18, 23, 27, 37, 44, 45, 62, 69, 96, 102, 116, 124, 158, 167, 188, 224,
237, 246, 290, 300.
Collaboratori: N. Di Fonzo, L. Pirovano, C. Livini, C. Lorenzoni, A. Brandolini, A. Bianchi, M.
Bertolini, F. Coppolino, E. Lupotto, G. Mazzinelli, E. Ottviano, A. Camussi, T. Maggiore, M.L.
Amigoni, S. Edallo, M. Perenzin, E. Gentinetta, F. Introzzi, F. Pani, A. Verderio, F. Salamini, C.
Soave, R. Nucca, R. Reggiani, P. Valoti.
Riviste: Maize Genet. Coop. Newsletter, Annali Ist. Sper. Cerealicoltura, Maydica, Imp. of Quality
Traits, J. Plant Breed., Genet. Agr., Mon. Agr. Tropicali e Subtropicali, Adv. Course Maize Breed.,
Giornale Agricolo, L’Informatore Agrario, Italia Agricola, Euphytica.
4.2.2.3. - Mais da trinciato
L’opportunità di sviluppare programmi di miglioramento genetico di questa pianta, anche per la
produzione di trinciato integrale, è stata considerata dal confronto tra produzione di sostanza secca
totale e di granella. Le possibilità reali di miglioramento sono state evidenziate anche dall’esistenza di
variabilità genetica del contenuto proteico e della fibra grezza in materiali precoci e tardivi. E’ stato
inoltre discusso e proposto un ideotipo di pianta adatta a questa specifica utilizzazione. E’ stata
completata un’indagine conoscitiva sulla variabilità genetica di caratteri qualitativi del trinciato
integrale. Si sono concluse ricerche miranti ad accertare l’effetto della mutazione brown-midrib 3
(bm3) sulle caratteristiche produttive e qualitative del trinciato integrale e messa a punto di un modello
produttivo che si avvale della spettrometria nel vicino infrarosso per accertare il valore nutritivo del
foraggio.
Pubblicazioni: 19, 20, 52, 90, 93, 105, 127, 144, 184, 193, 197, 222, 223, 263, 273.
Collaborazioni: E. Gentinetta, M. Bertolini, I. Rossi, M. Bressan, T. Maggiore, C. Lorenzoni, S.
Buonamico, N. Zeduri, G. Mazzinelli, M. Snidaro, A. Verderio, N. Berardo, M. Perenzin, Y. Barriere.
Riviste: Riv. Agronomia, Italia Agricola, Genetica Agraria, J. Genet. & Breeding, Sementi Elette,
L’Informatore Agrario, Maydica, Proc. 9th Intl. Conference Near Infrared Spectroscopy.
4.2.2.4. – Sviluppo di indicatori energetici,
24
processi enzimatici e fermentativi, ceppi microbici e varietà
innovative di mais utilizzabili per produzioni di bioetanolo di seconda generazione.
Tra le diverse colture impiegabili per produzioni agro-energetiche, il mais appare cereale
d’elezione, in particolare per la produzione di bioetanolo, per l’elevata potenzialità produttiva della

coltura e per l’alto valore di trasformazione in biocombustibili. Il mais è anche una pianta preziosa
perché assicura la materia prima da impiegarsi nei progetti di “chimica verde” per la sintesi di materiali
organici (acidi organici, polimeri, plastiche, surfattanti, lubrificanti) di elevato valore aggiunto, capaci
di sostituire i prodotti derivati dal petrolio.
L’obiettivo generale della ricerca, recentemente attivata, mira a i) identificare varietà idonee e
sviluppare indicatori energetici per innalzare gli standard quanti-qualitativi per produzioni di etanolo
per trazione (biocarburanti di seconda generazione) attraverso un approfondimento delle conoscenze
varietali, genetiche, fisiologiche e biochimiche, dei processi produttivi delle piante e dei microrganismi
per migliorare l’adattabilità e le rese in bioetanolo; ii) identificare geni, flussi metabolici e meccanismi
di regolazione genica, con esperimenti ad alto valore di informazione (genomica, trascrittomica,
bioinformatica, analisi di immagine) e strategie di systems biology, che sottendono lo sviluppo e la
biosintesi delle diverse componenti delle piante per produzione di amido e di materiali trasformabile
(componenti lignocellulosiche) in biocarburanti, con particolare riguardo particolare allo sviluppo della
parete cellulare, la qualità della biomassa e la sua degradabilità, al fine di accrescere la produzione di
biocarburanti; iii) realizzare il trasferimento delle informazioni per sviluppare indicatori energetici per
la costituzione di varietà specifiche di mais e per lo sviluppo di altre specie non-food potenzialmente
utili per la produzione di bioetanolo di seconda generazione.
Pubblicazioni: 283,284, 292, 293,313, 314.
Collaborazioni: C. Lorenzoni, A. Alpi, F. Molinari, S.Locatelli.
Riviste: L’Informatore Agrario, Terra e Vita, Dal seme, Le piante industriali per una agricoltura
multifunzionale, a cura di P. Ranalli, D. Rongai, Ed. Avenue Media,.
4.2.2.5. Attività di costituzione
L’attività di costituzione varietale è stata uno degli obiettivi salienti del lavoro effettuato dalla
Sezione di Bergamo. La sezione conduce, pur con carenze di personale e finanziarie, l’unico
programma di miglioramento genetico in atto nel Paese e nel sud-Europa. La specie è strategica per lo
sviluppo dell’industria sementiera per i notevoli ritorni economici sostenuti per R&S di nuove varietà.
Si segnala che le royalties per il costitutore ammontano per il solo mercato italiano a circa 15 milioni di
Euro/anno; si stima inoltre un mercato potenziale a livello europeo di 50 milioni di Euro/anno.
25

