Applicazione di un veloce metodo di estrazione del DNA per l’identificazione di prodotti ittici marini.

L'identificazione dei prodotti ittici è uno dei temi chiave in materia di sicurezza alimentare. L’errata etichettatura dei prodotti alimentari e la sostituzione di alcuni ingredienti rappresentano questioni emergenti in termini di qualità e sicurezza alimentare e nutrizionale. L'autenticazione e la tracciabilità dei prodotti alimentari, gli studi di tassonomia e di genetica di popolazione, così come l'analisi delle abitudini alimentari degli animali e la selezione delle prede, si basano su analisi genetiche tra cui la metodica molecolare del DNA barcoding, che consiste nell’amplificazione e nel sequenziamento di una specifica regione del gene mitocondriale chiamata COI. Questa tecnica biomolecolare è utilizzata per fronteggiare la richiesta di determinazione specifica e/o la reale provenienza dei prodotti commercializzati, nonché per smascherare errori di etichettatura e sostituzioni fraudolente, difficile da rilevare soprattutto nei prodotti ittici trasformati. Sul mercato sono disponibili differenti kit per l'estrazione del DNA da campioni freschi e conservati; l’impiego dei kit, aumenta drasticamente il costo dei progetti di caratterizzazione e di genotipizzazione dei campioni da analizzare. In questo scenario è stato messo a punto un metodo veloce di estrazione del DNA. Esso non prevede nessuna fase di purificazione per i prodotti ittici freschi e trasformati e si presta a qualsiasi analisi che preveda l’utilizzo della tecnica PCR. Il protocollo consente l'amplificazione efficiente del DNA da qualsiasi scarto industriale proveniente dalla lavorazione del pesce, indipendentemente dal metodo di conservazione del campione. L’applicazione di questo metodo di estrazione del DNA, combinato al successo e alla robustezza della amplificazione PCR (secondo protocollo barcode) ha permesso di ottenere, in tempi brevissimi e con costi minimi, il sequenziamento del DNA.

Determinazione di mercurio mediante DMA-80

I fenomeni di contaminazione antropica da mercurio sono sempre più diffusi e preoccupanti, tanto da spingere all’ attivazione di politiche nazionali ed internazionali atte a ridurre o almeno “contenere” i rischi legati a questo metallo tossico. Con quest’obiettivo è prioritaria la necessità di determinare la concentrazione del metallo in maniera veloce, economica ed efficiente. Il seguente report intende fornire informazioni utili nell’utilizzo dello spettrofotometro DMA-80 nell’analisi di Hg in varie matrici ambientali. Lo strumento è stato acquistato dall’IAMC-CNR di Capo Granitola per rispondere alle esigenze progettuali del progetto “Dinamica dei processi di evasione e deposizione del mercurio nell’area industrializzata della Rada di Augusta e definizioni delle mappe di rischio sanitario per le popolazioni residenti” (prot.n°0000466 18/2/2011) finanziato dall’Assessorato alla Salute della Regione Sicilia con l’obbiettivo di verificare il potenziale impatto del mercurio, derivato dalle emissioni dei reflui non trattati dell’impianto di cloro-soda SYNDIAL Priolo-Gargallo sulle popolazioni residenti nell’aria fortemente industrializzata di Augusta-Melilli (Siracusa).

Rapporto tecnico sulla ottimizzazione del processo di biosintesi di una Green Fluorescent Protein ricombinante estratta da A. sulcata

