Per studiare le ripercussioni metaboliche e produttive di alterazioni della funzionalità del digerente sono state condotte tre sperimentazioni. Nella prima sono state controllate le condizioni di acidosi ruminale in bovine di allevamenti commerciali: in essi non si sono riscontrati valori di ph capaci di indurre seri effetti negativi a livello digestivo-metabolico, ma certamente a rischio. In tali condizioni, i più bassi valori di ph ruminali sarebbero soprattutto indice di una maggiore ingestione di alimenti, favorita anche da migliori condizioni generali di salute delle bovine. Nella seconda sperimentazione, l'applicazione di stress acuti a bovine in lattazione ha prodotto un rallentamento nel transito ruminale, soprattutto in animali in lattazione avanzata, confermando la possibilità che lo stress acuto rappresenti un fattore di rischio per anomalie digestivo/fermentative. Nella terza prova, relativa alla funzionalità del grosso intestino di conigli esposti a diete con diversi livelli di amido, performance produttive leggermente più favorevoli si sono registrate con la dieta più alta in fibra digeribile. A fronte di analoghe caratteristiche del digerente tra le tesi, alcuni parametri ematici ,soprattutto con riferimento allo status ossidativo, hanno permesso di porre in evidenza un quadro metabolico più favorevole associato all'uso di diete meno amidacee. Quindi, alterazioni dei processi fermentativi, possono avere conseguenze sul livello produttivo e sullo stato di salute dell'animale. Per una migliore interpretazione dei dati della funzionalità del digerente appare utile il supporto di taluni parametri ematici. / Three experiments were carried out to study the metabolic and productive effects of some changes of the digestive functionality. In the first experiment, the degree of ruminal acidosis was controlled on dairy cows from commercial farms: the low observed ph values were indices of risks but not so low to have serious adverse effects at digestive-metabolic level. However in these circumstances, the lower ph would be especially indices of a greater feed intake, in turn favoured by a better general animal health. In the second experiment, the application of acute stress to lactating cows showed digesta rumen passage rate of digesta, especially in late lactation, confirming the possibility that the acute stress could be a risk factor for digestive abnormalities. In the third one, on the large intestine functionality of rabbits exposed to diets with different levels of starch, some slightly better performances were obtained with the diet richer in digestible fibre. Though main digestive traits were unaffected by treatments, some blood parameters, particularly those linked to the oxidative status, revealed a more favourable metabolic situation associated with the use of less starchy diets. Hence, alteration of the fermentative processes may impair animal production and/or the animal health conditions. For a better interpretation of the parameters of the digestive system functionality the support of some specific blood parameters appears useful.

Il tema principale di questa tesi di dottorato verte sul metabolismo secondario di F. verticillioides, con particolare interesse alla via biosintetica, produzione e mascheramento delle fumonisine B (FB), fumonisine A (FA), fumonisine C (FC) e bikaverina, studiati in relazione all’ecologia fungina. E’ stato osservato che l’acqua libera (aw) esercita un effetto significativo maggiore rispetto alla temperatura sul metabolismo secondario di F. verticillioides. Alti valori di aw favoriscono l’espressione dei geni FUM ed una maggiore sintesi delle FB, FA e FC. Inoltre la produzione di bikaverina e l’espressione di BIK1 sono influenzate dall’ aw nello stesso modo che la produzione di FB e l’espressione dei geni FUM. Anche il tempo di incubazione è un fattore critico per la produzione di FB in F. verticillioides, così come per F. proliferatum: la produzione di FB, FA e FC aumenta nel tempo fino a 30 giorni, periodo dopo il quale si notano differenze tra le due specie fungine. Riguardo le fumonisine nascoste, queste sono state ritrovate in colture sia di F. verticillioides che di F. proliferatum. Non è stata registrata sintesi alcuna in colture cresciute su substrato di crescita sintetico, ma al contrario solo su colture cresciute su substrato a base di mais. / The main topic of this PhD thesis is F. verticillioides secondary metabolism, with regard to fumonisin B (FB), fumonisin A (FA), fumonisin C (FC) and bikaverin biosynthetic pathways and production and masking, studied in relation to fungal ecology. What we found is that water activity (aw) has a more significant effect than temperature on F. verticillioides secondary metabolism. Moreover bikaverin production and BIK1 expression are influenced by aw in the same way as FB production and FUM gene expression respectively. High aw levels favour FUM gene expression and allow the highest synthesis of FB, FA and FC. Incubation time is also critical for FB production both for F. verticillioides and F. proliferatum: the general trend is that FB, FA and FC production increases with time, up to 30 days, period after which differences can be noticed between F. verticillioides and F. proliferatum. As regard masked fumonisins, they are recovered in F. verticillioides and also F. proliferatum cultures, furthermore no synthesis is observed on cultures grown on synthetic medium, but only in those grown on maize-based substrates.

