Oggetto di studio sono le microalghe, microrganismi fotosintetici che svolgono un ruolo fondamentale come produttori primari negli ecosistemi del mondo e nella fissazione globale totale dell’anidride carbonica, in particolare quelle che vivono in aree desertiche, ambienti estremi caratterizzati da scarsità di acqua, elevate temperature e forte irraggiamento solare.

A partire da decine di campioni di suoli desertici provenienti da tutto il mondo, lo studio mira a coltivare, identificare, selezionare e sequenziare il genoma delle microalghe che caratterizzano questi ambienti, mettendo in luce i meccanismi di adattamento di questi microorganismi che, a differenza di altri, sono in grado di tollerare uno o più fattori di stress elevati. Lo studio potrà inoltre fornire informazioni utili per capire e predire le risposte ai cambiamenti climatici da parte di questi microorganismi fotosintetici del suolo.

Alcune delle specie studiate saranno testate per eventuali applicazioni in campo biotecnologico, ad es. selezionando nuovi ceppi particolarmente robusti per applicazioni industriali. Verrà realizzata inoltre una ceppoteca presso i laboratori dell’Orto, ovvero una collezione di colture microalgali in vitro dei suoli desertici, che ne permetterà la conservazione ex-situ.

Referenti del progetto: Dott.ssa Veronica Malavasi, Prof. Francesco Dal Grande
In collaborazione con: Fernando Maestre, Universidad de Alicante (ES), Pavel Škaloud, Univerzita Karlova (CZ)
Parole-chiave: microalghe, genoma, ceppoteca, deserto

La conservazione di una specie vegetale dipende strettamente dalla conoscenza della sua biologia ed ecologia. Considerando le Alpi come scenario di grandi cambiamenti ambientali, il progetto Plantbank ha lo scopo di porre le basi per una conservazione che integri diverse discipline, dalla genetica di popolazione alla conservazione e propagazione del germoplasma. 

Il primo passo del progetto prevede l’analisi delle living collections di 12 giardini botanici distribuiti nell’intero arco alpino europeo, per verificarne l’entità in termini di numero di specie conservate ed evidenziare buone pratiche per il loro mantenimento. 

Un numero selezionato di specie casmofile, ovvero piante legate ad un ambiente di parete rocciosa, è oggetto di uno studio genetico per investigarne la diversità tra popolazioni. L’eventuale presenza di fenomeni in atto quali bottleneck o isolamento delle popolazioni è infatti essenziale per determinare lo stato di conservazione di una specie. Il progetto prevede quindi la raccolta dei semi di queste specie, che verranno conservati presso la banca del germoplasma dell’Orto botanico di Padova. Questo germoplasma rappresenta la possibilità di ottenere nuove plantule e ricostituire popolazioni selvatiche in declino, azioni per le quali verranno sviluppati appositi protocolli di germinazione e propagazione.   

Un’attenzione particolare viene riservata a specie endemiche o endemiche regionali, ovvero con una distribuzione limitata al territorio italiano o parte di esso. Alcune specie target appartengono ai generi Campanula, Pinguicula e Saxifraga.

Referenti del progetto: Dott. Marco Canella, Dott.ssa Sara Natale, Prof.ssa Nicoletta La Rocca, Prof. Alessandro Alboresi, Prof.ssa Barbara Baldan, Prof. Francesco Dal Grande
In collaborazione con: 12 Giardini botanici alpini
Parole-chiave: Alpi, germoplasma, casmofile, specie endemiche

Migliorare significativamente lo stato di conservazione di 29 specie di piante particolarmente rare e a rischio di estinzione, presenti in 76 hot-spot di biodiversità (aree SIC/ZSC della Rete Natura 2000) in Italia e regioni confinanti è l’obiettivo di SEEDFORCE (Using SEED banks to restore and reinFORCE the endangered native plants of Italy), progetto finanziato dalla Commissione europea attraverso il programma LIFE.

SEEDFORCE vede coinvolti i nodi di RIBES (Rete Italiana Banche del germoplasma per la conservazione ex situ della flora spontanea italiana, di cui l’Orto botanico di Padova è uno dei soci fondatori) e 3 partner internazionali (Francia, Slovenia e Malta) impegnati in azioni concrete, attraverso un approccio integrato ex situ/in situ. Si stanno realizzando interventi di miglioramento della qualità di 450.250 ettari di habitat in cui le specie target crescono ancora o si sono estinte di recente, di raccolta dei semi (germoplasma) per la conservazione a lungo termine, di riproduzione massiva di queste specie, sulla base di protocolli di germinazione e propagazione appositamente elaborati e utilizzando un mix di genotipi accuratamente selezionato che imita il flusso genico naturale.