L’espressione di geni eterologhi in Escherichia coli rappresenta uno dei metodi più veloci, semplici ed economici per la produzione di ampie quantità di proteine target. Tuttavia, meccanismi di folding e le modifiche post traduzionali inducono a volte un non corretto ripiegamento delle proteine nella conformazione nativa, con successiva aggregazione in quelli che vengono definiti corpi di inclusione. Nel nostro caso, l’attenzione è stata focalizzata su una Green Fluorescent Protein (GFP) di 228 aa estratta da Anemonia sulcata, contenente un fluoroforo composto da tre amminoacidi Gln63, Tyr64, Gly65 all'interno di una struttura a barile. Il corretto folding della proteina era correlato strettamente alla funzionalità del fluoroforo. Il nostro obiettivo è stato quello, quindi, di ottimizzare il processo di biosintesi della GFP espressa in E. coli, ovviando alla formazione di corpi di inclusione contenenti la proteina (non funzionale), definendo e standardizzando inoltre, le condizioni che consentivano di produrre la più alta percentuale di GFP correttamente ripiegata (in condizioni non denaturanti) e quindi funzionale.

Technical Report on the reduced graphene oxide biosynthesis protocol for biological applications

The interest of scientific community on carbon-based smart materials is growing and, especially focus on graphene oxide (GO) and reduced graphene oxide (rGO). An increasing number of bio-applications such as biological applications as bacterial inhibition, drug delivery and photothermal therapy aims the use of GO and rGO. For this reason, the methods used for the synthesis of graphene materials are more important because same of those procedures imply chemical reactions that involve hazardous and toxic reagents. In fact, the biocompatibility and toxicological activity of graphene-related materials is related to the methodologies employed for the synthesis that determine the carbon/oxygen (C/O) ratio of graphene oxide species. In this technical report, we focused on the synthesis of GO by means of that lead to a biocompatible GO form with a lower oxygen content. Thus, the synthesis of rAsGFP-rGO with the green fluorescent protein allowed us to obtain a biocompatible materials, without using hazardous and toxic reagents. This biocompatibility is the most important prerogative for the use of GO in biological activity assays as reported in several publications.

DNA Barcoding as a tool for Zoological Taxonomy: Identification of bony fish in the Mediterranean Sea

The description of all the species present in nature is a vast task to be fulfilled by using the classical approach of morphological description of the organisms. In recent years, the traditional taxonomy, based primarily on identification keys of species, has shown a number of limitations in the use of the distinctive features in many animal taxa and inconsistencies with the genetic data. Furthermore, the increasing need to get a true estimate of biodiversity has led Zoological Taxonomy to seek new approaches and methodologies to support the traditional methods. The classification procedure has added modern criteriasuch as the evolutionary relationships and the genetic, biochemical and morphological characteristics of the organisms.Until now the Linnean binomial was the only abbreviated code associated with the description of the morphology of a species. The new technologies aim to achieve a short nucleotide sequence of the DNA to be used as an unique and solely label for a particular species, a specific genetic barcode. For both morphological and genetic approaches, skills and experience are required. Taxonomy is one of zoological disciplines that has been benefited from the achievements reached by modern molecular biotechnology. Using a molecular approach it is possible to identify cryptic species, to establish a family relationship between species and their membership of taxonomic categories or to reconstruct the evolutionary history of a taxon.

Report tecnico – BioQuestionario e BioScoperta Applicazioni mobili per imparare giocando