Attualmente il gusto di tappo è uno dei problemi più gravi per il settore enologico e sugheriero. I principali composti responsabili di questo difetto sono i policloroanisoli, tra cui in particolare il 2,4,6-tricloroanisolo (TCA),che si formano dai corrispondenti precursori fenolici. La ricerca ha preso in esame vari aspetti:-studio dell'impatto sensoriale del TCA in diversi tipi di vino;-ottimizzazione di metodi di estrazione e analisi di policlorofenoli e policloroanisoli nel sughero e nel vino;-studio della microflora presente nel sughero in base alla capacità di degradare i policlorofenoli. I risultati hanno mostrato che l'uso di un unico valore soglia per la percezione del TCA nei vini non sembra idoneo; i metodi messi a punto sono risultati adeguati per la determinazione di clorofenoli e cloroanisoli; i microrganismi hanno presentato una capacità di produrre TCA differente a seconda del ceppo utilizzato. / Today cork taint is one of most serious problems for wine and cork industries. The primary compounds considered responsible for this defect are chloroanisoles, especially 2,4,6-trichloroanisole (TCA), that are produced from their phenolic precursors. The PhD work was carried out studying different aspects of this subject: -effect of wine style on the perception of TCA;-optimization of extraction and analysis methods to determine chlorophenols and chloroanisoles in wine and cork; biodegradation ability of mould isolated from cork to produce TCA from TCP. The results showed that the use of generic threshold values for all wines does not seem to be accurate enough; methods optimized are adequate to detect chlorophenols and chloroanisoles; micro-organisms tested can produce TCA from TCP.

Il gene-targeting in colture cellulari associato alla tecnica del trasferimento nucleare oggi rappresenta il sistema d'elezione nella creazione di animali transgenici. Purtroppo la ricombinazione omologa (HR) è poco efficiente soprattutto in cellule somatiche. La positive-negative selection (PNS) è la tecnica di arricchimento usata per geni non attivamente trascritti nel tipo cellulare utilizzato. In questo lavoro abbiamo scelto come locus bersaglio la b-lattoglobulina bovina e testato tre nuove cassette di selezione negativa, che non codificando per antibiotico-resistenze, determinano condizioni di coltura meno tossiche. / Gene-targeting of cultured cells combined with nuclear transfer currently is the most effective procedure to produce transgenic livestock. Nevertheless homologous recombination (HR) is a low frequency event in mammalian cells, above all in somatic cells. Positive-negative selection (PNS) is the enrichment strategy to target genes that are not actively transcribed in the cell type of choice. In this work we chose to target the bovine b-lactoglobulin gene and we tested three new negative selection cassettes in bovine fibroblasts. Such new targeting vectors allow a single selective drug employ and produce less toxic culture conditions.

Lo scopo di questo lavoro di tesi era di stabilire la frequenza di lattobacilli resistenti all’eritromicina e alla tetraciclina sia nel prodotto finito che nella filiera di produzione di un salame DOP del Nord Italia. Il controllo della filiera produttiva comprendeva la pelle, la carne macinata e le feci di otto suini mentre il prodotto finito era analizzato a 0, 21, 35 e 45 giorni di stagionatura. Sono state isolate colonie di lattobacilli da terreni di coltura selettivi addizionati di antibiotici. Le specie antibiotico resistenti più frequentemente isolate erano Lactobacillus sakei, Lactobacillus curvatus and Lactobacillus plantarum. I geni che con maggior frequenza sono stati evidenziati nei ceppi isolati dalla filiera e nel prodotto finito erano tet(M) ed erm(B) mentre tet(W) ed erm(B) lo erano per i ceppi isolati dalle feci. Questo studio ha consentito di fornire dati circa la presenza e la diffusione di lattobacilli tetraciclina ed eritromicina resistenti in un salame tipico del Nord Italia. I lattobacilli antibiotico resistenti potrebbero trasferire ad altri batteri, patogeni o non patogeni, i geni responsabili della resistenza stessa. Alla luce di tutto questo l’80% dei salami analizzati possono essere considerati sicuri da questo punto di vista mentre il 20% può essere valutato come un prodotto a rischio anche se la situazione non è ancora preoccupante. / The scope of this study was to assess the frequency of erythromycin and tetracycline resistant lactobacilli in the production chain (skin, minced meat, and stools of eight swine, the natural casing, and the final product at days 0, 21, 35, and 45 of ripening) of a Protected Designation of Origin dry sausage from the North of Italy and in the end products. We isolated colonies of lactobacilli from selective medium supplemented with erythromycin or tetracycline and the most frequently antibiotic resistant species isolated were Lactobacillus sakei, Lactobacillus curvatus and Lactobacillus plantarum The most frequent resistance genes in process line strains were tet(M) and erm(B) while tet(W) and erm(B) were common in strains isolated from swine stools. This study provides evidence of the presence of tetracycline and, to a lesser extent, erythromycin resistant lactobacilli in fermented dry sausages produced in Northern Italy. Although these antibiotic resistant lactobacilli could serve as reservoir organisms, in our study 80% of salami could be considered as safe even though 20% could represent a border line situation regarding the possibility of transferring antibiotic resistant genes to pathogens.