L’Orto botanico di Padova è coinvolto nelle azioni di conservazione di 3 specie: Kosteletzkya pentacarpos, in ambienti litoranei in Veneto ed Emilia-Romagna, Adenophora liliifolia sulle Dolomiti Bellunesi e Marsilea quadrifolia al Bosco della Mesola. Dal 2024 inizieranno gli interventi di traslocazione in ambiente naturale delle giovani piante nate dai semi raccolti, per la reintroduzione o il rafforzamento delle popolazioni selvatiche, associati a costanti monitoraggi per verificarne l’efficacia, in collaborazione con le autorità di gestione del territorio

Referente del progetto: Dott.ssa Mariacristina Villani
In collaborazione con: MUSE (Trento), Università italiane (Roma La Sapienza, Cagliari, Catania, Genova, Palermo, Tuscia - Viterbo e Udine) ed europee (Ljubljana - SLO, Malta - M), enti pubblici (Parco Regionale Monte Barro, Parco Nazionale della Majella, Conservatoire Botanique National Méditerranéen of Porquerolles - FR), Legambiente ONLUS
Parole-chiave: conservazione, estinzione, germoplasma, reintroduzione, rafforzamento

The research focuses on microalgae, photosynthetic microorganisms that play a key role as primary producers in the world’s ecosystems and in the total global fixation of carbon dioxide, particularly those living in desert areas, extreme environments characterised by water scarcity, high temperatures and strong sunlight.

By studying dozens of samples of desert soils from around the world, the research aims to cultivate, identify, select and sequence the genome of the microalgae characterising these environments, shedding light on the adaptation mechanisms of these microorganisms that, unlike others, are able to tolerate one or more high stress factors. The research may also provide useful information to understand and predict the responses to climate change of these photosynthetic soil microorganisms.

Some of the studied species will be tested for possible applications in biotechnology, for example, by selecting new, particularly robust strains for industrial applications. To enable their ex situ conservation, a strain collection (namely a collection of in-vitro microalgal cultures of desert soils) will also be set up in the Garden’s laboratories.

Project contacts: Dr. Veronica Malavasi, Prof. Francesco Dal Grande

In collaboration with: Fernando Maestre, University of Alicante (ES), Pavel Škaloud, Charles University (CZ)

Keywords: microalgae, genome, strain collection, desert

The conservation of a plant species is strictly dependent on knowledge of its biology and ecology. Considering the Alps as a scenario of great environmental changes, the Plantbank project aims to lay the foundations for a conservation that integrates different disciplines, from population genetics to germplasm conservation and propagation. 

The first step of the project involves analysing theliving collections of 12 botanical gardens distributed throughout the European Alps, in order to ascertain the number of species preserved there and highlight good practices for their care. 

A selected number of chasmophytic species (plants that grow in rock crevices) are being genetically studied to investigate their diversity among different populations. The possible presence of phenomena currently underway, such as population bottlenecks or isolation, is indeed essential in determining the conservation status of a species. The project therefore involves collecting seeds of these species for preservation in the Botanical Garden of Padua germplasm bank. This germplasm represents the possibility of obtaining new seedlings and reconstituting declining wild populations, following special germination and propagation protocols to be developed.   

Particular attention is paid to national or regional endemic species, namely those whose distribution is limited to all or part of Italy. Some target species belong to the Campanula, Pinguicula and Saxifraga genera.

Project contacts: Dr. Marco Canella, Dr. Sara Natale, Prof. Nicoletta La Rocca, Prof. Alessandro Alboresi, Prof. Barbara Baldan, Prof. Francesco Dal Grande

In collaboration with: 12 Alpine Botanical Gardens

Keywords: Alps, germplasm, chasmophyte, endemic species

Significantly improving the conservation status of 29 species of plants classified as particularly rare and at risk of extinction, present in 76 biodiversity hotspots (SCI/SAC areas of Natura 2000 Network) in Italy and neighbouring regions: this is the objective of SEEDFORCE (Using SEED banks to restore and reinFORCE the endangered native plants of Italy), a project funded by the European Commission through the LIFE programme.

SEEDFORCE involves the nodes of the RIBES network (Italian network of germplasm banks for the conservation ex situ of Italian spontaneous flora, of which Padua Botanical Garden is a founding member) and 3 international partners (France, Slovenia and Malta) engaged in concrete actions implemented through an integrated ex situ/in situ approach.These actions include improving the quality of a habitat covering 450,250 hectares, comprising areas in which the target species still grow or have recently become extinct, harvesting seeds (germplasm) for long term preservation, and undertaking a mass reproduction of these species, on the basis of specially developed germination and propagation protocols and using a carefully selected mix of genotypes that imitates the natural gene flow.

Padua Botanical Garden is involved in schemes for the conservation of 3 species: Kosteletzkya pentacarpos in coastal areas of the Veneto and Emilia-Romagna regions, Adenophora liliifolia on the Belluno Dolomites, and Marsilea quadrifolia in the Mesola forest. Starting in 2024, young plants grown from the harvested seeds will be transferred to the natural environment, for reintroduction or as reinforcement for wild populations, and monitored constantly thereafter in collaboration with local land management authorities, to verify the effectiveness of the initiative.

Project contact: Dr. Mariacristina Villani
In collaboration with: MUSE (Trento), Italian Universities (Roma La Sapienza, Cagliari, Catania, Genoa, Palermo, Tuscia - Viterbo and Udine), and European Universities (Ljubljana - SLO, Malta - M), public bodies (Parco Regionale Monte Barro, Parco Nazionale della Majella, Conservatoire Botanique National Méditerranéen of Porquerolles - FR), Legambiente ONLUS

Keywords: conservation, extinction, germplasm, reintroduction, reinforcement