Gli aderenti all’area Biotecnologie, Ecologia e Sostenibilità  costituiscono un gruppo  interdisciplinare di docenti e ricercatori che garantisce le competenze ecologiche, ambientali, biotecnologiche ed economiche necessarie alla didattica, alla ricerca ed al trasferimento tecnologico secondo i principi fondamentali della sostenibilità in accordo a quanto stabilito nell’art.1 dello Statuto di Ateneo. I principali temi  di ricerca sono riconducibili a diversi settori scientifici: Economia ed estimo rurale (AGR/01):; Genetica agraria (AGR/07); Zoologia (BIO/05); Ecologia (BIO/07); Biologia applicata (BIO/13) e Microbiologia generale (BIO/19)

Le principali aree di ricerca sono:

• ecologia di popolazioni e comunità acquatiche e forestali
• processi ecologici e biogeochimici in ecosistemi acquatici lungo gradienti di condizioni ambientali e di pressioni antropiche
• ricerche ecologiche di lungo termine in laghi e ambienti forestali d’alta quota
• biologia ed ecologia della fauna edafica in ecosistemi forestali, agricoli e ad elevato impatto antropico
• ecotossicologia degli ambienti acquatici e terrestri
• network analysis applicata a ecosistemi naturali, urbani e sistemi sociali
• ricerche applicate alla gestione e riqualificazione di ambienti acquatici e terrestri
• applicazioni modellistiche per studi d’impatto ambientale
• resilienza e sostenibilità degli ecosistemi naturali e antropizzati: basi genetiche e molecolari delle interazioni genotipo-ambiente
• contaminazione ambientale da nano-materiali e nano-particelle, inclusi gli aspetti relativi alla salute umana; il concetto della sostenibilità produttiva e della sicurezza livello di produzione
• valutazione della qualità, sostenibilità e sicurezza a livello di produzione lungo tutta la filiera agroalimentare, con particolare riferimento a regimi agronomici a basso impatto ambientale, precision farming, agricoltura conservativa
• biotecnologie applicate alla decontaminazione e al monitoraggio: fito-rimediazione e biorimediazione, studi sulle basi genetiche e molecolari in piante e microrganismi
• gestione integrata e sostenibile di processi per il recupero di energia e materiali da scarti e residui in derivanti dalle produzioni agroalimentari
• sicurezza e qualità degli alimenti, metodi diagnostici rapidi ed efficaci nell'identificare componenti indesiderate (contaminanti, OGM, ingredienti, allergeni)
• tracciabilità molecolare per la sicurezza, la qualità e la tutela dell’autenticità delle produzioni alimentari
• analisi economiche applicate alla gestione sostenibile in agricoltura, life cycle analysis ed economia circolare.

 

1. BARTOLI MARCO

Approccio biogeochimico allo studio delle relazioni tra il funzionamento ecosistemico e la biodiversità in ambienti acquatici poco profondi.

Studio delle interazioni tra i processi geochimici e microbici e l'influenza di meio- e macrofauna e delle comunità vegetali sulla regolazione dei cicli biogeochimici dei principali elementi biogenici. Analisi e valutazione di trasporto, trasformazione e bilancio di carbonio, azoto, fosforo e silice nel percorso dalle acque interne agli ambienti marini-costieri e del loro effetto sulle fioriture di cianobatteri e macroalghe.

Confronto dei processi ecosistemici in lagune costire lungo gradienti latitudinali (Baltico-Mediterraneo)

 

2. BODINI ANTONIO

Analisi qualitativa di Sistemi socio-ecologici complessi per comprendere come la struttura delle interazioni influenza la risposta ai driver ambientali (resilienza): cambiamento climatico, politiche di gestione, trappole sociali, vincoli economici.

Studio dei sistemi ecologici e umani come networks di flussi per comprendere le dinamiche di crescita e sviluppo per individuare segnali precoci di stress negli ecosistemi naturali e la propensione alla sostenibilità dei sistemi umani.

 

3. CALDARA MARINA

Microbiologia applicata: Utilizzo di sistemi molecolari per lo studio della genotossicologia di principi attivi farmaceutici su lieviti, valutazione di effetti target e off-target tramite l’utilizzo di librerie di mutanti, analisi trascrittomiche e proteomiche. Studio svolto su cellule planctoniche e su biofilm.