L’ottenimento di mais ad elevata qualità alimentare (14-15% di proteine, 6% di lisina) ha le sue
premesse negli studi sui meccanismi che controllano la sintesi delle proteine dell’endosperma.
Particolare attenzione è stata concentrata sui problemi della qualità proteica legata all’uso della
mutazione opaco-2. E’ stata prodotta una serie di dati sulle versioni o2 di numerosi ibridi sperimentali
che hanno permesso di individuare linee pure adatte ad essere utilizzate proficuamente. In particolare,
sono state descritte e rilasciate le linee Lo972o2 e Lo1001o2 che dimostrano buone resistenze alle
malattie della spiga e dello stocco accoppiate ad elevata combinabilità.
Relativamente al miglioramento del mais normale la ricerca ha voluto garantire l’intervento in
loco sul miglioramento genetico di questa pianta per massimizzare la produttività in condizione sia di
elevata concimazione ed irrigazione sia in condizione low input. L’attività di miglioramento ha
permesso negli ultimi 10 anni lo sviluppo di materiali di base e la costituzione di 255 linee pure di cui
25 linee parentali dotate di superiori caratteristiche produttive e di resistenza alla malattia e adatte alla
costituzione di ibridi commerciali. Sono inoltre in atto numerosi programmi basati sul miglioramento
ricorrente di sintetiche e sullo sviluppo di linee pure e sulla identificazione di combinazioni ibride
superiori.
Le linee parentali ed i formulati ibridi che sono stati brevettati e rilasciati con specifici accordi a
Società sementiere sono:
L1058, Lo592, Lo1010, Lo1059, Lo1067, Lo1087, Lo1094, Lo1095, Lo1096, Lo1101, Lo1124,
Lo1130, Lo1132, Lo1141, Lo1142, Lo1154, Lo1158, Lo1162, Lo1167, Lo1171, Lo1172, Lo1173,
Lo1180, Lo1182, Lo1183, Lo1185, Lo1187, Lo1189, Lo1190, Lo1192, Lo1198, Lo1199, Lo1203,
Lo1205, Lo1208, Lo1215, Lo1223, Lo1240, Lo1241, Lo1242, Lo1254, Lo1265, Lo1271, Lo1278,
Lo1281, Lo1282, Lo1283, Lo1284, Lo1288, Lo1290, Lo1292, Lo1084ae, Lo1096ae, Lo1095ae,
Lo1123/L1058, Lo1189/Lo1124, Lo1095/Lo1059, Lo1095/Lo1124, Lo1067/Lo1096, Lo1010/Lo1058,
Lo1205/Lo1058, Lo1207/Lo1058, Lo1209/Lo1058, Lo1067/Lo1077, Lo1159/L1058, Lo1189/L1057,
Lo1123/L1057, Lo1207/Lo863, Lo1010/Lo863, Lo1159/L1057, Lo1187/Lo1124, Lo1203/Lo1108,
Lo1187/Lo1059, Lo1095ae/Lo1096ae.
Pubblicazioni: 35, 40, 108, 110, 128, 145, 218, 221.
Collaboratori: M. Bertolini, M. Bressan, F. Coppolino, N. Di Fonzo, E. Gentinetta, F. Introzzi, E.
Lupotto, T. Maggiore, M. Perenzin, M. Snidaro, P. Valoti, A. Verderio, A. Bianchi, C. Lorenzoni, F.
Salamini, G. Mazzinelli.
Riviste: Sementi Elette, Agricoltura Ricerca, L’Informatore Agrario, Maydica.
26

4.2.2.6. - Prove di adattamento e resa di ibridi commerciali
Le prove sono effettuate per dare al maiscoltore informazioni sulla scelta varietale . Nel Paese,
questo tipo di informazione non discende dall’attività di iscrizione degli ibridi al Registro Varietale;
anche l’Ente regionale spesso non ritiene di sua competenza questi interventi sperimentali. La Sezione
di Bergamo ha coordinato una sperimentazione alla quale partecipano Centri regionali, Istituti
universitari e Aziende sperimentali. Inoltre, dal 1996 la Sezione ha programmato con il Registro
varietale la diffusione dei risultati degli ibridi in iscrizione al Registro Varietale. I risultati vengono
tempestivamente pubblicati ogni anno prima delle semine del mais; sono apprezzati sia dagli agricoltori
che dalle ditte produttrici di seme ibrido. La sperimentazione riguarda circa 180-200 ibridi per anno,
provati in 12-13 località e in più epoche e densità di semina sia per la produzione di granella che di
trinciato integrale.
Pubblicazioni: 9, 53, 58, 74, 75, 88, 109, 130, 150, 160, 168, 188, 192, 193, 197, 217, 221, 222, 224,
231, 238, 239, 247, 255, 257, 258, 274.
Collaboratori: numerosi
Rivista: L’Informatore Agrario, Terra e Vita, zootecnia e Nutrizione animale, Sementi Elette.
4.2.2.6. – Studio delle basi delle resistenze genetiche a funghi tossigeni e parassiti.
La costituzione di piante capaci di sottrarsi, in tutto o in parte, ai danni provocati da patogeni
vegetali è un tradizionale obiettivo per i genetisti. E’ noto che gli interventi selettivi cui sono
normalmente sottoposte le piante di mais eliminano i tipi varietali particolarmente suscettibili agli
attacchi dei patogeni fungini; tuttavia non è infrequente il rischio di riscontrare gravi contaminazioni da
diverse specie di Fusarium e Aspergillus anche negli ibridi attualmente coltivati.
La ricerca si prefigge di i) ridurre il carico di micotossine sulla granella del mais mediante lo
sviluppo di piante dotate di resistenza alle contaminazioni da funghi tossigeni, Fusarium sp. ed
Aspergillus sp., in mais, ii) identificare fattori genetici necessari per ridurre le contaminazioni fungine
durante le fasi di pre-raccolta e iii) produrre linee ed ibridi da impiegare nelle aree maidicole del
centro-nord Italia con rischio di contaminazione. Lo sviluppo della resistenza alle infezioni fungine è
condotto tramite interventi di miglioramento genetico e l’identificazione di geni candidati per la
tolleranza, l’impiego di tecnologie analitiche innovative per descrivere i profili di espressione a livello
di messaggeri, proteine e metaboliti, la costituzione di mappe molecolari e l’identificazione di
marcatori molecolari da impiegare per metodi di selezione assistita e per il clonaggio di varianti
27

funzionali dei geni di interesse. Sono state infine considerate le strtegie di intervento genetico per
contrastatre la diffusione di diabrotica nelle aree di coltivazione italiane.
Pubblicazioni: 260, 262, 263, 266, 277, 291, 294, 295, 296, 297, 298, 299, 301, 302, 303, 307, 312,
315.
Collaboratori: C. Balconi, E. Lupotto, C. Lanzanova, G. della Porta, A. Verderio, N. Berardo, A.
Laganà, H. Hartings, A. Conti, G. Donn, M. Careri.
Rivista: Maize Gen. Coop. Newsletter, Inf. Fitopatologico,inf. agrario, Maydica, Agric. Food Chem.,
World Mycotoxin J., Food additives & Contaminants., Eur. J. Plant Pathol.
.
4.2.3. Fisiologia della produzione
L’interesse verso questi studi è stato promosso recependo la necessità di integrare nei piani di
miglioramento genetico indici di sicuro affidamento e di fornire un’interpretazione della produttività in
termini di fisiologia della produzione.
La possibilità di sviluppare genotipi più efficienti nell’assorbimento di solfati e di composti
azotati e con superiore adattabilità a periodi di carenza idrica è stata analizzata in una serie di analisi
dialleliche. Sono state, inoltre, riassunte le osservazioni sulla variabilità genetica a livello dei caratteri
fisiologici e biochimici maggiormente associati con la produttività e discusse le prospettive offerte
dall’applicazione di indici biochimici e fisiologici per l’identificazione di ibridi superiori. Sono stati
condotti studi sui fattori genetici che controllano la vitalità fogliare nelle fasi terminali del ciclo
maturativo del mais e sulla senescenza precoce da non fecondazione. Sono stati saggiati i meccanismi
di accumulo di fotosintati del mais in funzione della riduzione fogliare e studi delle componenti delle
dimensioni del seme. E’ stata anche conclusa un’indagine conoscitiva sulla variabilità genetica in
popolazioni di mais per la tolleranza al freddo e sui criteri utili per differenziare genotipi di mais circa
le loro capacità di crescere a basse temperature. Si sono infine analizzate le relazioni tra i livelli di
ascorbato perossidasi, espressione geniche differenziale ed eterosi nelle radici primarie dell’ibrido B73
x Mo17 e nelle corrispondenti linee parentali. In generale, i dati acquisiti da questo studio indicano la
presenza di mRNA e proteine espresse in modo differenziale nell’ibrido a confronto con le linee
parentali. Nel periodo 1991-1995 è stato sviluppato per l’ENICHEM Agricoltura un programma per
migliorare l’efficienza d’uso dell’azoto in piante di mais.
Pubblicazioni:11, 15, 25, 28, 30, 31, 34, 36, 49, 50, 51, 56, 57, 72, 75, 95, 106, 151, 171, 179, 190, 195,
196, 256.
28