Gli ecosistemi acquatici sono il comparto ambientale finale per molti contaminanti introdotti nell’ambiente, specialmente per quelli persistenti, provenienti da diverse attività antropiche. Gli organismi acquatici sono esposti simultaneamente a differenti classi di composti chimici e, la loro fisiologia può esserne affetta anche da basse concentrazioni ambientali che ne determinano un effetto a cascata drammatico sull’intero ciclo vitale delle stesse. Per identificare gli effetti ecotossicologici si devono scegliere delle variabili di studio che sono sensibili a cambiamenti di esposizione e quindi possono registrare informazioni a differenti livelli di organizzazione biologica (ad es.: comunità, specie, alterazioni cellulari, molecolari). Il presente lavoro ha come scopo di studiare biomarker biochimici e bioindicatori su invertebrati acquatici capaci di rispondere all’effetto dei contaminanti e predirne il rischio di tossicità, requisito fondamentale dell’attuale legislazione comunitaria ambientale. Questo lavoro, nell’ambito della Water Frame Directive (WFD), affronta questa tematica con diversi tipi di approccio per implementare un sistema di monitorizzazione efficiente. Lo SPEAR ad esempio è in grado di diagnosticare la contaminazione di ecosistemi acquatici da pesticidi operando a livello di comunità di invertebrati acquatici. Inoltre si sono presi in considerazione anche biomarker a livello cellulare in bivalvi (Tapes philipphinarum and Mya arenaria): attività enzimatiche coinvolti nelle risposte aerobiche (CCO) e antiossidative (SOD and CAT), risposte genotossicologiche come la frequenza dei micronuclei, e, infine, a livello di organismo, risposte di carattere comportamentale. / Aquatic ecosystems are the final sink for most of contaminants introduced in the environment, especially persistent organic pollutants coming from different human activities. Most of the freshwater and coastal organisms are exposed simultaneously to different classes of chemicals, and their physiology may be affected by toxic chemical even at low environmental concentrations with a cascade event on population dynamics. Identifying ecotoxicological effects requires descriptors that are sensitive to changes in exposure and thus can indicate information at different levels of biological organisation (i.e. communities, sub-individual level). The present work aims to investigate biochemical biomarkers and bioindicators in aquatic invertebrates able to detect biological effects and predict risk of toxicity, with a special focus paid to the requirements of current EU regulation. Therefore, the present work faced on different kinds of approach identified to be efficient tools within the context of the WFD requirements (Water Frame Directive, 2000/60/EC), for investigative and operational monitoring. Work include the SPEAR approach as trait based indicator descriptor of freshwater aquatic macroinvertebrates communities, able to diagnose pesticide contamination in aquatic ecosystems. Further diagnostic approaches in environmental status are included, as assay representing biological responses for different enzymes involved in the aerobic (CCO) and antioxidant responses, (SOD, and CAT), behavioural endpoints, and genotoxicity biomarker associated with micronuclei frequency in bivalve species (Tapes philipphinarum and Mya arenaria).