L’informazione in campo ambientale assume un’importanza fondamentale in relazione all’obiettivo di accrescere il livello di consapevolezza e di sensibilità in relazione al concetto di ambiente, sia al fine di promuovere comportamenti coerenti con il principio di sviluppo sostenibile, sia per contribuire allo sviluppo di una responsabilità individuale e collettiva. Le tecnologie mobili nascono e si evolvono a partire dalla necessità dell’uomo di espandere i propri limiti e dall’esigenza di avere la possibilità di comunicare e accedere alle informazioni in maniera diretta e immediata. L'utilizzo di dispositivi mobili, quali smartphone e tablet, è in netta crescita in tutte le categorie di utenza e nei differenti contesti sociali. Possedere un dispositivo mobile dotato di accesso alla rete internet permette di avere il sapere a portata di mano e di comunicare con utenti in tutto il modo senza barriere fisiche e temporali. Inoltre, possono essere strumenti di grande aiuto, sia nel campo lavorativo che nel tempo libero, grazie all’utilizzo di innumerevoli applicazioni create ad hoc per l'acquisizione di informazioni e la loro fruizione. L’aspirazione del progetto, inserito nel Sistema di Comunicazione, Informazione e Diffusione dell’Osservatorio della Biodiversità della Sicilia, è la realizzazione di una applicazione che permetta ai visitatori di approfondire e consolidare i luoghi e forme della conoscenza offerti, durante la visita dell’Osservatorio della Biodiversità Regione Sicilia, dal personale qualificato rivestito dalle figure di ricercatori e tecnologi dell’IAMC CNR della sede di Capo Granitola. Gli scopi principali sono la comunicazione, l’informazione e l’educazione per lo sviluppo di conoscenze e sensibilità sul tema della Biodiversità per spronare gli utenti alla salvaguardia del territorio, rendendo facilmente accessibile l’approfondimento dei concetti riguardanti numerose specie e habitat del nostro territorio, attraverso una dimensione scientifica di stampo ludico.

Attività scientifiche del progetto Développement des Interventions innovantes sur les cépages de Vignes autochtones pour l’INtégration italo-tunisienne – DIVIN (PS1.1.002)”

Il progetto DIVIN, finanziato dal Programma di Cooperazione Transfrontaliera Italia Tunisia, è coordinato dall'Istituto per l’Ambiente Marino Costiero del Consiglio Nazionale delle Ricerche - IAMC-CNR (Bénéficiaire) UOS di Capo Granitola e coinvolge l' Istituto di Bioscienze e Biorisorse – IBBR (P1) del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR), il Centro di Biotecnologie di Borj - Cedria - CBBC (P2) L'Institut National de la Recherche Agronomique de Tunisie – INRAT (P3), La Direction Générale de la Production Agricole – DGPA (P4) e L’Associazione “Strada del vino Alcamo Doc” (P5). Il finanziamento complessivo è stato pari a € 674.107,06 e le attività si sono svolte a partire da novembre 2013 per concludersi a luglio 2016. Si è trattato di una prodigiosa opportunità per potenziare e valorizzare le eccellenze scientifiche in campo vitivinicolo e per consolidare la collaborazione tra Italia e Tunisia sulla produzione di vini di qualità e sul lancio di itinerari enoturistici che mettano in dialogo permanente le due sponde del mediterraneo. Il progetto, ha avuto la durata di 31 mesi e ha investito sullo sviluppo di ricerche e soluzioni tecnologiche per prevenire e curare le patologie della vite e per certificare e tracciare la qualità del vino prodotto in Italia e in Tunisia. I benefici del progetto hanno avuto ricadute anche su tutti i territori dell'area di cooperazione in quanto, nella parte finale del progetto, si sono sviluppate azioni di marketing congiunte per la creazione di un marchio d'area e l'ampliamento delle esperienze delle "strade del vino" per creare itinerari turistici tematici che colleghino le zone di produzione siciliane e quelle tunisine.

Bollettino on-line del progetto Ritmare

Il progetto all’interno del quale si è inserita l' attività "La scienza del Mare nelle scuole" è il Progetto Ritmare (La Ricerca Italiana per il Mare). Il progetto Ritmare è un progetto strategico per la ricerca sul mare in Italia, che vuole coniugare le risorse ambientali del mare con l’uso connesso alle attività produttive e allo sfruttamento energetico delle sue risorse, sviluppando tecnologie ed innovazione e, al tempo stesso, promuovendone la sua conoscenza e il rispetto. In tale contesto il progetto propone di sensibilizzare gli studenti delle scuole di primo e secondo grado alle scienze del mare, sperimentando un approccio multidisciplinare che unisca il mondo scientifico e tecnologico a quello didattico, attraverso l'uso di strumenti di comunicazione che vadano dalle forme artistiche ed espressive a quelle prettamente tecnologiche e multimediali.