Collaboratori: M. Perenzin, T. Maggiore, P. Martiniello, C. Lorenzoni, F. Salamini, N. Di Fonzo, R.
Sabatino, M. Saccomani, G. Cacco, N. Trapani, G. Pozzi, E. Gentinetta, B. Venturelli, A. Verderio, M.
Bosio, F. Introzzi, C. Livini, E. Rizzi, C. Balconi, C. Manusardi, A. Morselli, De Gara.
Riviste: Maydica, Rivista Agronomia, Agronomie, Theor. Appl. Genet., Plant Breed., Plant Physiol.,
Euphytica, Phys. Plantarum, Plant Science.
4.2.4. Riproduzione, conservazione, caratterizzazione, valorizzazione, documentazione della
diversità genetica
Il germoplasma di mais italiano è uno dei più ampi per apporti originali e per differenziazione
locale di forme. L’unica collezione di germoplasma è stoccata presso la Sezione di Bergamo del CRA –
Unità di ricerca per la Maiscoltura. Nel Centro bergamasco sono conservate 4332 accessioni di mais.
Tra queste sono comprese 620 varietà coltivate tradizionalmente in Italia e raccolte prima dello loro
scomparsa in corrispondenza dell’introduzione del mais ibrido. Tra le 1400 linee pure di origine USA
sono annoverate le linee storiche di primo ciclo (1930-1940), ancestrali dei moderni ibridi di mais e
linee sviluppate dalla Sezione di Bergamo. E’ evidente che la loro scomparsa priverebbe il
miglioramento genetico di materiale di base non facilmente surrogabile. Inoltre, l’applicazione delle
nuove tecnologie di analisi strutturale e funzionale del genoma permetterà di acquisire e approfondire
informazioni sui livelli di espressione di numerosi loci di importanza economica; è pertanto
indispensabile la disponibilità di collezioni di germoplasma per identificare varianti alleliche importanti
che sostengano caratteri produttivi, agronomici, qualitativi e di adattabilità all’ambiente presente entro
e tra varietà; ciò permetterà di identificare relazioni filogenetiche dei materiali in selezione e reperire
nuove fonti alleliche utilizzabili per futuri programmi di miglioramento.
E’ stato attivato l’allestimento di un sistema di gestione elettronico predisponendo una
scheda riassuntiva delle informazioni che caratterizzano le singole accessioni. Sono stati inseriti i dati
relativi all’origine ed identificazione varietale (passaporto) e i descrittori primari delle principali
caratteristiche morfofisiologiche della pianta e della granella relativi alla collezione di 565 varietà
locali di mais. I risultati ottenuti dalle valutazioni morfofisiologiche e molecolari sono stati sottoposti
ad analisi con metodi statistici per definire i gradi di similarità tra le diverse accessioni e per
identificare duplicati. E’ stata completata, su un campione di 54 varietà lombarde, un’indagine
mediante marcatori molecolari (AFLPs). I risultati ottenuti sono stati impiegati per predisporre il
fingerprinting varietale e per stimare il grado di parentela tra le varietà stesse utili per la costituzione di
29

pool varietali. Sulle stesse varietà si è proceduto alla valutazione della composizione quanti-qualitativa
della granella. In collaborazione con l’Università di Madeira è stato inoltre condotto uno studio sulla
variabilità genetica di varietà locali di mais. E’ stato infine completato uno studio sulle relazioni
filogenetiche di accessione di T. turgicum ssp. dicoccum coltivate in Italia.
Pubblicazioni: 225, 226, 240, 268, 285, 286, 304, 310.
Collaboratori: H. Hartings, A. Verderio, M. Bertolini, A. Chittò, G. Galterio, N. Berardo, M. Pinheiro
de Carvalho, A. Losa.
Riviste: Maydica, Quaderni della Ricerca della Regione Lombardia, J. Genet. & Breed., Theor. Appl.
Gen.
4.2.5 - Ricerche di genetica
4.2.5.1. - Genetica formale
Sono state mappate sul cromosoma 7 quattro nuove mutazioni, indotte tramite mutagenesi,
denominate luteus 13 (l13), white 16 (w16), white 17 (w17) e white yellow-green (wyg). E’ stato anche
proposto l’ordine lineare dei geni della regione Hs-gl del cromosoma 7 del mais.
La frequenza e le caratteristiche del sistema di elementi genetici trasponibili o2-m(r)-Bg, attivo
al locus O2, sono state studiate in diverse popolazioni di mais. La possibile utilizzazione di elementi
genetici trasponibili, per mutagenizzare loci bersaglio, è stata discussa e verificata isolando mutazioni
instabili, indotte da Ac e Ds, ai loci adh1 e o2. Sono stati anche analizzati casi di instabilità ai loci sh1 e
wx1 in presenza del sistema di elementi trasponibili o2m(r)/Bg. E’ stato anche dimostrato che nuovi
alleli del locus o2 (ceppi o2-ver) non richiedono la presenza del regolatore Bg per manifestare
instabilità somatica.
Sono state riassunte, infine, diverse esperienze del candidato relativamente alla genetica dei
caratteri quantitativi e all’eredità citopalsmatica nel libro “Genetica dei Cereali”.
Pubblicazioni: 33, 38, 42, 47, 48, 54, 63, 66, 80, 81
Collaboratori: M. Perenzin, C. Soave, F. Salamini, N. Di Fonzo, R. Marotta, C. Montanelli, H.
Hartings, A. Gierl, A. Bianchi, R. Thompson, G. Ponziani.
Riviste: Maydica, Mol. Gen. Genet., Prot. Metodi Sperimentali, Genetica Agraria, Genetics, Maize
Gen. Coop. Newsletter, Genetica dei Cereali.
4.2.5.2. - Elementi trasponibili
30