Economia circolare: funzionalizzazione del biochar: Ricerca agro-biotecnlogica volta a valutare la possibilità di funzionalizzare il biochar, considerato prodotti di scarto, con microorganismi utili come i PGPB. Analisi delle caratteristiche del materiale generato per valutarne l’impiego come possibile fertilizzante.

Sustainable innovation of microbiome applications in food system: Progetto di ricerca Europeo  con lo scopo di conoscere meglio e sfruttare il microbioma marino e del suolo per la produzione sostenibile del cibo.

Valutazione dell’impatto di ENMs: Genomica, trascrittomica e proteomica applicate allo studio dei loro effetti sull’ organismi modello S. cerevisiae.

 

4. DONATI MICHELE

Analisi delle politiche agricole e agro-ambientali attraverso approcci quantitativi. Valutazione ex-ante ed ex-post delle riforme di politica agricola comune (PAC) con modelli basati sulla programmazione matematica positiva (PMP), uno dei principali strumenti quantitativi per l’analisi della politica agricola a livelle europeo.

Valutazione dei livelli di sostenibilità economica e ambientale delle filiere agroalimentari mediante l’applicazione di modelli bio-economici di programmazione matematica associati a strumenti di analisi del ciclo di vita (LCA).

 

5. GULLÌ MARIOLINA

Studio delle basi genetiche e molecolari delle interazioni genotipo-ambiente negli organismi vegetali, e in particolare la risposta a stress abiotici, quali stress da alte temperature e stress da carenza idrica, sia in specie modello che in specie di interesse agronomico.

Studio dell’effetto delle condizioni ambientali (metodiche di coltivazione, regime idrico, metodiche di concimazione) sulla qualità delle proteine di riserva in riso e frumento.

Sviluppo di marcatori molecolari per la selezione assistita e per applicazioni di genomica funzionale in specie di interesse agronomico (pomodoro, frumento, riso, mais).

Tracciabilità molecolare lungo le catene alimentari per la sicurezza e la tutela dell’autenticità delle produzioni alimentari. Sviluppo di metodiche di rintracciabilità basate sull'analisi del DNA per la rilevazione della presenza di specie allergeniche e OGM in alimenti per uso umano.

 

6. LEONARDI STEFANO

Biologia di popolazioni di piante forestali

Analisi degli effetti dei cambiamenti climatici, della gestione forestale e della frammentazione sulla struttura genetica delle popolazioni forestali

Analisi della struttura genetica micro-spaziale in faggio, pioppo, salice, abete rosso e bianco

Modalità riproduttive in piante forestali e flusso genico via polline e via seme

Relazione fra genetica ed eco-fisiologia in alberi forestali

Modellistica delle dinamiche evolutive e di crescita delle foreste

 

7. MAESTRI ELENA

Applicazione delle biotecnologie ai problemi ambientali. Piante superiori per il monitoraggio, la prevenzione e la rimediazione dell’inquinamento, in particolare metalli pesanti, nanomateriali, inquinanti atmosferici.

Tracciabilità molecolare per la sicurezza alimentare e la difesa dell’autenticità. Applicazione di marcatori molecolari e genomica all’analisi degli alimenti per identificare le componenti di origine biologica in termini qualitativi e quantitativi, volta all’identificazione dell’origine e dell’autenticità delle materie utilizzate.

Studio delle basi genetiche e molecolari dell’interazione tra genotipo e ambiente. Studio di piante modello e piante di interesse agronomico  per definire le basi genetiche e molecolari della risposta a stress ambientali, anche mediante isolamento di mutanti, trascrittomica, proteomica. Gli stress considerati sono stress termici, da carenza idrica, presenza di contaminanti metallici e nanomateriali.

Economia circolare e biotecnologie. Produzione di biochar e ammendanti da scarti e biomasse, per la intensificazione sostenibile dell’agricoltura.

 

8. MALCEVSCHI ALESSIO

Analisi chimico fisica di biochar prodotti dalla pirolisi e gassificazione di biomasse residue al fine di un suo uso come ammendante del suolo e materiale edilizio

Studio dei suoi usi pratici nell’ambito della economia circolare e dello sviluppo sostenibile come definiti dall’Agenda 2030 delle Nazioni Unite.

