Mappaggio fine di un QTL principale per la resa in granella sul cromosoma 3B di frumento duro

In durum wheat, two major QTL for grain yield (Qyld.idw-2B and Qyld.idw-3B) and related traits were identified in a recombinant population derived from Kofa and Svevo (Maccaferri et al. 2008). To further investigate the genetic and physiological basis of allelic variation for this important trait, the fine mapping of Qyld.idw-2B e Qyld.idw-3B was done during the PhD. In this regard, new molecular markers were added to increase the map resolution in the target interval. For Qyld.idw-2B region COS markers derived from the synteny between wheat and rice/ sorghum /brachypodiu genomes were screened. While for Qyld.idw-3B region SSR, ISBP and COS markers obtained from BAC end-sequences and BAC sequences generated during the construction of the 3B physical map (Paux et al., 2008) were screened. In the RIL population a final map resolution of 2,8 markers/cM for Qyld.idw-2B and 0,6 markers/cM for Qyld.idw-3B were obtained. Eighteen pairs of near-isogenic lines (NILs) for Qyld.idw-3B were obtained from F4:5 heterogeneous inbred families. In order to confirm the phenotypic effect of the QTL all pairs were evaluated in field trials (2010 and 2011) for all traits. Three pairs of NILs, with contrasted haplotypes at the target region, were crossed to produce a large F2 population (ca. 7,500 plants in total) that was screened for the identification of recombinants. A total of 233 homozygous F4:5 segmental isolines were obtained and the phenotypic and genotypic characterization of these materials were done. A fine mapping for Qyld.idw-3B was obtained and the QTL peak was identified in a interval of 0,4 cM. All markers were anchored to the Chinese Spring physical map of chr. 3B, which allowed us to identify the BAC Contigs spanning the QTL region and to assign the QTL peak to Contig 954. Sequencing of this contig has revealed the presence of 42 genes.

La caratterizzazione probabilistica del sottosuolo come strumento per l’ottimizzazione della progettazione integrata dei sistemi geotermici

L’utilizzo del reservoir geotermico superficiale a scopi termici / frigoriferi è una tecnica consolidata che permette di sfruttare, tramite appositi “geoscambiatori”, un’energia presente ovunque ed inesauribile, ad un ridotto prezzo in termini di emissioni climalteranti. Pertanto, il pieno sfruttamento di questa risorsa è in linea con gli obiettivi del Protocollo di Kyoto ed è descritto nella Direttiva Europea 2009/28/CE (Comunemente detta: Direttiva Rinnovabili). Considerato il notevole potenziale a fronte di costi sostenibili di installazione ed esercizio, la geotermia superficiale è stata sfruttata già dalla metà del ventesimo secolo in diversi contesti (geografici, geologici e climatici) e per diverse applicazioni (residenziali, commerciali, industriali, infrastrutturali). Ciononostante, solo a partire dagli anni 2000 la comunità scientifica e il mercato si sono realmente interessati ed affacciati all’argomento, a seguito di sopraggiunte condizioni economiche e tecniche. Una semplice ed immediata dimostrazione di ciò si ritrova nel fatto che al 2012 non esiste ancora un chiaro riferimento tecnico condiviso a livello internazionale, né per la progettazione, né per l’installazione, né per il testing delle diverse applicazioni della geotermia superficiale, questo a fronte di una moltitudine di articoli scientifici pubblicati, impianti realizzati ed associazioni di categoria coinvolte nel primo decennio del ventunesimo secolo. Il presente lavoro di ricerca si colloca all’interno di questo quadro. In particolare verranno mostrati i progressi della ricerca svolta all’interno del Dipartimento di Ingegneria Civile, Ambientale e dei Materiali nei settori della progettazione e del testing dei sistemi geotermici, nonché verranno descritte alcune tipologie di geoscambiatori innovative studiate, analizzate e testate nel periodo di ricerca.

Progetto di un sistema wireless a microcontrollore per il monitoraggio di consumi elettrici

L’obiettivo che questo elaborato si pone è la realizzazione di un prototipo di smart meter distribuito che, in modalità Near-Real-Time, acquisisca ed invii ad un database remoto i consumi relativi ad ogni singolo carico elettrico presente in una abitazione.

