Project area

Ottimizzazione dell'uso delle risorse naturali negli ecosistemi agricoli e forestali (DBA.AD002)

Department

Biology, agriculture and food sciences

The quality

A livello mondiale crescenti pressioni, quali la necessità di far fronte all'incremento della domanda di cibo con conseguente eccessivo sfruttamento delle risorse naturali, l'inquinamento e i cambiamenti climatici stanno portando alla degradazione degli ecosistemi. Di conseguenza anche i servizi ecosistemici, definiti come i benefici multipli forniti dagli ecosistemi al genere umano, risultano fortemente compromessi. Le Nazioni Unite, nel settembre 2015, hanno adottato i 17 Sustainable Development Goals. Tra gli obiettivi per lo sviluppo sostenibile sono esplicitamente citate la conservazione delle risorse genetiche, l'implementazione di pratiche agricole che aiutino a mantenere gli ecosistemi e che ne aumentino le capacità di resilienza e adattamento ai cambiamenti climatici. Inoltre le Nazioni Unite si sono poste come obiettivo per il 2020 il mantenimento della diversità genetica di semi, piante e animali domestici anche attraverso la creazione di banche, opportunamente gestite, a livello nazionale e internazionale promuovendo al contempo la giusta ed equa condivisione dei benefici derivanti dall'utilizzo delle risorse genetiche e delle conoscenze tradizionali ad esse collegate. La definizione dei Sustainable Development Goals è derivata anche dalla consapevolezza che l'attività umana pone una tale pressione sulle funzioni naturali della Terra che la capacità degli ecosistemi del pianeta di sostenere le generazioni future non può essere data per scontata. Risulta quindi di particolare rilevanza attivare e aggiungere valore attraverso opportuni collegamenti a progetti per monitorare, valorizzare e contrastare la perdita di biodiversità e per ottimizzare l'uso delle risorse naturali.

Goals

Il benessere e lo sviluppo delle future generazioni dipendono direttamente dalla disponibilità di risorse naturali (acqua, materie prime, suolo fertile) e dai servizi ecosistemici che ne derivano. La protezione e valorizzazione della biodiversità non sono solo prerequisiti fondamentali per garantire la capacità di mitigazione e di adattamento ai cambiamenti climatici, ma hanno anche impatto sulla riduzione della povertà e sullo sviluppo sostenibile. In questo contesto gli obiettivi dell'area progettuale possono essere così riassunti: 1. Raccolta, conservazione e salvaguardia della biodiversita' animale, vegetale e microbica. 2. Caratterizzazione e valorizzazione delle risorse genetiche utilizzando approcci genetici, omici e biotecnologici integrati con lo sviluppo della bioinformatica e con le iniziative intraprese nelle altre AP. 3. Uso razionale delle risorse naturali nei diversi ecosistemi attraverso modelli gestionali sostenibili.

Outline of research in an international context

Con lo scopo di conservare la biodiversità e gli ecosistemi negli ultimi decenni la comunità internazionale ha sviluppato un articolato sistema di governance in continua evoluzione (es. Aichi biodiversity targtets, CBD, CITES, Nagoya Protocols, Sustainable Development Goals, FAO). Di particolare rilevanza sul tema è stata la conferenza delle Nazioni Unite sullo Sviluppo Sostenibile (Rio+20, Rio De Janeiro Giugno 2012) che, adottando la dichiarazione 'The Future We Want', ribadisce l'importanza della biodiversità e in particolare sottolinea quanto sia cruciale collegare le tre dimensioni dello sviluppo sostenibile: la dimensione ambientale, sociale ed economica. Tuttavia, nonostante questa moltiplicazione di processi politici il Millennium Ecosystem Assessment riporta che i servizi ecosistemici e le risorse genetiche e ambientali continuano ad essere utilizzati in modo non sostenibile, con una conseguente accelerazione del tasso di perdita di biodiversità. A livello europeo nel 2011 la Commissione Europea ha lanciato la nuova Strategia per porre fine alla perdita di biodiversità e al degrado dei servizi ecosistemici entro il 2020 e ripristinarli nei limiti del possibile. La Strategia Europea, con la Visione per la biodiversità per il 2050 e l'Obiettivo chiave per il 2020, prevede il raggiungimento di sei obiettivi prioritari incentrati sui principali fattori responsabili della perdita di biodiversità in modo da ridurre la pressione che questi fattori esercitano sulla natura e sui servizi ecosistemici nell'Unione Europea e a livello globale. Tra gli obiettivi prioritari sono esplicitamente indicati: Incentivare Agricoltura e Forestazione Sostenibili e Contribuire a bloccare la perdita di Biodiversità a livello globale. L'Unione Europea riconosce l'importanza della conservazione e l'uso sostenibile delle risorse genetiche anche a livello di fondi che rende disponibili per la ricerca (es. specifiche calls in Horizon 2020).