Analisi della sostenibilità della filiera alimentare a fronte del rischio del riscaldamento climatico.

 

9. MARMIROLI MARTA

Studio degli effetti fisiologici, biochimici e molecolari dei nanomateriali in piante (modello come Arabidopsis thaliana e agricole come pomodoro) e lievito Saccharomyces cerevisiae

Studio degli effetti fisiologici e molecolari di arsenico e silicio in piante di pomodoro.

Analisi e caratterizzazione fisica e biologica di diversi tipi di biochar da usarsi come ammendanti in agricoltura.

 

10. MENTA CRISTINA

Le tematiche di ricerca si sviluppano nell’ambito della biologia e dell’ecologia della fauna del suolo in aree a diverso grado di naturalità e impatto antropico:

Caratterizzazione della biodiversità dei microartropodi del suolo in aree a diverso livello di degrado (boschi, prati stabili, aree coltivate, aree degradate e contaminate).

Valutazione degli effetti di tecniche di gestione di suoli agricoli (lavorazioni, uso di pesticidi, fertilizzazione) sulla comunità dei microartropodi edafici.

Relazione tra funghi ipogei (tartufi) e comunità di artropodi edafici in tartufaie naturali e artificiali e in condizioni di laboratorio.

Impatto di sostanze tossiche sul collembolo Folsomia candida: test di tossicità, effetti sulla sopravvivenza e sulla fitness.

Applicazione dell’indice di Qualità Biologica del Suolo QBS-ar (referente nazionale).

 

11. PAGANO LUCA

Valutazione del rischio, impatto ecotossicologico, biologia dei sistemi e trasferimento all'interno di catene trofiche relativo a materiali nanostrutturati.

Risposta fisiologica e molecolare in organismi vegetali a materiali nanostrutturati e metalli pesanti, sia per quanto riguarda organismi modello (A. thaliana), sia specie di interesse agro-alimentare.

Risposta fisiologica e molecolare in organismi modello eucariotici (S. cerevisiae) a materiali nanostrutturati e metalli pesanti.

Effetti del biochar e interazione con materiali nanostrutturati e metalli pesanti in organismi vegetali.

 

12. ROSSETTI GIAMPAOLO

Analisi di popolazioni e comunità di invertebrati acquatici e di struttura e funzionamento di ecosistemi di acque interne:

Indagini ecologiche di lungo termine in ambienti acquatici dell'Appennino settentrionale nell'ambito della rete LTER.

Distribuzione di specie dello zooplancton in laghi e pozze dell'Appennino settentrionale.

Studi ecologici e biogeografici in sorgenti montane.

Ricerche idrobiologiche in ambienti lentici e lotici di pianura (fontanili, laghi di cava, tratti potamali, ecc.).

Ricerche su tassonomia ed ecologia di ostracodi non marini recenti.

Aspetti sistematici ed evolutivi della famiglia Darwinulidae (Ostracoda: Crustacea).

Specie esotiche di invertebrati nelle acque italiane: processi di colonizzazione e impatti sugli ecosistemi acquatici.

 

 

13. ROSSI VALERIA

Principali argomenti di ricerca: biologia di popolazione ed ecologia evoluzionistica di invertebrate acquatici. Argomenti specifici sono:

evoluzione dei tratti del ciclo biologico e variazioni genetiche associate, con particolare riferimento alle strategie riproduttive, alla dormienza ed agli effetti materni;

aspetti di ecologia di base e applicata con riferimento alla dinamica delle popolazioni naturali e alla loro variabilità genetica (investigata con marcatori enzimatici e molecolari);

ricerche condotte sia in natura che in laboratorio sulla biologia e l’ecologia di organismi con diverse caratteristiche genetiche (es. variabilità inter and intraclonale).

 

14. RUOTOLO ROBERTA

Studio dei meccanismi molecolari alla base della tossicità di nanomateriali in diversi organismi modello (batteri, lieviti e linee cellulari umane).

Approcci chemogenomici in lievito per lo studio della risposta cellulare a diversi stress ambientali e per l’identificazione dei meccanismi d’azione di xenobiotici.

Sviluppo di piattaforme di screening in lievito per l’identificazione di composti bioattivi di origine naturale per applicazioni in ambito biomedico.