I prodotti fitosanitari sono considerati uno dei principali strumenti di difesa contro le più rilevanti avversità che colpiscono la produzione agricola. Per garantire che il loro utilizzo sia realmente basato su principi di sostenibilità, nel 2009 l’Unione Europea ha introdotto la cosiddetta direttiva sull’Uso Sostenibile dei Pesticidi (EU 128/2009/EC) dove lo sviluppo di appropriati indicatori di rischio insieme all’implementazione di una corretta attività di formazione e sensibilizzazione sono da considerare fondamentali per ridurre l’esposizione. Per contribuire in questa direzione, in questo studio sono stati prodotti: a) un toolbox di pratici indicatori di rischio indiretti per essere utilizzati da parte delle autorità nazionali per monitorare le performance; b) un nuovo strumento e-learning (OpenTEA) di formazione e sensibilizzazione per raccogliere e condividere i più efficienti e consistenti materiali a disposizione. Questi contributi sono stati sviluppati utilizzando un approccio pragmatico basato sia su una consultazione degli stakeholders sia su un’analisi completa del rischio (usando dei modelli previsionali di esposizione e svolgendo un’indagine sistematica “sul campo”). Tutto è stato reso possibile grazie al coinvolgimento nelle attività nel centro di ricerca OPERA, un “think tank” che attraverso il suo approccio innovativo basato su costruire reti con gli stakeholders e ponti tra scienza e politica, permette il raggiungimento di soluzioni pragmatiche condivise. / Pesticides are considered one of the principle tools of defence against the most relevant adversity affecting the agricultural production. To ensure that their use is really based on sustainability principle, in 2009 the European Union introduced the so called Directive on Sustainable Use of Pesticides (EU 128/2009/EC) where the establishment of appropriate risk indicators to monitor the performances together with the implementation of appropriate training and awareness raising to improve behaviours are considered fundamentals. To contribute in this direction, in this study were produced: a) a toolbox of practical indirect risk indicators to be used by EU Member States to monitor the performances; b) a new e-learning tool (OpenTEA) for training and awareness raising to collect and share the most efficient and scientifically sound training and communication material. These contributions were developed using a pragmatic approach focusing either on a complete stakeholder consultation process either on a comprehensive analysis of risk (looking at some exposure models and performing a systematic surveys “on the field”). All the process was possible getting involved in the OPERA research centre, a “think tank” that through its innovative approach based on building network among stakeholders and bridges between science and policy, allow the achievement of pragmatic and agreed solutions.

Dopo l’analisi delle modalità di misurazione del potere di mercato e della competizione tra brand nel contesto di un mercato caratterizzato dalla presenza di prodotti differenziati, viene presentata l’applicazione dei modelli a scelta discreta nel mercato del latte alimentare in Italia. Ho utilizzato dati scanner per analizzare i comportamenti nelle scelte di acquisto dei consumatori e le dinamiche competitive tra i due maggiori brand presenti nel mercato e le marche commerciali. Ho considerato il mercato del latte alimentare suddiviso in due sottocategorie, quella del latte a lunga conservazione (UHT) e quella del latte refrigerato. Ho quindi proceduto alla stima della domanda del latte alimentare utilizzando un nested logit model, appartenente alla categoria dei modelli a scelta discreta. Utilizzando i coefficienti stimati è possibile sia calcolare le elasticità di sostituzione tra i diversi brand e le elasticità dirette, nonché i margini di profitto dei brand presi in analisi considerando differenze nelle strategie di prezzo e nella struttura di mercato. / This work first gives an overview of the measurement of market power and brand competition in a differentiated products market, secondly applies discrete choice models to asses the Italian milk market. I use scanner data to estimate consumer purchasing decisions and competitive relationships between two major industry-level brands and (as a third category) supermarket private labels. I divide all milk sold in Italian market into two distinct classes of products: “UHT” and “Refrigerated” milk. I employ a well-known “discrete choice” nested-logit model to estimate consumer demand. Then, using the estimated coefficients, it is possible to calculate both consumer substitution patterns between products, and the profit-margins of the three major retail-level brands across the different sub-categories of milk under different pricing strategies and market structure.