Riconversione degli impianti saccariferi per la valorizzazione della filiera agro-energetica: analisi di impatto sul comprensorio agricolo

Il presente lavoro trae origine dagli obiettivi e dalle relative misure applicative della riforma dell’OCM zucchero del 2006 e nello specifico dal Piano nazionale per la razionalizzazione e riconversione della produzione bieticolo-saccarifera approvato dal MIPAF nel 2007. Lo studio riguarda la riconversione dello zuccherificio di Finale Emilia (MO), di appartenenza del Gruppo bieticolo-saccarifero Co.Pro.B, in un impianto di generazione di energia elettrica e termica che utilizza biomassa di origine agricola per la combustione diretta. L'alimentazione avviene principalmente dalla coltivazione dedicata del sorgo da fibra (Sorghum bicolor), integrata con risorse agro-forestali. Lo studio mostra la necessità di coltivazione di 4.400 ettari di sorgo da fibra con una produzione annua di circa 97.000 t di prodotto al 75% di sostanza secca necessari per l’alimentazione della centrale a biomassa. L’obiettivo é quello di valutare l’impatto della nuova coltura energetica sul comprensorio agricolo e sulla economia dell’impresa agricola. La metodologia adottata si basa sulla simulazione di modelli aziendali di programmazione lineare che prevedono l’inserimento del sorgo da fibra come coltura energetica nel piano ottimo delle aziende considerate. I modelli predisposti sono stati calibrati su aziende RICA al fine di riprodurre riparti medi reali su tre tipologie dimensionali rappresentative: azienda piccola entro i 20 ha, media da 20 a 50 ha e grande oltre i 50 ha. La superficie di entrata a livello aziendale, se rapportata alla rappresentatività delle aziende dell’area di studio, risulta insufficiente per soddisfare la richiesta di approvvigionamento dell’impianto a biomassa. Infatti con tale incremento la superficie di coltivazione nel comprensorio si attesta sui 2.500 ettari circa contro i 4.400 necessari alla centrale. Lo studio mostra pertanto che occorre un incentivo superiore, di circa 80-90 €/ha, per soddisfare la richiesta della superficie colturale a livello di territorio. A questi livelli, la disponibilità della coltura energetica sul comprensorio risulta circa 9.500 ettari.

Nuove biotenologie per la produzione di piante micorrizate con tartufo

Il lavoro svolto durante questa tesi di dottorato pone le basi per lo sviluppo di nuove biotecnologie della micorrizazione di piante forestali con tartufi pregiati ed in particolare con Tuber magnatum. Durante questa tesi è stato possibile isolare e mantenere in coltura pura il micelio di T. magnatum, ad ottenere e descrivere le sue micorrize e quelle di altri tartufi “bianchi” (T. oligospermum, T. borchii) e a seguire l’evoluzione del micelio nel suolo utilizzando la tecnica della real time PCR. Sono stati disegnati primer specie specifici in grado di identificare T. oligospermum ed è stata verificata la possibiltà di utilizzare questi primers in PCR multiplex con quelli specifici di T. magnatum e di T. borchii già presenti in bibliografia, al fine di “scovare” sia frodi nella commercializzaione degli ascomi sia eventuali contaminazioni nelle piante micorrizate. Per migliorare lo sviluppo miceliare di tartufo abbiamo si è cercato di migliorare il mezzo nutritivo per la crescita del micelio utilizzando: fonti di carbonio diverse, estratti radicali di nocciolo e singole frazioni separate dagli stessi. Infine sono stati sviluppati protocolli di crioconservazione per miceli di tartufo. Gli estratti radicali sono in grado di stimolare le crescita miceliare del tartufo modello T. borchii e dimodificarne la morfologia ifale. Questo risultati sono stati confermati anche dall’aumento dell’espressione di geni CDC42 e Rho-GDI, due geni legati alla crescita apicale polarizzata delle ife dei funghi filamentosi. Inoltre è stato dimostrato che il mantenimento in coltura per numerosi anni dei miceli di tartufo provoca una perdita della capacità d’infettare le radici delle piante e quindi il loro potenziale utilizzo sia a scopo sperimentale sia a scopo colturale. Questo pone in risalto l’importanza della conservazione a lungo termine del materiale biologico a disposizione ed è stato dimostrato che la crioconservazione è applicabile con successo anche alle specie del genere Tuber.