Nuove specie per l'acquacoltura: tecniche di produzione di novellame di Sardina pilchardus

Il progetto all’interno del quale si è inserita l' attività "Sperimentare in acquacoltura il novellame di Sardina pilchardus" è il Progetto Ritmare (La Ricerca Italiana per il Mare). Il progetto Ritmare è un progetto strategico per la ricerca sul mare in Italia, che vuole coniugare le risorse ambientali del mare con l’uso connesso alle attività produttive e allo sfruttamento energetico delle sue risorse, sviluppando tecnologie ed innovazione e, al tempo stesso, promuovendone la sua conoscenza e il rispetto. In tale contesto il progetto mira a sperimentare in acquacoltura il novellame di sardina, prodotto agroalimentare tradizionalmente consumato e molto richiesto nei paesi rivieraschi del Mediterraneo. ll novellame per anni è stato pescato in modo puntuale ma per la bassissima sostenibilità e per l’impatto sugli stock adulti, la comunità europea ne ha deciso la sospensione. Il progetto vuole tentare di reintegrare il prodotto sul mercato attraverso una produzione sostenibile, evitando la perdita culturale. Saranno indagate le caratteristiche organolettiche del prodotto per promuoverne il consumo e verificate le ricadute industriali attraverso la realizzazione di un Business plan.

Sperimentazione e validazione di nuove tecnologie per il miglioramento della shelflife dei prodotti ittici attraverso l’uso di un film edibile a base pectinica

Quando si parla di shelf life di un prodotto alimentare si fa riferimento al periodo di tempo durante il quale un prodotto mantiene le sue caratteristiche qualitative nelle normali condizioni di conservazione/utilizzo e di conseguenza può essere consumato in totale sicurezza. Gli alimenti, infatti, sono prodotti facilmente deperibili che subiscono modifiche a carico della loro composizione a causa dell’innesco di una serie di reazioni sia di tipo microbiologico che chimico-fisico, con i conseguenti rischi per la sicurezza igienico sanitaria del prodotto. Nei prodotti ittici la degradazione biologica risulta essere una delle prime cause di deterioramento dell’alimento ciò perché essi stessi sono caratterizzati dalla presenza di microrganismi provenienti principalmente dalle materie prime impiegate e dal processo di produzione/preparazione utilizzato. Durante la conservazione e lo stoccaggio del prodotto ittico, in particolare sono tre i meccanismi che determinano il deterioramento e quindi la riduzione della shelf life, ovvero: l’autolisi enzimatica (post mortem e che modifica la consistenza del tessuto muscolare favorendo inoltre la crescita microbica ed il rilascio di ammine biogene); l’ossidazione (che riduce le qualità organolettiche del prodotto alterando gli acidi grassi poliinsaturi); la crescita microbica (con produzione di metaboliti come ammine biogene, acidi organici, solfiti, alcool, aldeidi e chetoni che causano i cattivi odori) (Jiang et al. 1990, Koohmaraie M., 1996, Koutsoumanis& Nychas, 1999, Aoki et al., 1997; Bremner, 1992). Risulta quindi strategico, il poter determinare la conservabilità di un alimento verificando dal punto di vista quantitativo, come tutti i fattori che contribuiscono all’alterazione della qualità del prodotto e all’incremento del processo degradativo (popolazione microbica, attività enzimatiche, variazioni chimiche) varino nel tempo.

