Numerosi studi di connessione funzionale tra genoma, trascrittoma e proteoma hanno fornito importanti informazioni su vari processi cellulari ed hanno, nel contempo, trovato valide applicazioni nello sviluppo di strumenti per la selezione ed il miglioramento delle produzioni quantitative di molte specie coltivate. Per converso, gli approcci di integrazione fra metaboloma e ionoma, pur essendo ancora agli albori, potrebbero risultare importanti per il miglioramento e la valorizzazione degli aspetti qualitativi e nutraceutici di alcuni prodotti tipici dei nostri areali di coltivazione, quali ad esempio il riso. Il metaboloma e lo ionoma costituiscono infatti l’insieme di tutte le piccole molecole organiche e gli elementi minerali al quale appartengono fattori che contribuiscono in modo sostanziale a determinare la qualità ed il valore nutrizionale di un alimento. La conoscenza dettagliata delle componenti di un alimento, e delle loro determinanti rappresenta pertanto un requisito essenziale per l’individuazione di nuovi parametri di qualità che possano meglio indirizzare le attività di miglioramento genetico delle specie coltivate e le agrotecniche.
Il programma di ricerca proposto ha l’obiettivo di sviluppare mappe metabolomiche e ionomiche integrate che siano indicative della qualità della granella di riso, allo scopo di fornire un supporto analitico per le attività di selezione e valorizzazione del riso italiano, in funzione dello sviluppo di nuove tecniche di gestione a ridotto impiego di acqua irrigua (riso aerobico). I sistemi di coltivazione in aerobiosi creano infatti un insieme di nuove problematiche legate alle capacità di adattamento delle varietà locali alla differente condizione di ossigenazione dei suoli, che si ripercuote sull’attività microbica nella rizosfera, sui cicli bio-geochimici degli elementi nutritivi, sulla fisiologia degli apparati radicali e, in ultima analisi, sulla produttività delle piante e la qualità del prodotto finale. L’insieme di questi aspetti deve necessariamente essere preso in considerazione per l’individuazione di varietà maggiormente adattabili alla moderna tecnica di coltivazione.
Le attività del progetto prevedono lo sviluppo di mappe metabolomiche e ionomiche di riferimento per la granella del riso, nonché lo studio degli effetti di tecniche alternative di gestione dell’acqua sulle singole componenti delle mappe. Le mappe ionomiche verranno determinate con l’ausilio di tecniche ICP-MS, mentre quelle metabolomiche (con particolare riferimento a zuccheri semplici, amminoacidi essenziali, acidi organici, vitamine, tocoferoli, tocotrienoli, γ-orizanolo, acido fitico, fenoli, composti antinutrizionali) verranno invece determinate per mezzo di tecniche GC-MS. L’analisi congiunta delle mappe permetterà di individuare ioni e metaboliti caratterizzati da forti pattern di correlazione multivariata e di contestualizzarli, poi, negli ambiti biochimici di afferenza a supporto delle attività di selezione.