Per un atlante dei castelli dell’Emilia Romagna: Rubiera, Salvaterra, Dinazzano e la difesa del confine orientale

Il lavoro è stato strutturato in due parti distinte. La prima riguarda il riordino delle informazioni contenute nella Banca Dati sui Castelli dell’Emilia Romagna ultimata nel 2004, arricchendo le informazioni con nuove fonti sia edite che inedite e fotografie, mettendo poi tutti i dati online sul sito Geologia Storia Turismo della Regione Emilia Romagna. La seconda parte ha riguardato invece l’analisi dell’area reggiana e, in particolare, di tre castelli: Rubiera, Salvaterra e Dinazzano che, a partire dalla fine del XII secolo, hanno costituito quella che è stata definita la Cintura sul Secchia, una vera e propria catena difensiva costruita dal comune di Reggio Emilia a protezione del suo confine orientale, quello con Modena. Nella prima parte si è predisposto l’avvio di un Atlante dei castelli esistenti e scomparsi dell’Emilia Romagna, strutturato provincia per provincia, con corredo di piante e grafici che indicano la consistenza del fenomeno nelle diverse aree della Regione; poi, per l’area reggiana, si è completata la disamina con una serie di grafici che mettono in luce la dislocazione per aree, la localizzazione sicura dei castelli in rapporto alla loro condizione attuale e la densità per aree del fenomeno. Infine si sono inserite informazioni ricavate da materiale inedito per verificare possibili sviluppi della Banca Dati. La seconda parte ha ricostruito non solo le vicende storico-costruttive dei castelli di Rubiera, Salvaterra e Dinazzano, ma ha approfondito anche la genesi e l’evoluzione di questo progetto di difesa territoriale: studiare questo progetto significa capire come il comune di Reggio Emilia, nell’arco di oltre un secolo, ha governato i propri castelli, come ne ha organizzato la difesa e la manutenzione e come ne ha progettato il popolamento.

Studio, simulazione e verifica sperimentale di tecniche di controllo per convertitori multilivello modulari

L’evoluzione dei componenti elettronici di potenza ed il conseguente sviluppo dei convertitori statici dell’energia elettrica hanno consentito di ottenere un’elevata efficienza energetica, sia nell’ambito degli azionamenti elettrici, sia nell’ambito della trasmissione e distribuzione dell’energia elettrica. L’efficienza energetica è una questione molto importante nell’attuale contesto storico, in quanto si sta facendo fronte ad una elevatissima richiesta di energia, sfruttando prevalentemente fonti di energia non rinnovabili. L’introduzione dei convertitori statici ha reso possibile un notevolissimo incremento dello sfruttamento delle fonti di energia rinnovabili: si pensi ad esempio agli inverter per impianti fotovoltaici o ai convertitori back to back per applicazioni eoliche. All’aumentare della potenza di un convertitore aumenta la sua tensione di esercizio: le limitazioni della tensione sopportabile dagli IGBT, che sono i componenti elettronici di potenza di più largo impiego nei convertitori statici, rendono necessarie modifiche strutturali per i convertitori nei casi in cui la tensione superi determinati valori. Tipicamente in media ed alta tensione si impiegano strutture multilivello. Esistono più tipi di configurazioni multilivello: nel presente lavoro è stato fatto un confronto tra le varie strutture esistenti e sono state valutate le possibilità offerte dall’architettura innovativa Modular Multilevel Converter, nota come MMC. Attualmente le strutture più diffuse sono la Diode Clamped e la Cascaded. La prima non è modulare, in quanto richiede un’apposita progettazione in relazione al numero di livelli di tensione. La seconda è modulare, ma richiede alimentazioni separate e indipendenti per ogni modulo. La struttura MMC è modulare e necessita di un’unica alimentazione per il bus DC, ma la presenza dei condensatori richiede particolare attenzione in fase di progettazione della tecnica di controllo, analogamente al caso del Diode Clamped. Un esempio di possibile utilizzo del convertitore MMC riguarda le trasmissioni HVDC, alle quali si sta dedicando un crescente interesse negli ultimi anni.

Studio di modelli matematici per la verifica e la progettazione di impianti di digestione anaerobica su scala di laboratorio e industriale

Il lavoro di Dottorato si è incentrato con successo sullo studio della possibilità di applicare il modello ADM1 per la descrizione e verifica di impianti industriali di digestione anaerobica. Dai dati sperimentali il modello e l'implementazione in software di analisi numerica si sono rivelati strumenti efficaci. Il software sviluppato è stato utilizzato come strumento di progettazione di impianti alimentati con biomasse innovative, analizzate con metodiche biochimiche (BMP) in scala di laboratorio. Lo studio è stato corredato con lo studio di fattibilità di un impianto reale con verifica di ottimo economico.