Sono stati condotti studi genetici diretti a caratterizzare la famiglia di elementi trasponibili Bg-
rbg. Informazioni sulla capacità di trasposizione del sistema di elementi trasponibili è stata accertata
valutando l’efficienza di diversi elementi Bg nell’indurre mutabilità dell’allele o2m(r) e saggiando la
capacità di trasposizione di elementi Bg autonomi. L’analisi genetica e molecolare di mutazioni
instabili al locus Wx ha permesso di accertare che l’instabilità dell’allele wx-m32 è attribuibile alla
presenza di un elemento Bg autonomo al locus Wx.
L’analisi molecolare indica che l’elemento autonomo Bg è costituito da 4869 paia di basi ed è
caratterizzato da una sequenza ripetuta invertita di 5 bp. Gli elementi Bg e rbg producono nel sito di
inserzione una duplicazione di 8 bp e presentano omologie con altri elementi trasponibili di piante e di
animali. Si è verificato che l’elemento Bg traspone in tabacco. E’ stata determinata la localizzazione di
sequenze cromosomiche omologhe all’elemento Bg in linee pure di mais. I risultati ottenuti indicano
sequenze simili a Bg a 35 loci indipendenti. Sequenze omologhe a Bg sono state riscontrate su 9
cromosomi di mais e la loro distribuzione appare casuale nelle linee Lo881, Lo951 e B73, con
l’eccezione della linea A7. E’ stato accertato che diverse mutazioni da inserzione al locus O2 sono
indotte dalle famiglie di elementi trasponibili Ac, En/Spm e Bg e che un allele instabile allo stesso locus
è caratterizzato da una inserzione di un doppio elemento Ac. E’ stata dimostrata la presenza di copie
criptiche dell’elemento trasponibile Mu in varietà italiane di mais; si è accertato e che l’elemento
trasponibile Mu1 di mais contiene delle specifiche sequenze del promotore riconosciute dalla RNA
polimerasi di E.coli.
Pubblicazioni: 38, 47, 55, 76, 77, 79, 92, 94, 113, 118, 120, 136, 146, 176, 177, 186, 187.
Collaboratori: L. Asperti, C. Balconi, N. Di Fonzo, R. Thompson, F. Salamini, M. Maddaloni, G.
Ponziani, H. Hartings, C. Soave, C. Spilmont, N. Lazzaroni, L. Del Giudice, P. Alifano, K. Wolf, V.
Rossi, E. Lupotto, D. Michel, H-P. Döring.
Riviste: Maize Gen. Coop. Newsletter, Maydica, Mol. Gen. Genet., Theor. Appl. Genet., Gen. Res.
Camb.
4.2.6. Genetica molecolare e sviluppo di tecnologie e biotecnologie di interesse agrario
4.2.6.1. - Analisi dei meccanismi genetici e molecolari che influenzano la sintesi delle proteine di
riserva del seme di mais
Nelle piante superiori, in particolare per i cereali, un sistema modello per lo studio dei
meccanismi che regolano l’espressione genica tessuto-specifica è rappresentato dalla sintesi delle
zeine, le principali proteine di riserva del seme di mais. Numerosi loci influenzano positivamente la
31

sintesi di queste proteine. Gli alleli mutati a questi loci riducono, più o meno marcatamente, il livello
della zeina influenzando la deposizione di tutti i componenti zeinici oppure preferenzialmente la
deposizione di alcuni polipeptidi. Questi risultati indicano che diversi meccanismi sono attivi nel
modulare la sintesi della zeina. Inoltre, il chiarimento delle funzioni di regolazione attive a livello di
trascrizione, traduzione e trasporto delle proteine di riserva del seme e dell’interazione tra metabolismo
del C e N e altri metaboliti può favorire il rializzarsi di specifici interventi sulla qualità delle proteine
del seme e fornire indicazioni sulla possibilità di produrre composti utili per l’industria chimica e
farmaceutica.
Per realizzare questi obiettivi sono stati isolati e caratterizzati a livello molecolare i geni
Opaco-2 (O2) e b-32 che influenzano la sintesi della zeina. Il locus O2 codifica una proteina
appartenente alla famiglia degli attivatori trascrizionali eucarioti b-ZIP. Il prodotto del gene b-32 è
specificato da una piccola famiglia multigenica. Il locus b-32 specifica un polipeptide che presenta
omologie con alcune proteine (RIPs) che interferiscono con la sintesi proteica. La proteina O2 si
comporta con una specifica “DNA binding protein” che interagisce con promotori b-32 e zeinici della
classe 22 kDa. Una serie di esperimenti di delezione e mutagenesi sito-specifica ha permesso di
accertare che la presenza di 3 “upstream open reading frames” (uORFs) localizzate nella regione leader
di O2 interferiscono con l’espressione di O2, modulandone a livello postrascrizionale il livello di
espressione.
Gli studi dell’espressione funzionale dell’attivatore trascrizionale O2 in Saccharomyces
cerevisiae indicano che O2 sostituisce a livello funzionale l’attivatore trascrizionale GCN4 di lievito;
ciò ha suggerito che i meccanismi di controllo trascrizionale sono altamente conservati in specie
evolutivamente differenziate. E’ stata completata la caratterizzazione di un gene di sorgo omologo al
gene O2 di mais. Il confronto tra le due sequenze mostra che la regione codificante dei due geni
possiede regioni con elevata omologia. Esperimenti di transattivazione, indicano che la proteina O2 di
sorgo è in grado di transattivare, similmente alla proteina O2, il promotore del gene b-32.
Allo scopo di caratterizzare importanti regioni di controllo del gene O2 è stato completato lo
studio di due gruppi di mutazioni dello stesso gene in mais. I risultati indicano un elevato polimorfismo
al locus O2 e la presenza di una regione ipervariabile che potrebbe giocare un ruolo attivo nella
regolazione di O2. Per evidenziare funzioni regolatrici importanti nell’espressione del gene Opaco-2
(O2) è stato promosso uno studio sull’effetto della metilazione del DNA nel modulare il livello di
espressione del gene stesso.
32

E’ stata verificata, avvalendosi di saggi di espressione transiente, di esperimenti di gel
retardation, di analisi di Northern su mRNA estratti da endospermi normali e o2, che la mutazione o2
caratterizza una drastica riduzione del livello dell’mRNA di PPDK. E’ stato altresì accertato che
l’attività enzimatica dell’enzima PPDK è significativamente ridotta nella mutazione o2.
Il controllo di O2 sul gene PPDK citosolico ha indotto a considerare la possibilità che enzimi
afferenti al metabolismo degli aminoacidi siano controllati da O2. Indicazioni preliminari suggeriscono
che i geni che specificano gli enzimi diidropicolinato sintasi (DHDPs) e acetolattato sintasi ALS,
rispondono al controllo di O2. E’ stato evidenziato che le mutazioni fl2, Mc, e De-B30 influenzano la
deposizione delle zeine alterandone il sistema di trasporto. In particolare, si è notato che queste
mutazioni inducono nell’endosperma l’accumulo di due proteine con caratteristiche tipiche delle
“chaperonine”simili alle proteine heat-shock. Sono state iniziate ricerche miranti a chiarire le relazioni
che intercorrono fra regolazione genica e stato nutrizionale del seme mediante l’impiego di tecniche
che consetnono di modificare l’apporto dei nutrienti all’endosperma. Sono state analizzate, tramite
coltura in vitro, le richieste per la crescita di embrioni normali e mutanto e O6.
E’ stato riscontrato che l’accumulazione delle zeine riflette lo stato nutrizionale della pianta,
con ciò suggerendo il fatto che l’espressione genica in cellule endospermiche possa essere influenzata
da meccanismi di regolazione metabolica dipendenti dal livello di metaboliti interni ed esterni. Inoltre,
è stato osservato che il contenuto proteico aumenta nel corso dello sviluppo parallelamente alla
endoreduplicazione cromosomica.
Sono state recentemente attivate ricerche riguardanti i meccanismi di alterazione della
cromatina e dei fattori che controllano il ciclo cellulare di endospermi di mais e nel corso degli ultimi
anni sono state attivati progetti di ricerca, con lo scopo di studiare il ruolo svolto dalle modificazioni
degli istoni e dal rimodellamento della cromatina nel controllo dell’espressione genica in piante e nei
fenomeni epigenetici. Queste ricerche hanno permesso di identificare la prima sequenza cDNA di
piante codificante per un’istone deacetilasi del tipo Rpd3 (ZmRpd3l). La caratterizzazione molecolare
di ZmRpd3l ha rivelato il coinvolgimento di questo enzima nel controllo del ciclo cellulare. La proteina
ZmRpd3l è in grado, infatti, di interagire fisicamente con le proteine “retinoblastoma-related”
(ZmRBR1) e “retinoblastoma-associated” (ZmRbAp1) e coopera con queste nella repressione della
trascrizione genica in piante. Questi risultati rappresentino il primo passo verso la comprensione della
funzione delle istone deacetilasi (HDACs) del tipo Rpd3 in piante, tuttavia, il significato biologico e i
meccanismi molecolari mediante i quali questi enzimi controllano la trascrizione, sono ancora in gran
33