Outline of research in a national context

La conservazione e valorizzazione della biodiversità degli ecosistemi agrari e forestali è oggetto di ricerche in diverse Università, Centri di ricerca e Parchi Tecnologici regionali. In particolare per quanto riguarda le risorse genetiche animali sono in corso ricerche sulla caratterizzazione genetica e fenotipica delle razze locali italiane. Sono stati inoltre messi a punto programmi per la gestione della consanguineità nelle razze a limitata diffusione. La valorizzazione delle razze locali è stata studiata anche attraverso la definizione di metodi per la tracciabilità genetica dei prodotti legati alle razze. Similmente sono in corso da decenni programmi, spesso patrocinati da enti locali e/o specifiche associazioni, mirati alla catalogazione, conservazione, valorizzazione e rivalutazione di risorse genetiche autoctone di interesse agrario e forestale, nonché dei servizi ecosistemici e prodotti agroalimentari da esse derivanti. Numerosi sono i programmi di ricerca, spesso su base locale e frammentati, che mirano ad esempio alla tracciabilità genetico molecolare di risorse genetiche non solo vegetali ma anche fungine o allo studio degli effetti delle perturbazioni ambientali, quali ad esempio cambiamenti climatici o nuovi patogeni, sulle dinamiche dei diversi ecosistemi. Programmi di sviluppo partecipativi sono un esempio di reti tra diversi stakeholders per la promozione e valorizzazione di diverse filiere agroalimentari. Modelli di gestione sostenibili delle acque e dei suoli sono studiati da Enti di Ricerca principalmente per rendere efficiente l'irrigazione e l'uso dell'acqua in agricoltura, proteggere il suolo, e conservare la capacità del suolo di fornire servizi ecosistemici. Infine, sono stati sviluppati tool innovativi e piattaforme che mediante la raccolta in tempo reale di dati meteorologici, del suolo, sullo stato sanitario e fase fenologica delle colture consentono un'agricoltura di precisione, con l'obiettivo di ottimizzare le rese.

Positioning of Cnr

Diversi Istituti del Dipartimento sono impegnati da anni in ricerche sulla salvaguardia e ottimizzazione dell'uso delle risorse genetiche microbiche, vegetali, animali e agro forestali. Questa attività di ricerca ha prodotto una consistenze produzione scientifica e ha favorito l'accesso a programmi di ricerca Nazionali e Internazionali. Parallelamente a queste attività presso gli Istituti del CNR sono conservate importanti collezioni di materiale biologico suddivise tra piante, animali e microrganismi. In totale, si tratta di più di 100.000 accessioni. Nel medesimo contesto, il DiSBA ha creato BioGenRes (www.biogenres.cnr.it) con l'obiettivo di progettare, gestire, integrare e diffondere i dati relativi alle collezioni di risorse genetiche di interesse per la selvicoltura, l'agronomia, l'industria alimentare e la zootecnia sostenibile. Sempre nell'ambito dell'uso sostenibile delle risorse naturali sono attivi numerosi progetti internazionali, nazionali e regionali per la promozione di soluzioni e tecnologie innovative in grado di aumentare la produttività e l'efficienza dell'uso dell'acqua, del suolo e degli altri fattori limitanti in agricoltura. Si cita per tuttil il progetto premiale AQUA, coordinato dal Dipartimento, e che mette a sistema tutti gli studi e le ricerche del CNR con l'obiettivo di migliorare l'efficienza dell'uso di questa preziosissima risorsa, specialmente in condizioni limitanti o attraverso l'uso di acque di bassa qualità. Inoltre sono attivi progetti volti ad identificare variazione genetica associata all'adattamento in diversi organismi vegetali, animali e microbici.