Metodologia di editing immagini per analisi dati morfometrici dei primi stadi di sviluppo di Engraulis encrasicolus (Linnaeus, 1758)

Tra le più importanti risorse alieutiche di molte regioni del Mar Mediterraneo vi sonole acciughe (Engraulisencrasicolus, Linnaeus, 1758), piccoli pesci pelagici appartenenti alle famiglie degli Engraulidae. Dati IREPA del 2009, hanno di fatto reso noto che in Italia, la pesca di E. encrasicolusha rappresentano in media il 26% circa del pescato totale. Questa specie viene continuamente monitorata e grazie a tali programmi è stato evidenziato che vi sono delle fluttuazioni inter-annuali molto pronunciate (Cergoleet al., 2002; Cingolani, 2004), le cui cause possono essere molteplici, da fattori antropicicome l’elevato sforzo di pesca a fattori naturali (Borjia et al., 1996). Va però posta molta attenzione sulle dinamiche biologiche ed ambientali che influiscono sulla sopravvivenza dei primi stadi di vita di questa specie, che ricadendo sul successivo reclutamento, possono essere una delle cause fondamentali delle contrazioni e degli incrementi annuali dello stock adulto (Thikonova et al., 2000; James et al., 2003; Cuttitta et al., 2003, 2006).Lo studio delle fasi ittioplanctoniche e delle sue relazioni con l’ambiente e gli altri organismi, risulta quindi di primaria importanza nell’ambito delle conoscenze necessarie per il corretto sfruttamento delle risorse alieutiche.

Sistema di gestione del progetto “Développement des Interventions innovantes sur les cépages de Vignes autochtones pour l’INtégration italo-tunisienne – DIVIN (PS1.1.002)"

dall'Istituto per l’Ambiente Marino Costiero del Consiglio Nazionale delle Ricerche - IAMC-CNR (Bénéficiaire) UOS di Capo Granitola e coinvolge l' Istituto di Bioscienze e Biorisorse – IBBR (P1) del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR), il Centro di Biotecnologie di Borj - Cedria - CBBC (P2) L'Institut National de la Recherche Agronomique de Tunisie – INRAT (P3), La Direction Générale de la Production Agricole – DGPA (P4) e L’Associazione “Strada del vino Alcamo Doc” (P5). Il finanziamento complessivo è stato pari a € 674.107,06 e le attività si sono svolte a partire da novembre 2013 per concludersi a luglio 2016. Si è trattato di una prodigiosa opportunità per potenziare e valorizzare le eccellenze scientifiche in campo vitivinicolo e per consolidare la collaborazione tra Italia e Tunisia sulla produzione di vini di qualità e sul lancio di itinerari enoturistici che mettano in dialogo permanente le due sponde del mediterraneo. Il progetto, ha avuto la durata di 31 mesi e ha investito sullo sviluppo di ricerche e soluzioni tecnologiche per prevenire e curare le patologie della vite e per certificare e tracciare la qualità del vino prodotto in Italia e in Tunisia. I benefici del progetto hanno avuto ricadute anche su tutti i territori dell'area di cooperazione in quanto, nella parte finale del progetto, si sono sviluppate azioni di marketing congiunte per la creazione di un marchio d'area e l'ampliamento delle esperienze delle "strade del vino" per creare itinerari turistici tematici che colleghino le zone di produzione siciliane e quelle tunisine.

Sistema di comunicazione e disseminazione del progetto “Développement des Interventions innovantes sur les cépages de Vignes autochtones pour l’INtégration italo-tunisienne – DIVIN (PS1.1.002)”