parte sconosciuti. A tale proposito, sono stati costituiti mutanti di mais con alterazioni nella funzione di
Rdp3, ottenuti mediante sovraespressione ed espressione dell’antisenso del cDNA di ZmRpd3l. Sono
stati, inoltre, identificati mutanti specifici per ZmRpd3l recanti inserzione dell’elemento trasponibile
Mu all’interno del gene. Questi materiali sono risultati particolarmente utili per la caratterizzazione
funzionale di ZmRpd3.
Un ulteriore studio è stato indirizzato a caratterizzare i profili di espressione e la localizzazione
cellulare dei geni istone deacetilasi Rpd3 (ZmHDA101, ZmHDA102, e ZmHDA103) nel corso dello
sviluppo della pianta. I risultati acquisiti mostrano che i trascritti e le proteine Rpd3 sono presenti in
tutti gli organi analizzati. Il livello di espressione di tali geni, peraltro, varia durante lo sviluppo; si
riscontra un accumulo di mRNA nelle parti più interne dell’endosperma, nelle zone vascolari della
nucella, nel tappeto e nelle tetradi del polline. E’ stato mostrato che le proteine ZmRpd3 possono
interagire con le proteine retinoblastoma-simili (ZmRBR1), un importante regolatore della progressione
del ciclo cellulare, suggerendo un ruolo generale dei geni ZmRpd3 nello sviluppo del seme e nel ciclo
cellulare.
Il gruppo di ricercatori che hanno realizzato le precedenti ricerche ha una posizione di primaria
importanza nel settore dello studio dei fattori che regolano la deposizione delle zeine; ciò è attestato
dalle rassegne richieste per la stampa o dalla presentazione di relazioni a numerosi congressi
internazionali e da numerosi articoli divulgativi.
Pubblicazioni: 41, 46, 59, 60, 64, 65, 66, 68, 69, 70, 78, 82, 83, 86, 89, 91, 96, 99, 100, 101, 103, 107,
111, 112, 119, 122, 123, 133, 135, 136, 137, 138, 141, 141, 148, 149, 153, 155, 156, 159, 161, 170,
171, 172, 173, 175, 178, 182, 188, 195, 196, 200, 201, 202, 203, 206, 211, 212, 214, 219, 227, 232,
233, 235, 236, 243, 245, 249, 253, 254, 256, 271, 276.
Collaboratori: P. Ajmone Marsan, M. Maddaloni, H. Hartings, S. Lohmer, F. Salamini, R. Thompson,
C. Balconi, E. Rizzi, C. Soave, A. Marocco, N. Di Fonzo, A. Santucci, S. Cerioli, L. Manzocchi, J.
Palau, A. Aragay, N. Lazzaroni, L. Barbieri, G. Ponziani, M. Brembilla, W. Rhode, R. Marott, B.
Vaciago, L. Pirovano, I. Mauri, E. Martegani, S. Lanzini, D. Bosio, V. Rossi, G; Donini, M. Müller,
J.R. Muth, S. Knunsen, L. Pellegrini, M. Bremenkamp, M. Lauria, S. Varotto, A. Lusser, C. Gatz, R.
Pirona, S. Locatelli.
Riviste: Molecular Form and Function of the Plant Genome, Mol. Gen. Genet., Maize Gen. Coop.
Newsletter, Atti Convegno A.Biotec, The future of cereals for human feeding and development of
34

iotechnology research, EMBO J., J. Nucl. Acids Res., Plant Mol. Biol., Oxford Survey of Plant Mol.
and Cell. Biology, Inter. Adv. Course Maize Breeding, Atti Conf. Naz. sul Mais, Amity: Recombinant
DNA Technology, The Plant Cell, Plant Mol. Biol., Agric. Med., Proc. XVI Conf. Eucarpia Maize and
Sorghum, Genet. Res., Protoplasma, J. Plant Physiol. J. Biol. Chem., Cellular and Molecular Biology
and Plant Seed Devel., UCLA Symp. on Molecular and Cell Biology, Mol.Gen.Genomics, Plant Phys.,
Biotechniques.
4.2.6.2. - Isolamento ed analisi di geni implicati in importanti vie metaboliche
I risultati degli studi chimico-genetici della biosintesi delle cere del mais hanno permesso di
chiarire i processi metabolici che ne determinano la formazione e la composizione analizzando diverse
mutazioni ai loci Glossy. A livello molecolare il meccanismo d’azione di questi loci nel determinare la
sintesi e la deposizione delle cere non è noto. Pertanto, il clonaggio dei geni Glossy può fornire le
informazioni necessarie a comprendere i meccanismi che ne influenzano la composizione e di
sviluppare piante geneticamente modificate in grado di sintetizzare cere capaci di rendere le piante più
tolleranti agli stress ambientali o capaci di produrre cere e olii speciali utili all’industria chimica e
agroalimentare.
Gli obiettivi primari della ricerca hanno previsto il clonaggio dei loci Glossy in mais e chiarire i
meccanismi che regolano l’espressione genica tessuto-specifica delle cere e la modalità della loro
deposizione.
I risultati degli esperimenti di tagging hanno permesso di isolare mutazioni instabili ai loci Gl1,
Gl2, Gl3 e Gl8. In particolare, per il locus Gl1 sono state isolate nove mutazioni instabili. La loro
analisi genetica e molecolare mostra che gli alleli gl1-m1, gl1-m2, gl1-m3, gl1-m7, gl1-m8 e gl1-m9
sono dovuti alla presenza di un elemento trasponibile autonomo En/Spm, mentre gli alleli gl1-m4 e gl1-
m6 sono determinati dall’inserzione di un elemento En/Spm non autonomo. Analogamente, al locus
Gl2 sono state isolate sette mutazioni instabili - gl2m2-m8- indotte dall’elemento En/Spm. Sono stati
attualmente clonati i geni Gl1 e Gl2 e completata la caratterizzazione degli stessi. La proteina prevista
specificata da Gl1 contiene tre regioni ricche di istidine , motivo caratteristico di una famiglia di
desaturasi/idrolasi legate alla membrana. E’ stato inoltre notato che la mutazione gl1 influenza anche lo
sviluppo dell’epidermide e della cutina. Il trascritto di Gl2 consta di un trascritto 1764 bp e codifica per
una proteina di 426 aminoacidi ricca in alanina, leucina e glicina che non mostra analogia con altre
sequenze nucleotidiche del gene Gl2. E’ stato inoltre osservato che il trascritto Gl2 si riscontra
prevalentemente nelle foglie giovanili della pianta.
35