 

15. SANANGELANTONI ANNA MARIA

Applicazioni di metodi molecolari alla valutazione della biodiversità microbica in suoli, acque sotterranee e superficiali.

Isolamento e caratterizzazione di batteri idrocarburo ossidanti da siti contaminati e possibili applicazioni ai processi di bio-risanamento.

Studi sul problema del well clogging nei processi di messa in sicurezza e bonifica di siti contaminati.

Produzione  di  functional biochar e possibili applicazioni  al Biorisanamento.

Caratterizzazione di fitasi batteriche

 

 

16. VIAROLI PIERLUIGI

Processi,  funzioni e servizi degli ecosistemi di acque interne e di transizione

Valutazione delle pressioni antropiche nei bacini idrografici in relazione ai fenomeni di eutrofizzazione delle acque

Studio dello sviluppo dei processi biogeochimici in laghi di cava

Interazioni tra pressioni antropiche, cambiamento climatico, stato trofico e condizioni redox in laghi a diversa profondità.

Risposte delle comunità bentoniche e dei processi biogeochimici alle variazioni del regime idrologico in canali, torrenti e fiumi

 

 

17. VISIOLI GIOVANNA

Studi sulla qualità del ‘proteoma’ in cereali in particolare frumento duro sottoposto a coltivazioni a basso impatto ambientale (fertilizzazione fogliare, tecniche di agricoltura di precisione)

Plasticità fenotipica e la risposta genetico-molecolare delle piante a stress ambientali (contaminazione da metalli pesanti nei suoli, stress idrico e termico)

Interazione tra piante e microrganismi del suolo, con particolare riferimento ai batteri promotori della crescita radicale e alle possibili applicazioni di biofertilizzanti in colture di cereali come mais e frumento per ridurre l’utilizzo di concimi chimici

Utilizzo di test di fitossicità per valutare la qualità, il degrado ed eventuali contaminanti presenti dei suoli.

 

 

The Biotechnology, Ecology and Sustainability (BES) area is an interdisciplinary group that guarantees the environmental, economic and biotechnological skills necessary for teaching, research and technology transfer according to the fundamental principles of sustainability the provisions of art.1 of the University Statute.

The BES staff deal with research and innovation in various scientific sectors, namely: Environmental Economy;  Agricultural Genetics, Zoology, Ecology, Applied Biology, Environmental Microbiology

 

The main reasearch topics are:

 

• populations and community ecology in aquatic and forest ecosystems
• biogeochemistry and ecological processes in aquatic ecosystems along gradients of environmental conditions and anthropogenic pressures
• long-term ecological research in lakes and high-altitude forest environments
• biology and ecology of the edaphic fauna in forest, agricultural and anthropogenic ecosystems
• ecotoxicology of aquatic and terrestrial environments
• network analysis applied to natural, urban and social systems
• scientific support to management and restoration  of aquatic and terrestrial ecosystems
• modeling  for environmental impact studies
• resilience and sustainability of natural and anthropized ecosystems: genetic and molecular bases of genotype-environment interactions
• environmental contamination from nanomaterials and nanoparticles, including aspects related to human health,  sustainable and safe production systems
• assessment of quality, sustainability and safety at the production level along the entire agri-food chain, with particular reference to low-input managments, precision farming, conservation agriculture
• applied biotechnologies for decontamination and monitoring: phytoremediation and bioremediation, studies on genetic and molecular bases in plants and microorganisms
• integrated and sustainable management of processes for recovering  energy and materials from waste and residues deriving from agri-food production;
• food safety a and quality:  rapid and effective diagnostic methods to identify unwanted components (contaminants, GMOs, ingredients, allergens)
• molecular traceability for safety, quality and protection of the authenticity of food production;
• environmental economics: sustainable management in agriculture, life cycle analysis and circular economy

 

1. BARTOLI MARCO

Biogeochemical approach to the study of biodiversity-ecosystem functioning relationships in shallow aquatic environments.

Study of the interactions between geochemical and microbial processes and the influence of meio and macrofauna, and of plant communities on the biogeochemical cycles of the main biogenic elements.