Giardini per rivivere: orticoltura e giardinaggio a fini terapeutici in contesti sanitari

Questa tesi riassume il lavoro di ricerca da me effettuato per studiare i meccanismi della relazione uomo - pianta su cui si basa l’orticoltura terapeutica, le sue modalità di attuazione e le risposte dei pazienti al lavoro in giardino. La ricerca si è svolta in due diversi giardini terapeutici con pazienti adulti con varie tipologie di disabilità fisica o psichica. Partendo dalla analisi delle basi teoriche su cui si fonda l’ortoterapia, l’obiettivo era di capire come creare le condizioni migliori per ottenere i massimi benefici dall’uso dell’orticoltura e del giardinaggio per il benessere delle persone. Due elementi sono apparsi fondamentali per il raggiungimento degli obiettivi terapeutici: il primo è lo stretto legame esistente tra la forma del giardino e delle piante e la sua funzione terapeutica; il secondo sta nella necessità di creare nel paziente una connessione profonda con il giardino e il lavoro con le piante è risultato essere un fattore determinante per farlo. Utilizzando questionari e osservazioni degli utenti, sono stati raccolti ed elaborati dati relativi al benessere dei pazienti durante e dopo le attività in giardino e si è cercato di trovare un indice, individuato poi nella variazione di percezione del pollice verde, che potesse essere utilizzato per esprimere la soddisfazione del paziente. Infine si è cercato di capire come potesse variare la capacità ristorativa del giardino, in funzione della frequenza di visita e dell’attività che vi si svolgeva, attraverso la somministrazione della versione italiana della scala PRS a chi era impegnato nelle attività di orticoltura e giardinaggio, a chi passeggiava nel parco e a chi invece non lo frequentava regolarmente ma lo conosceva bene: è risultato che le tre modalità di fruizione del giardino davano ai fruitori un potenziale rigenerativo diverso e significativamente più alto per chi metteva le mani nella terra.

Ottimizzazione e validazione di un protocollo di acquisizione dati per un sistema di impedenziometria

Il seguente progetto di tesi si basa sull’ottimizzazione del protocollo impiegato da un impedenziometro per l’analisi spettrale della pelle, con l’obiettivo di individuare la presenza di un tumore. Il lavoro è poi proseguito con la validazione dello strumento per mezzo di un lavoro di misura su resistenze semplici e impedenze complesse.

Confronto tra dispositivi per la Realtà Virtuale: OSVR vs Oculus Rift

La realtà virtuale è un campo in continua crescita e in costante studio, in particolare nell'applicazione nel campo del gaming e nella formazione. In questa tesi sono stati confrontati e testati due visori per la realtà virtuale di tipo immersivo: OSVR e Oculus Rift DK2. Per il confronto dei due dispositivi sono stati creati su Blender due modelli: una rappresentazione tridimensionale di Times Square molto realistica (sfruttando Google Street View per la visualizzazione degli edifici e dei banner pubblicitari) e un circuito di Go Kart stile cartoon. Successivamente alla creazione di questi, è stato utilizzato il motore grafico Unity per l'aggiunta della dinamica dei componenti dei visori e il completamento dei due progetti, per esempio l'utilizzo degli script per il movimento del go kart. Tramite lo strumento Profiler e il Frame Debugger di Unity sono stati eseguiti i test sulle performance e sono state svolte le considerazioni finali sui visori. I risultati ottenuti possono essere d'aiuto per uno studio successivo sulla realtà virtuale immersiva ed essere una base di partenza per le migliorie da adottare con lo scopo di ottenere migliori prestazioni ed una maggiore interattività con l'utente.

TILLING for Mutations in Model Plants and Crops

A growing world population, changing climate and limiting fossil fuels will provide new pressures on human production of food, medicine, fuels and feed stock in the twenty-first century. Enhanced crop production promises to ameliorate these pressures. Crops can be bred for increased yields of calories, starch, nutrients, natural medicinal compounds, and other important products. Enhanced resistance to biotic and abiotic stresses can be introduced, toxins removed, and industrial qualities such as fibre strength and biofuel per mass can be increased. Induced and natural mutations provide a powerful method for the generation of heritable enhanced traits. While mainly exploited in forward, phenotype driven, approaches, the rapid accumulation of plant genomic sequence information and hypotheses regarding gene function allows the use of mutations in reverse genetic approaches to identify lesions in specific target genes. Such gene-driven approaches promise to speed up the process of creating novel phenotypes, and can enable the generation of phenotypes unobtainable by traditional forward methods. TILLING (Targeting Induced Local Lesions IN Genome) is a high-throughput and low cost reverse genetic method for the discovery of induced mutations. The method has been modified for the identification of natural nucleotide polymorphisms, a process called Ecotilling. The methods are general and have been applied to many species, including a variety of different crops. In this chapter the current status of the TILLING and Ecotilling methods and provide an overview of progress in applying these methods to different plant species, with a focus on work related to food production for developing nations.