La presenza di un marcatore morfologico (presenza/assenza) del tessuto fogliare ha altresì
permesso lo studio dell'organogenesi del tessuto fogliare stesso mediante lo sviluppo di "fate maps".
L'indagine mostra che le cellule del meristema apicale che organizzano le foglie interessano entrambe
le zone del meristema (L1 e L2) suggerendo che il proembrione deriva verosimilmente da un ristretto
numero di cellule. Ulteriori analisi sulla determinazione dei cloni cellulari che sostengono la
formazione dell'epidermide della foglia di mais indicano l'esistenza di un tipo clonale di sviluppo
durante le prime fasi di formazione dell'epidermide. Sono stati infine riassunti i recenti progressi
conseguiti sugli aspetti biosintetici funzionali delle cere cuticolari.
Pubblicazioni: 131, 165, 181, 198, 248, 264, 265, 274, 278.
Collaboratori: M. Maddaloni, G. Bossinger, N. Di Fonzo, F. Salamini, A. Bianchi, M. Albano, E.
Tacke, D. Michel, H-P. Döring, S. Lanzini, S. Cerioli, A. Marocco, R. Velasco, M. Sturaro, E.
Schmelzer.
Riviste: Maydica, Maize Coop. Gen. Newsletter, Plant J., Development, Plant Physiol., Adv. Plant
Physiol.
4.2.6.3. - Impiego di marcatori molecolari
La necessità di individuare, identificare e caratterizzare col maggior dettaglio possibile
sequenze nucleotidiche specifiche del DNA è un’esigenza che si è fatta sentire in diversi campi della
ricerca applicata, compreso il miglioramento genetico delle piante agrarie, quale strumento di ausilio
alla selezione genetica. Nel mais la presenza di uno straordinario grado di polimorfismo genetico per la
lunghezza di frammenti di restrizione del DNA (RFLP), è utilizzabile per scomporre l’architettura
genetica di caratteri complessi e agronomicamente importanti, rendendo eventualmente possibile una
semplice analisi mendeliana degli stessi. Osservazioni indicano, inoltre, che i marcatori RFLP possono
essere vantaggiosamente impiegati per migliorare l’efficienza della selezione sia di caratteri a base
genetica semplice, quale ad esempio la resistenza agli insetti, sia per identificare blocchi genici che
influenzano importanti caratteri agronomici, quale la produzione, la stabilità ambientale, la qualità del
prodotto.
Nel corso delle ricerche sono stati utilizzati con successo i marcatori RFLP/AFLP per
l’identificazione varietale e la classificazione del germoplasma e per l’identificazione di loci per
caratteri quantitativi (QTL) che influenzano la produzione ed altri importanti caratteri agronomici del
mais e del pesco. E’ stato inoltre avviato un programma di selezione assistita per l’introgressione degli
alleli superiori ai QTL identificati nei background genetici delle linee di mais B73 ed A7 che sono state
36

utilizzate come parentali della popolazione segregante analizzata. Si è verificata la possibilità di
prevedere il comportamento di ibridi semplici utilizzando i dati RFLP e AFLP per la stima della
distanza genetica tra le linee parentali. E’ stata sviluppata una mappa genetica impiegando 230
progenie segreganti derivate da B73xA7 in mais e di 118 progenie Prunus, avvalendosi di 500
marcatori AFLP e microsatelliti. Sono stati inoltre utilizzati quarantacinque decameri di sequenza
casuale per l’amplificazione del DNA genomico delle stesse progenie F3 analizzate con gli RFLP. I
risultati acquisiti dimostrano che i marcatori RAPD rappresentano un utile complemento agli RFLP per
l’analisi genetica del mais. Tre popolazioni derivate dagli incroci semplici sono state inoltre
caratterizzate con marcatori RFLP e valutate in testcross per la produzione ed altri caratteri agronomici.
La ripetibilità dei QTL identificati è risultata elevata. Tutti i QTL di effetto maggiore identificati in
precedenza sono stati confermati nonostante la minore dimensione dei campioni analizzati. Sono stati,
infine, riassunti i metodi per la costruzione e l’impiego di mappe genetiche nei cereali.
Pubblicazioni: 104, 115, 125, 126, 132, 143, 154, 157, 164, 166, 183, 207, 213, 215, 216, 225, 230,
242, 244, 272, 310.
Collaboratori: P. Ajmone Marsan, C. Livini, S. Lanzini, G. Giovinazzo, M. Melchinger, M. Messmer,
P. Franceschini, G. Monfredini, G. Egidy, M. Maddaloni, W. Ludwig, G. Pagnotto, S. Di Silvestro, I.
Pejic, M. Morgante, R. Van Wijk, A. Chittò, P. Stam, R. Redaelli, I. Verde, M. Lauria, A. Losa.
Riviste: Atti II Conf. Nazionale sul Mais, Maize Gen. Coop. Newsletter, Theor. Appl. Genet.
Euphytica, Maidica, Molecular Technologies in Crop Improvement.
4.2.6.4. – Biotecnologie
Con queste ricerche si è inteso intervenire nel settore del miglioramento genetico per aumentare
la resistenza agli stress biotici al fine di verificare il possibile impiego della proteina b-32 e del gene b-
32 per il controllo e la lotta ad insetti, nematodi e funghi.
La proteina b-32 presenta notevoli analogie con l’inibitore II della sintesi proteica del seme di
orzo. Queste proteine, denominate RIP (ribosome inactivating proteins), sono dotate di specifica
attività antifungina e possono rivelarsi utili per il controllo degli agenti patogeni.
Per quanto riguarda l’utilizzo della proteina b-32 nella bioprotezione delle colture, alcuni
importanti obiettivi sono stati raggiunti nel corso dell’attività di ricerca. In particolare sono state attuate
indagini biochimiche per verificare l’attività RIP della proteina b-32. Questi studi dimostrano che in
effetti la proteina b-32 arresta, in un sistema di traduzione in vitro, la sintesi proteica. Ulteriori analisi
37