La presente attività di ricerca ha avuto come oggetto di studio la formazione di biofilm in condizioni dinamiche: per raggiungere tale obiettivo, è stato costruito un idoneo apparato che permettesse di ottenere una valutazione quantitativa sia delle cellule presenti nella soluzione di crescita sia di quelle adese su tre materiali di prova(acciaio inossidabile, PET e rame). Oltre ad esprimere una valutazione dell’adesione batterica alle superfici, si è proceduto ad indagare sui possibili parametri sperimentali che potessero influenzare la formazione di biofilmdi Listeria su superfici abiotiche. Allo stesso tempo l’efficacia battericida di alcuni biocidi è stata valutata sulle cellule planctoniche così come su biofilm batterici sviluppati su superfici abiotiche. Il ruolo del sistema di quorum sensing basato su luxS nella formazione di biofilm batterici: un ceppo di L. innocua con buone capacità adesive è stato confrontato con il suo ceppo deficiente di luxS per la sua suscettibilità ad agenti biocidi così come per la sua capacità di adesione superficiale L’effetto della precendentemente menzionata inattivazione genetica sulla cinetica di crescita batterica e, quindi, sull’efficienza metabolica complessiva è stata esaminate mediante lo strumento BioscreenC. L’effetto inibitorio di due composti polifenolici è stato valutato sul ceppo deficiente di luxS così come sul ceppo originale. / The current research activity was focused on biofilm formation in dynamic conditions. A suitable device was thus constructed, in order to have a quantitative evaluation of the cells freely suspended in the flowing nutrient solution used as well as the sessile cells which adhered on the three tested surfaces (stainless steel, polyethylene therephthalate and copper). During this project, other than of a quantitative assessment of bacterial adhesion, we investigated also on the parameters which could affect significantly the biofilm formation of Listeria on abiotic surfaces. At the same time antimicrobial efficiency of selected biocides was investigated on planktonic cells as well as on bacterial biofilms grown on abiotic surfaces. The role of luxS-based quorum sensing system in the biofilm development process was evaluated: a luxS-null mutant of an adhesive strain of L. innocua was obtained through Campbell-like genetic inactivation and then evaluated for its sensitivity to biocidal agents and adhesion to surfaces, in comparison with its parental strains. Furthermore the effect of genetic inactivation on bacterial growth kinetic and thus on overall bacterial metabolic efficiency was assessed through the apparatus of BioscreenC. Finally two polyphenolic compounds were investigated for their inhibitory effect on Listeria.

Nel corso dell’ultimo secolo, i programmi di miglioramento genetico hanno portato a notevoli progressi nelle razze bovine nonostante le conoscenze scarse o assenti relative ai geni coinvolti e alle loro funzioni. In questa tesi il genoma bovino è stato studiato con tecnologie massive, impiegando metodiche d’analisi sia tradizionali sia innovative per identificare i geni che controllano i fenotipi complessi e dare supporto al sistema allevatoriale. Nella prima parte del lavoro pannelli SNP a media densità sono stati utilizzati per l’individuazione di ”selection signature” condivise tra razze bovine da latte o da carne, identificando geni candidati specifici per l’attitudine produttiva, e di regioni associate ai fenotipi produttivi in razze da latte. L’associazione è stata effettuata sia con una regressione classica sia con un approccio “gene-centrico” innovativo. Regioni e geni associati significativamente ai fenotipi legati alla produzione lattea sono risultati essere razza specifici. Nella seconda parte, i dati dal sequenziamento dell’esoma e da pannelli SNP ad alta densità sono stati combinati per identificare mutazioni deleterie nella razza Frisona. Diversi approcci sono stati combinati per filtrare e ordinare le varianti genetiche. Alcuni geni che controllano meccanismi biologici di base, quali la fertilità e lo sviluppo, sono stati identificati come candidati ad essere deleteri. Per queste indagini sono stati utilizzati alcuni strumenti bioinformatici già disponibili e, quando necessario, sono stati sviluppati nuovi approcci e procedure. / In the last century, advanced breeding methods have increased the rate of genetic gain in cattle but, with a few exceptions, genes and molecular functions underlying phenotypic variation are still largely unknown. In this thesis, the bovine genome was studied with high-throughput technologies using established and innovative procedures to search for genes controlling complex traits and support bovine breeding. In the first part a medium density marker panel was used to detect selection signatures shared by dairy or by beef breeds, identify candidate genes for specific production aptitudes, and genomic regions associated to production traits in dairy cattle. Genome wide association was run using a classic regression and an innovative gene-centric method. Regions and genes significantly associated to milk traits were specific for each breed. In a second part, data from exome sequences and high-density marker panels were combined to identify deleterious mutations in Italian Holstein. Different approaches were combined to filter and prioritize genetic variants. A set of candidate deleterious genes were found, that control basic biological mechanisms such as development and fertility. State of the art bioinformatics tools were used in these investigations and, whenever necessary, new pipelines and approaches were developed.