Comparison of Round and Square Cores in the Determination of Beef Tenderness by Warner- Bratzler and Instron

Seven rib-eye rolls, lip on (112A), were each cut into eight 2.54 centimeter thick steaks starting from the blade end. Steaks were randomly assigned to one of four treatment groups; 1) round versus square cores using Instron [inst1], 2) round versus square cores using Warner- Bratzler [inst2], 3) Instron versus Warner-Bratzler using round cores [rdsq1], and 4) Instron versus Warner- Bratzler using square cores [rdsq2]. Subsequently, steaks from each group were broiled in a General Electric industrial broiler grill to an internal temperature of 63 §C. Steaks were held overnight at 2 §C. Two steaks from each rib were placed into each instrument/core treatment group. Steaks were then divided into three sections identified as: a) lateral, b) medial, and c) central. Three 1.27 centimeter cores from each section were taken from each steak for a total of nine cores per steak and sheared once through the center. The results indicated that there was a significant difference ( p> .05) between round and square cores for both Warner- Bratzler and Instron. In all mean groups tested, square cores had higher shear values than did round cores. There was no indication of differences between instruments, and no significant interactions between instruments and core types.

Seasonal controls on grassland microbial biogeography: Are they governed by plants, abiotic properties or both?

Temporal dynamics create unique and often ephemeral conditions that can influence soil microbial biogeography at different spatial scales. This study investigated the relation between decimeter to meter spatial variability of soil microbial community structure, plant diversity, and soil properties at six dates from April through November. We also explored the robustness of these interactions over time. An historically unfertilized, unplowed grassland in southwest Germany was selected to characterize how seasonal variability in the composition of plant communities and substrate quality changed the biogeography of soil microorganisms at the plot scale (10 m x 10 m). Microbial community spatial structure was positively correlated with the local environment, i.e. physical and chemical soil properties, in spring and autumn, while the density and diversity of plants had an additional effect in the summer period. Spatial relationships among plant and microbial communities were detected only in the early summer and autumn periods when aboveground biomass increase was most rapid and its influence on soil microbial communities was greatest due to increased demand by plants for nutrients. Individual properties exhibited varying degrees of spatial structure over the season. Differential responses of Gram positive and Gram negative bacterial communities to seasonal shifts in soil nutrients were detected. We concluded that spatial distribution patterns of soil microorganisms change over a season and that chemical soil properties are more important controlling factors than plant density and diversity. Finer spatial resolution, such as the mm to cm scale, as well as taxonomic resolution of microbial groups, could help determine the importance of plant species density, composition, and growth stage in shaping microbial community composition and spatial patterns. (C) 2014 The Authors. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.

Higher plant diversity promotes higher diversity of fungal pathogens, while it decreases pathogen infection per plant

Fungal plant pathogens are common in natural communities where they affect plant physiology, plant survival, and biomass production. Conversely, pathogen transmission and infection may be regulated by plant community characteristics such as plant species diversity and functional composition that favor pathogen diversity through increases in host diversity while simultaneously reducing pathogen infection via increased variability in host density and spatial heterogeneity. Therefore, a comprehensive understanding of multi-host multi-pathogen interactions is of high significance in the context of biodiversity-ecosystem functioning. We investigated the relationship between plant diversity and aboveground obligate parasitic fungal pathogen (''pathogens'' hereafter) diversity and infection in grasslands of a long-term, large-scale, biodiversity experiment with varying plant species (1-60 species) and plant functional group diversity (1-4 groups). To estimate pathogen infection of the plant communities, we visually assessed pathogen-group presence (i.e., rusts, powdery mildews, downy mildews, smuts, and leaf-spot diseases) and overall infection levels (combining incidence and severity of each pathogen group) in 82 experimental plots on all aboveground organs of all plant species per plot during four surveys in 2006. Pathogen diversity, assessed as the cumulative number of pathogen groups on all plant species per plot, increased log-linearly with plant species diversity. However, pathogen incidence and severity, and hence overall infection, decreased with increasing plant species diversity. In addition, co-infection of plant individuals by two or more pathogen groups was less likely with increasing plant community diversity. We conclude that plant community diversity promotes pathogen-community diversity while at the same time reducing pathogen infection levels of plant individuals.