Analysis and assessment of transport, transformation and budgeting of carbon, nitrogen, phosphorus and silica in the path from the inland waters to marine-coastal environments. Evaluation of their effects on cyanobacteria and macroalgae.

Comparison of ecosystem processes along latitudinal gradients (Baltic-Mediterranean).

 

2. BODINI ANTONIO

Complex ecological and socio ecological systems investigated through qualitative analysis to understand how the structure of the interactions affects their response to environmental drivers: climate change, management policies, social traps.

Human and ecological systems as flow networks to highlight growth and development features searching for early signs of stress in ecosystem and the propensity to sustainability of human systems.

 

3. CALDARA MARINA

Applied microbiology: use of different molecular systems to study the genotoxicity of pharmaceutical drugs on different yeast species, evaluation of the target and off-target effects using mutant libraries, transcriptomics and proteomic analysis. Studies performed on planktonic cells and biofilms.

Circular economy: functionalization of biochar: Biotechnological research focused on the possibility to functionalize biochar, often consider only a waste product, with different PGPB. Analysis of the material generated to test its use as a possible fertilizer.

Sustainable innovation of microbiome applications in food system: European research project with the aim to deepen our understanding of microbes in soil and sea, and the study of their exploitation for a sustainable food production. 

Evaluation of the impact of engineered nanomaterials: Genomic, transcriptomic and proteomics studies to assess their effects on the model organisms S.cerevisiae.

 

 

4. DONATI MICHELE

Analysis of the agro-environmental policies. Common agricultural policy (CAP) measures are evaluated  according to ex-ante and ex-post perspectives using positive mathematical programming (PMP) approach, widely used at EU level for agricultural policy analysis.

Sustainability assessment in agri-food supply chains. Evaluation of sustainability levels of agri-food supply chains, both in terms of production and consumption, by applying hybrid economic and environmental models based on mathematical programming and life cycle assessment (LCA).

 

5. GULLÌ MARIOLINA

Study of the genetic and molecular bases of genotype-environment interactions in plant organisms, and in particular the response to abiotic stresses, such high temperatures and drought stress, both in model species and in species of agronomic interest.

Study of the effect of environmental conditions (cultivation methods, water regime, fertilization methods) on the quality of cereal reserve proteins.

Development of molecular markers for assisted selection and for functional genomics applications in species of agronomic interest (tomato, wheat, rice, maize).

Molecular traceability along food chains for the safety and protection of the authenticity of food production. Development of traceability methods based on DNA analysis for the detection of the presence of allergenic species and GMOs in food for human use.

 

6. LEONARDI STEFANO

Population biology of forest trees

Analyses of effects of climate change, forest management and habitat fragmentation on genetic structure of forest populations

Micro-spatial genetic structure in beech, poplar, salix and silver fir and Norway spruce

Reproductive patters in forest trees and gene flow via pollen and seeds

Relationship between genetics and eco-physiology in forest trees

Modelling of evolutionary and growth dynamics in forest trees

 

7. MAESTRI ELENA

Application of biotechnologies to environmental problems. Higher plants to monitoring, prevention and remediation of pollution, particularly heavy metals, nanomaterials, air pollutants.

Molecular traceability for food safety and protection of authenticity. Application of molecular markers and genomics to analysis of food products in order to identify the components of biological origin in qualitative and quantitative terms, for identification of origin and authenticity of materials.

Study of the genetic and molecular bases of genotype-environment interaction. Study in model plants and crop plants to define the genetic and molecular bases of response to environmental stress, also through the isolation of mutants, transcriptomics, proteomics. The focus is on heat stress, drought stress, presence of metal pollutants and nanomaterials.

Circular economy and biotechnologies. Production of biochar and amendments from waste and biomass, for sustainable intensification of agriculture.

 

8. MALCEVSCHI ALESSIO

Chemical and physical analysis of biochar from pyrolysis and gasification of residual biomass in order to use it as soil amendment and building material. Study of its practical application within the concept of the circular economy and sustainable development as defined by the UN Agenda 2030. Analysis of food chain sustainability in the face of the global warming threat.

 

9. MARMIROLI MARTA

Studies of the physiological, biochemical and molecular effects of engineered nanomaterials on plants (model plants such as Arabidopsis thaliana, and crop plants such as tomato) and on the yeast Saccharomyces cerevisiae. Investigation of the physiological and molecular effects of arsenic and silicon on tomato. Analysis and characterization of different types of biochar to be used as agricultural amendments and fertilizers.