Il progetto DIVIN, finanziato dal Programma di Cooperazione Transfrontaliera Italia Tunisia, è coordinato dall'Istituto per l’Ambiente Marino Costiero del Consiglio Nazionale delle Ricerche - IAMC-CNR (Bénéficiaire) UOS di Capo Granitola e coinvolge l' Istituto di Bioscienze e Biorisorse – IBBR (P1) del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR), il Centro di Biotecnologie di Borj - Cedria - CBBC (P2) L'Institut National de la Recherche Agronomique de Tunisie – INRAT (P3), La Direction Générale de la Production Agricole – DGPA (P4) e L’Associazione “Strada del vino Alcamo Doc” (P5). Il finanziamento complessivo è stato pari a € 674.107,06 e le attività si sono svolte a partire da novembre 2013 per concludersi a luglio 2016. Si è trattato di una prodigiosa opportunità per potenziare e valorizzare le eccellenze scientifiche in campo vitivinicolo e per consolidare la collaborazione tra Italia e Tunisia sulla produzione di vini di qualità e sul lancio di itinerari enoturistici che mettano in dialogo permanente le due sponde del mediterraneo. Il progetto, ha avuto la durata di 31 mesi e ha investito sullo sviluppo di ricerche e soluzioni tecnologiche per prevenire e curare le patologie della vite e per certificare e tracciare la qualità del vino prodotto in Italia e in Tunisia. I benefici del progetto hanno avuto ricadute anche su tutti i territori dell'area di cooperazione in quanto, nella parte finale del progetto, si sono sviluppate azioni di marketing congiunte per la creazione di un marchio d'area e l'ampliamento delle esperienze delle "strade del vino" per creare itinerari turistici tematici che colleghino le zone di produzione siciliane e quelle tunisine.

Development of a simple and fast “DNA extraction kit” for sea food identification and marine species

Seafood products fraud, the misrepresentation of them, have been discovered all around the world in different forms as false labeling, species substitution, short-weighting or over glazing in order to hide the correct identity, origin or weight of the seafood products. Due to the value of seafood products such as canned tuna, swordfish or grouper, these species are the subject of the commercial fraud is mainly there placement of valuable species with other little or no value species. A similar situation occurs with the shelled shrimp or shellfish that are reduced into pieces for the commercialization. Food fraud by species substitution is an emerging risk given the increasingly global food supply chain and the potential food safety issues. Economic food fraud is committed when food is deliberately placed on the market, for financial gain deceiving consumers (Woolfe, M. & Primrose, S. 2004). As a result of the increased demand and the globalization of the seafood supply, more fish species are encountered in the market. In this scenary, it becomes essential to unequivocally identify the species. The traditional taxonomy, based primarily on identification keys of species, has shown a number of limitations in the use of the distinctive features in many animal taxa, amplified when fish, crustacean or shellfish are commercially transformed. Many fish species show a similar texture, thus the certification of fish products is particularly important when fishes have undergone procedures which affect the overall anatomical structure, such as heading, slicing or filleting (Marko et al., 2004). The absence of morphological traits, a main characteristic usually used to identify animal species, represents a challenge and molecular identification methods are required. Among them, DNA-based methods are more frequently employed for food authentication (Lockley & Bardsley, 2000). In addition to food authentication and traceability, studies of taxonomy, population and conservation genetics as well as analysis of dietary habits and prey selection, also rely on genetic analyses including the DNA barcoding technology (Arroyave & Stiassny, 2014; Galimberti et al., 2013; Mafra, Ferreira, & Oliveira, 2008; Nicolé et al., 2012; Rasmussen & Morrissey, 2008), consisting in PCR amplification and sequencing of a COI mitochondrial gene specific region. The system proposed by P. Hebert et al. (2003) locates inside the mitochondrial COI gene (cytochrome oxidase subunit I) the bioidentification system useful in taxonomic identification of species (Lo Brutto et al., 2007). The COI region, used for genetic identification - DNA barcode - is short enough to allow, with the current technology, to decode sequence (the pairs of nucleotide bases) in a single step. Despite, this region only represents a tiny fraction of the mitochondrial DNA content in each cell, the COI region has sufficient variability to distinguish the majority of species among them (Biondo et al. 2016). This technique has been already employed to address the demand of assessing the actual identity and/or provenance of marketed products, as well as to unmask mislabelling and fraudulent substitutions, difficult to detect especially in manufactured seafood (Barbuto et al., 2010; Galimberti et al., 2013; Filonzi, Chiesa, Vaghi, & Nonnis Marzano, 2010). Nowadays,the research concerns the use of genetic markers to identify not only the species and/or varieties of fish, but also to identify molecular characters able to trace the origin and to provide an effective control tool forproducers and consumers as a supply chain in agreementwith local regulations.