iochimiche illustrano che la proteina b-32 modifica, analogamente ad altre proteine RIP, i ribosomi di
lievito (Saccharomyces cerevisiae), neurospora e piralide.
Al fine di saggiare le proprietà biologiche della proteina b-32 in pianta per contrastare lo
sviluppo di funghi patogeni, sono state prodotte progenie transgeniche di tabacco. I dati ottenuti hanno
messo in evidenza che alcune linee transgeniche sono dotate di resistenza all’infezione di R. solani,
superiore, rispetto alla varietà originale. Sono stati, inoltre, sviluppati dei costrutti per reintrodurre il
gene b-32 in tessuti della pianta di mais nei quali normalmente il gene b-32 non viene espresso e
sviluppati transgeni che esprimono b-32 nei tessuti vegetativi; questi transgeni si mostrano
potenzialmente utili per contrastare lo crescita Fusarium m.
Il promotore del gene b-32 è stato infine impiegato in esperimenti di espressione transiente per
accertare il suo impiego per l’espressione di geni nelle piante. I risultati ottenuti indicano che il
promotore b-32, pilotato dalla proteina O2, ha un’attività significativamente superiore al promotore
35S-CaMV. Sono state infine riassunte in varie rassegne le prospettive offerte ed i problemi connessi
dall’impiego delle nuove tecnologie nel miglioramento genetico delle piante di interesse agrario.
Pubblicazioni: 71, 98, 117, 122, 129, 133, 140, 169, 185, 205, 208, 220, 236, 245, 246, 250, 289, 309.
Collaboratori: M. Maddaloni, E. Martegani, F. Coppolino, C. Lorenzoni, G. Donini, M. Albano, F.
Forlani, L. Stasse, L. Corazza, V. Balmas, L. Barbieri, R. Thompson, E. Lupotto, V. Rossi, L.
Maggioni, C. Balconi, M.G. Giuffrida, G. Donn.
Riviste: Quaderni Agropolis, Atti II Conf. sul Mais, J. Genet. & Breed., Agric. Ricerca, L’Informatore
Agrario, Maize Gen. Coop. Newsletter, Transgenic Research, Plant Breeding Principle and Prospects.
Review Medicinal Chem., Eur. J. Plant Pathol.
4.2.6.4. Genomica
L’interesse del candidato verso questi studi è maturato negli anni recenti recependo il concetto
che nel prossimo futuro il miglioramento genetico degli organismi di interesse agrario dipenderà in
misura sempre più crescente dall’applicazione di nuove tecnologie al fine di comprendere la funzione
dei singoli geni o gruppi di geni ed i meccanismi che ne regolano l’espressione. Tale tecnologia
permette altresì di esplorare i livelli di espressione del genoma, mettendo in luce gli aspetti genici che i)
sostengono la produzione e la stabilità produttiva; ii) promuovono la resistenza alle malattie e alle
condizioni ambientali avverse, iii) determinano la qualità dei prodotti agricoli. E’ acquisizione comune
che la genomica ha la potenzialità di identificare nuovi geni e di studiarne la funzione in tempi brevi e
di accelerare la velocità con cui i nuovi prodotti sono scoperti e portati sul mercato agricolo, aprendo la
38

strada a radicali innovazioni nel sistema agricolo contemporaneo. E’ altresì importante sottolineare che
tale tecnologia fornirà informazioni utili per la progettazione in laboratorio e la produzione biologica di
molecole innovative di elevato valore commerciale e realizzare prodotti del tutto nuovi per
l’alimentazione umana, animale e per l’industria chimica e farmaceutica, aprendo mercati totalmente
nuovi nei quali non esiste attualmente concorrenza internazionale.
Le ricerche attuate dal candidato mirano a valorizzare le potenzialità delle risorse vegetali
approfondendo le conoscenze delle loro caratteristiche attraverso l’analisi del genoma del mais e del
frumento duro, specie agrarie di rilevanza strategica per l’agricoltura e l’industria agro-alimentare
italiana, predisponendo e impiegando le nuove tecnologie della genomica per facilitare
l’identificazione, il mappaggio, l’isolamento di geni, modificando e modulando l’espressione di geni
che controllano importanti caratteri delle piante per migliorare le rese e la qualità senza ricorrere a
soluzioni transgeniche.
Le principali attività sono state indirizzate ai seguenti obiettivi:
- analizzare a livello strutturale (sequenziamento EST e genomico, mappe geniche, molecolari e
fisiche) e funzionale (profili espressione genica, proteica e metabolica, reverse genetics, clonaggio
per posizioni, impiego di cloni YAC e BAC) del genoma di specie primarie per l’agricoltura italiana
(mais e frumento duro);
- identificare i determinanti genetici e molecolari che influenzano l’espressione di rilevanti caratteri
agronomici (produzione, architettura della pianta, sviluppo del seme, qualità agro-industriali) e la
biosintesi di composti destinati all’industria chimica (amidi, oli, proteine, polimeri, amminoacidi,
vitamine);
- sviluppare strategie genetico-molecolari per la selezione assistita, la caratterizzazione e gestione del
germoplasma del mais;
- sostenere l’innovazione del comparto cerealicolo accrescendone la competitività sui mercati
internazionali con produzioni d’alta qualità, d’elevato valore aggiunto e d’utilità a settori produttivi
finora secondari, ma strategici per la ripresa economica nazionale.
L’attività svolta ha permesso di costruire librerie cDNA normalizzate a partire da endospermi
raccolti a diversi stadi di sviluppo. L’analisi ha permesso di identificare circa 7200 ESTs che sono state
classificate in diversi gruppi funzionali, e impiegate per la costituzione di microarray a cDNA. L’uso di
questi microarray ha consentito di analizzare le variazioni dell’espressione genica (trascrittoma) durante
lo sviluppo della cariosside, ricostruire in silico le principali vie biosintetiche del seme, e investigare i
39

profili di espressione dei geni coinvolti. Inoltre sono stati analizzati i livelli di espressione in mutanti
della cariosside (opachi e difettosi) con alterazioni a carico dello sviluppo del seme e dell’accumulo di
carboidrati e proteine; ciò al fine di identificare geni associati a questi processi metabolici di potenziale
interesse applicativo per modificare le vie biosintetiche del seme per potenziamento e la produzione di
nuove molecole di interesse commerciale. E’ stato infine sviluppato un sistema di inattivazione genica
avvalendosi di una collezione di mutanti da inserzione dell’elemento Mu (Mutator grid) e sono state
studiati i profili proteici e metabolici in piante transgeniche di mais. I risultati acquisiti sono in larga
parte ancora non pubblicati.
Sono infine state riassunte e descritte le possibilità di questi tipi di indagine in diverse rassegne.
Pubblicazioni: 251, 252, 263, 269, 274, 276, 278, 282, 287, 288, 305, 306, 308.
Collaboratori: H. Hartings, V. Rossi, R. Pirona, M. Lauria, C. Manetti, D. Corpillo.
Riviste: Agro Food Industry Hi-Tech, Proc. Intl. Congress “In the wake of the double helix”, Maydica,
J. Exp. Bot., Phytochemistry, Plant Cell, BMC Genomics.
Bergamo, 20/04/2012
Mario Motto
40