 

10. MENTA CRISTINA

Research topics are developed in the Soil Biology and Ecology fields, in areas with different degrees of naturalness and anthropic impact: 

Characterization of soil microarthropod biodiversity in areas with different impact and degradation levels (woods, grasslands, agricultural ecosystems, degraded areas).

Evaluation of the effects of agriculture practices (tillage-no till, pesticides, fertilization etc.) on soil microarthropod community. 

Relationship between soil fungi (truffles) and soil microarthropods in areas for the truffle production.

Effects of toxic substances on Folsomia candida springtail: toxicity test, effects on survival and reproduction.

Application of Soil Biological Quality index (QBS-ar) (national reference).

 

11. PAGANO LUCA

Engineered Nanomaterials (ENMs) risk assessment, ecotoxicological impact and trophic transfer.

Physiological and molecular response of plant model organism A. thaliana and crop species exposed to ENMs.

Physiological and molecular response of eukaryotic model system S. cerevisiae exposed to ENMs and Systems Biology.

Effects of biochar and metal or ENMs on crop plant.

 

12. ROSSETTI GIAMPAOLO

Main research topics are focused on the analysis of populations and communities of aquatic invertebrates and on the structure and functioning of freshwater ecosystems:

Long term ecological research in lentic ecosystems of the Northern Apennines within the LTER Network.

Distribution of zooplankton species in Northern Apennine lakes and ponds.

Ecological and biogeographical studies in mountain springs.

Hydrobiological investigations in lentic and lotic lowland ecosystems (fontanili, quarry lakes, potamal stretches, etc).

Research on taxonomy and ecology of non-marine recent ostracods.

Systematics and evolution of the family Darwinulidae (Ostracoda: Crustacea).

Alien freshwater invertebrates in Italy: colonization patterns and impacts on aquatic ecosystems.

 

13. ROSSI VALERIA

Populations biology and evolutionary ecology of aquatic invertebrates are the main topics of  research. Specific issues are

evolution of life history traits and evolutionary genetics, with special reference to reproductive modes, dormancy and maternal effects;

basic and applied aspects of ecology, with special focus on the dynamics of natural populations and their genetic variability (investigated by enzymatic and molecular markers);

investigation in nature and in the laboratory of biological and ecological features of different genotypes

 

 

14. RUOTOLO ROBERTA

Study of the molecular mechanisms underlying the toxicity of nanomaterials in different model systems (bacteria, yeasts and human cell lines).

Chemogenomic approaches in yeast for the study of the cellular response to environmental stress and for the identification of mechanisms of action of small molecule xenobiotics.

Development of screening platforms in yeast for the identification of bioactive natural compounds for biomedical applications.

 

15. SANANGELANTONI ANNA MARIA

Application of molecular tools to the assessment of microbial biodiversity in soils, groundwater and surface waters.

Isolation and characterization of hydrocarbon oxidizing bacteria from contaminated sites and their possible application to Bioremediation.

Studies on well clogging in the processes of securing and remediation of contaminated sites.

Production of functional biochar and possible applications in Bioremediation

Bacterial phytases characterization

 

 

16. VIAROLI PIERLUIGI

Processes, functions and services of inland and transitional aquatic ecosystems

Evaluation of anthropogenic pressures in river basins in relation to water eutrophication

Study of the development of biogeochemical cycles in quarry lakes

Interactions between anthropogenic pressures, climate change, trophic status and redox conditions in lakes with different depths.

Responses of benthic communities and biogeochemical processes to hydrological regime changes in canals, streams and rivers

 

 

17. VISIOLI GIOVANNA

Proteomic studies assessing quality in cereals, in particular durum wheat subjected to low input managements (leaf fertilization, precision farming techniques)

Phenotypic plasticity and molecular response of plants to environmental stresses (contamination of heavy metals in soil, water and thermal stress)

Interaction between plants and soil microorganisms, with particular emphasis on plant growth promoting bacteria for their applications as biofertilizers with the aim to reduce the use of chemical fertilizers

Application of phytotoxicity tests to evaluate soil quality, degradation and contaminants present in the environment.