The main activities performed

Le principali attività svolte dal Dipartimento per una conservazione e valorizzazione sostenibile della biodiversità hanno riguardato la raccolta, caratterizzazione, salvaguardia e studio della variabilità genetica animale, vegetale e microbica. Parallelamente sono state allestite banche di risorse genetiche di specie microbiche, animali, vegetali e agro-forestali. Sono stati condotti studi e analisi dei processi fisici, chimici e biologici che determinano il funzionamento e la dinamica degli agro-ecosistemi negli ambienti a clima mediterraneo, per il miglioramento quali-quantitativo delle produzioni, l'ottimizzazione dell'uso delle risorse naturali, e la valorizzazione delle funzioni dei sistemi agricoli e forestali. Allo scopo di mettere in atto metodi che contribuiscano alla protezione e valorizzazione delle piante di interesse agrario e forestale sono state studiate le basi genetiche, epigenetiche e molecolari delle risposte a stress, dell'adattamento e resilienza in condizioni di stress, e delle interazioni tra piante e organismi utili (simbionti, saprotrofi) per incrementare la fertilità fisica, chimica e biologica dei suoli. Si sono sviluppate innovazioni tecnologiche per il monitoraggio e la previsione degli impatti e delle risposte degli ecosistemi agrari e forestali alle pressioni antropiche e climatiche finalizzate alla definizione di strategie e soluzioni operative che contribuiscano alla resilienza ed alla sostenibilità dei sistemi territoriali e produttivi. Infine per la valorizzazione dei sistemi agroforestali e per rafforzare la capacità di ricerca e la competitività del sistema agricolo italiano sono state create reti di ricerca e di stakeholders.

The planned activities

Le attività previste sono riconducibili a tre grandi aree tematiche:

BIODIVERSITÀ ANIMALE, VEGETALE, AGRO-FORESTALE E MICROBICA
a) raccolta, conservazione e salvaguardia del germoplasma; b) miglioramento delle tecniche di conservazione del germoplasma in vivo e in vitro; c) propagazione, valorizzazione e breeding di specie autoctone, rare e minacciate, d) razionalizzazione delle informazioni (genetiche e genomiche) di risorse genetiche conservate nelle collezioni di germoplasma.
CARATTERIZZAZIONE DELLE RISORSE GENETICHE E MIGLIORAMENTO GENETICO
a) caratterizzazione, tipizzazione e distribuzione della diversità floristica e fitocenotica; b) nuove piattaforme e metodi di caratterizzazione e valorizzazione delle risorse genetiche mediante approcci (cito)genetici, omici e bioinformatici; c) piattaforme omiche e bioinformatiche per la caratterizzazione dell'espressione genica in processi fisiopatologici e per lo studio di complessi macromolecolari in specie di interesse bioagroalimentare; d) breeding convenzionale e basato su moderne biotecnologie applicate alle risorse genetiche; e) marcatori molecolari per la tracciabilità e rintracciabilità di risorse vegetali, microbiche ed animali; f) identificazione e caratterizzazione di geni candidati /proteine coinvolti in processi di adattamento; g) metagenomica applicata alla caratterizzazione della biodiversità negli agroecosistemi.
USO RAZIONALE DELLE RISORSE NATURALI
a) efficienza nell'uso di acqua, energia, suolo, nutrienti e altri fattori limitanti mediante un approccio olistico; b) strategie di conservazione adeguate al mantenimento del potenziale adattativo delle specie; c) innovazione nella gestione delle risorse foraggere per usi convenzionali ed alternativi; d) modelli gestionali sostenibili dei sistemi agrari, silvo-pastorali e forestali; e) strategie e tecnologie per la preservazione del benessere animale; f) ottimizzazione dell'uso delle risorse foraggere e della dieta per specie in produzione zootecnica.

Thematic area

Biology, agriculture and food sciences

Keywords

Biodiversità, Risorse naturali, Stress

Projects

Last update: 28/05/2024