Allegato 1
1) - MOTTO M., L. CORINO, 1972. Analisi della variabilità continua in linee pure di mais derivate da
germoplasma italiano. Maydica 17: 3-30.
2) - OTTAVIANO E., CAMUSSI, M. MOTTO, 1974. Selection of lines in relation to the effect of the opaque-2
gene on kernel weight in maize. Maize Genet. Coop. Newsletter 48: 99-102.
3) - LORENZONI C., T. MAGGIORE, M. L. AMIGONI, M. MOTTO, F. SALAMINI, 1974. Ibridi opaco-2 in
Italia Settentrionale. VIII. Influenza della diversa densità di coltivazione del comportamento di ibridi ad
elevata produttività. Ann. Ist. Sper. per la Cerealicoltura 5: 185-190.
4) - MOTTO M., G. P. SORESSI, F. SALAMINI, 1975. Mutation frequencies and chimeric formation in
Phaseolus vulgaris after EMS treatment of dormant seeds. Radiation Botany 15: 291-299.
5) - BERTOLINI M., M. MOTTO, 1976. Risultati di ibridi sperimentali costituiti utilizzando la nuova linea
B73. Informatore Agrario 32: 21945-21946.
6) - MAGGIORE T., M. MOTTO, F. SALAMINI, G. P. SORESSI, 1976. Attitudine combinatoria per
l'adattabilità alla coltura protetta in pomodoro (L. esculentum Mill.). Sementi Elette 22: 9-15.
7) - BERTOLINI M., S. EDALLO, M. MOTTO, M. PERENZIN, C. LORENZONI, 1976. Ibridi opaco-2 in
Italia Settentrionale. IX. Prove di attitudine combinatoria. Ann. Ist. Sper. Cerealicoltura 7: 126-136.
8) - CERVATO A., F. FALAVIGNA, C. LORENZONI, M. MOTTO, 1977. Combinig ability in seven cultivars
of pea (Pisum sativum L.). Genet. Agr. 31: 99-111.
9) - BERTOLINI M., F. COPPOLINO, E. GENTINETTA, C. LORENZONI, T. MAGGIORE, P. MANMANA,
B. M. MARIANI, G. MAROSO, P. MARTINIELLO, M. MOTTO, F. SALAMINI, M. SNIDERO, M.
STANCA, R. STEFANINI, 1977. Mais - Scelte varietali. Informatore Agrario 33: 25639-25680.
10) - MOTTO M., A. FADDA, F. SALAMINI, G. P. SORESSI, 1978. Lisa P71: varietà nana di fagiolo da
granella a seme bianco resistente al virus del mosaico comune (BCMV). Ann. Ist. Sper. Orticoltura 8: 1-15.
11) - MOTTO M., 1978. Relazioni tra produzione e accumulo degli elaborati fotosintetici nel mais. Il
Gazzettino dell'Allevatore 3: 8-9.
12) - SALAMINI F., A. FADDA, A. ALLAVENA, M. MOTTO, G. P. SORESSI, 1978. Nuove varietà di
fagiolo resistente al mosaico comune (BCMV) costituite in Italia. Informatore Agrario 24: 3990-3993.
13) - MOTTO M., G. P. SORESSI, F. SALAMINI, 1978. Seed size inheritance in a cross between wild and
cultivated common beans (Phaseolus vulgaris L.). Genetica 49: 31-36.
14) - MOTTO M., C. LORENZONI, E. GENTINETTA, T. MAGGIORE, F. SALAMINI, 1978. Expected
genetic gain for protein related traits and allocation of resources in a modified opaque-2 synthetic. Maydica
23: 35-44.
15) - PERENZIN M., T. MAGGIORE, M. MOTTO, P. MARTINIELLO, C. LORENZONI, 1978. Defoliation
responses of different genotypes of maize. Maydica 23: 163-172.
41

16) - NUCCA R., C. SOAVE, M. MOTTO, F. SALAMINI, 1978. Taxonomic significance of the zein isoeletric
focusing pattern. Maydica 23: 239-249.
17) - MOTTO M., 1979. Heritability and interrelations of seed quality and agronomic traits in a modified
opaque-2 synthetic variety of Zea mays L. Maydica 24: 193-202.
18) - MOTTO M., F. SALAMINI, R. REGGIANI, C. SOAVE, 1979. Evaluation of genetic purity in hybrid
corn (Zea mays L.) seed production through zein isoelectrophoretic patterns. Maydica 24: 223-233.
19) - MAGGIORE T., C. LORENZONI, M. MOTTO, M. PERENZIN, F. SALAMINI, 1979. Produzione di
sostanza secca totale e di granella in ibridi di mais tardivi. Rivista di Agronomia 13: 431-435.
20) - MOTTO M., T. MAGGIORE, 1979. La ricerca e la specializzazione foraggera. L'Italia Agricola 116: 316-
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21) - MOTTO M., G. P. SORESSI, F. SALAMINI, 1979. Growth analysis in a reduced leaf mutant of common
bean (Phaseolus vulgaris L.). Euphytica 28: 563-600.
22) - PERENZIN M., F. FERRARI, M. MOTTO, 1980. Heritabilities and relationships among grain-filling
period, seed weight and quality in forty italian varieties of corn (Zea Mays L.). Can. J. Plant Sci. 60: 1101-
1107.
23) - MOTTO M., N. DI FONZO, M. PERENZIN, E. GENTINETTA, T. MAGGIORE, F. SALAMINI, C.
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use.
24) - MAGGIORE T., E. GENTINETTA, M. MOTTO, M. PERENZIN, F. SALAMINI. C. LORENZONI,
1980. Variability for protein and fibre content in three diallels of maize for silage production. pp. 135-153.
In: W.G. Pollmer, R.H. Phipps (Eds.), Improvement of quality traits of maize for grain and silage use.
25) - MOTTO M., F. SALAMINI, 1981. Genetic basis of physiological traits related to maize productivity.
Rivista di Agronomia 15: 3-19.
26) - MOLL R. H., M. MOTTO, J. F. De TOLEDO, 1981. Prediction and inheritance of prolific expression in
maize hybrids. Maydica 26: 273-285.
27) - MOTTO M., M. PERENZIN, 1982. Index selection for grain yield and protein improvement in an
opaque-2 synthetic maize population. Z. Pflanzenzüchtung 89: 47-54.
28) - DI FONZO N., M. MOTTO, T MAGGIORE, R. SABATINO, F. SALAMINI, 1982. N uptake,
translocation and relationships among N-related traits in maize as affected by genotype. Agronomie 2: 789-
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29) - DOERING H. P., M. MOTTO, F SALAMINI, P. STARLINGER, 1982. An unstable adh1 mutant. Maize
Genet. Coop. Newsletter 56: 40-41.
30) - MOTTO M., M. SACCOMANI, G, CACCO, 1982. Combining ability estimates of sulfate uptake
efficiency in maize. Theor. Appl. Genet. 64: 41-46.
42

31) - SACCOMANI M., G. CACCO, M. MOTTO, 1982. Genetic variation of sulfate translocation in maize.
Maydica 28: 235-244.
32) - MOTTO M., R. H. MOLL, 1983. Prolificacy in maize: a review. Maydica 28: 53-76.
33) - MOTTO M., M. PERENZIN, C. SOAVE, F. SALAMINI, 1983. Maize chromosome 7 revisited. Maydica
28: 25-39.
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