ATTIVITA’ di RICERCA
Il gruppo è impegnato in ricerche che utilizzano conoscenze sulla struttura genetica
delle popolazioni come un potente mezzo di indagine tassonomica per indagini
ecologiche fini.
Variabilità genetica di popolazioni naturali in ambienti acquatici.
La variabilità genetica di una specie è la base su cui si fondano i fenomeni di adattamento e
costituisce la “materia prima” per l’evoluzione. L’interesse per questo aspetto della biologia di
popolazione nasce, sia dalla sua rilevanza dal punto di vista delle conoscenze di base, che dalla
considerazione che, in condizioni di progressivo degrado ambientale, è importante valutare le
potenzialità adattative delle popolazioni attraverso la selezione di genotipi resistenti.
Uno strumento relativamente semplice ed efficace, utilizzato per l’analisi della variabilità
genetica all’interno di una popolazione, è costituito dall’elettroforesi di sistemi enzimatici. Questa
tecnica è stata utilizzata per lo studio di numerose specie appartenenti a taxa diversi pensando agli
usi applicativi, a scopo di monitoraggio ambientale, della variabilità genetica, in collaborazione con
diversi gruppi di ricerca.
Tra gli studi condotti ricordiamo l’analisi della variabilità genetica del cirripede Balanus amphitrite
nell’area di presa e di scarico delle centrale di Fusina nelle laguna di Venezia su campioni del
cirripede Balanus amphitrite. In laboratorio è stata analizzata la correlazione tra genotipo ed attività
enzimatica dei marcatori utilizzati nell’analisi genetica in relazione alle variazioni di temperatura e
di concentrazione di sostanze inquinanti. La variabilità genetica di popolazioni di Daphnia longispina
(Cladocera) e di Mixodiaptomus kupelvieseri (Copepoda) in relazione alla stabilità degli ambienti,
alla stagionalità, e alle modalità riproduttive degli organismi.
Più in generale questa linea di ricerca, ha come obiettivo la valutazione del significato ecologico
della variabilità genetica. A questo proposito è in corso da alcuni anni uno studio relativo alla
distribuzione spaziale ed ai determinanti ambientali della variabilità clonale di Ostracodi non marini
con particolare riferimento alle specie partenogenetiche geografiche Heterocypris incongruens e
Eucypris virens e alla specie partenogenetica obbligata Darwinula stevensoni. Il livello di variabilità
genetica descritto, su scala europea, in E. virens, è in assoluto il più elevato tra quelli fino ad ora
descritti in organismi partenogenetici.
L’analisi, condotta utilizzando anche nuove classi di marcatori molecolari (sequenziamento di
regione ITS1 di DNAr, RAPD) ha consentito di discriminare, in questa specie partenogenetica
geografica, pool genici tipici di femmine sessuate e di femmine partenogenetiche in simpatria in
pozze temporanee siciliane e spagnole. Relativamente a D. stevensoni, recentemente definita uno
“scandalo” essendo un classico paradigma di specie partenogenetica obbligata a cui si riconosce
un’età di circa 250 Ma è stata evidenziata una sostanziale omogeneità genetica. Il 93% degli
organismi analizzati in 22 popolazioni lacustri europee è costituito da un singolo genotipo di-locus
che risulta, tuttavia, sostituito da un genotipo più raro in popolazioni fluviali del Nord Italia.
Pubblicazioni
ROSSI V., MENOZZI P. 1994. Enzyme and DNA polymorphism in ostracod evolutionary ecology. In: D.J. Horne and K. Martens
(Eds), The evolutionary ecology of reproductive mode in non marine ostracoda. Greenwich University Press, 43-54.
ROSSI V., PARIS G., MENOZZI P. 1994. Genetic variability in Mixodiaptomus kupelwieseri (Crustacea,Copepoda). Verh. Int.
Verein. Limnol., 25: 2436-2438.
ROSSI V., GANDOLFI A., MENOZZI P. 1996. Egg diapause and clonal structure in parthenogenetic populations of Heterocypris
incongruens (Ostracoda). Hydrobiologia, 320: 45-54.
SCHOEN I., MARTENS K., ROSSI V. 1996. Ancient asexual: scandal or artifact? TREE 11: 296-297.
MONTANINI E., ANTONIETTI R., FERRARI G., MARCHIANI C., ROSSI V. 1998. Thermal pollution effects on gastropoda
populations in the Po river (Northern Italy). Verh. Int. Verein. Limnol., 26: 2103-2106.
ROSSI V., ROSSETTI G., BENATTI M., MENOZZI P., FERRARI I. 1998. Ephippial eggs and dynamics of the clonal structure
of Daphnia longispina (Crustacea: Cladocera) in a mountain lake (Lago Scuro Parmense, Northern Italy). Arch. Hydrobiol.
Spec. Issues Advanc. Limnol. 52: 195-206.
ROSSI V., SCHOEN I., BUTLIN R.K., MENOZZI P. 1998. Clonal genetic diversity. In Martens K. (Ed) “Sex and parthenogenesis,
evolutionary ecology of reproductive modes in non-marine Ostracoda (Crustacea)”. 257-274. Backhuys Publisher, Leiden,
The Netherlands.
SCHOEN I., GANDOLFI A., DI MASSO E., ROSSI V., GRIFFITHS H.I., MARTENS K., BUTLIN R.K. 2000. Persistence of
asexuality through mixed reproduction in Eucypris virens (Crustacea, Ostracoda). Heredity 84: 161-169.
ROSSI V., ANTONIETTI A., BONILAURI P., FERRARI GI., FERRARI GR., GENTILE G., MAGNASCHI G., MARCHIANI
C., MENOZZI P. 2001. Colonisation, gene frequencies and enzyme activity at GPI locus of Balanus amphitrite (Cirripedia:
Thoracica) in the lagoon of Venice. In: F.M. Faranda, L. Guglielmo, G. Spezie (eds) Mediterranean Ecosystem: Structures
and Processes. Springer Verlag. Chapter 40: 311-317.
ZARATTINI P., MAGNASCHI G., ROSSI V., MURA G. 2001. Further evidence of the synonymy between Branchipus schaefferi
Fisher, 1834 and B. visnyai Kertés, 1956 (Crustacea, Anostraca). Ital. J. of Zool. 68: 79-82.
GANDOLFI A., ROSSI V., MENOZZI P. 2001. Description of some Mendelian-inherited RAPD markers inheritance for
Heterocypris incongruens (Crustacea: Ostracoda). Journal of Crustacean Biology 21: 982-990.
GANDOLFI A., BONILAURI P., ROSSI V., MENOZZI P. 2001 Intraindividual and intraspecies variability of ITS1 sequences in
the ancient asexual Darwinula stevensoni (Crustacea: Ostracoda). Heredity 87: 449-455.
ZARATTINI P., ROSSI V., MURA G., MANTOVANI B. 2002 A preliminary study in the use of RAPD markers in detecting
genetic differences in hatching patterns of Chirocephalus diaphanus Prévost, 1803 (Crustacea, Anostraca). Hydrobiologia,
486: 315-323.
GANDOLFI A., SANDERS I., ROSSI V., MENOZZI P. 2003. Evidence of recombination in putative ancient asexuals. Mol. Biol.
Evol., 20: 754-761.
Biologia di popolazione di organismi planctonici
Campo di studio della biologia di popolazione sono le caratteristiche ecologiche di una specie,
in funzione delle peculiarità genetiche e dei fattori biotici e abiotici che ne influenzano la distribuzione
spazio temporale. Lo studio integrato della genetica e dell’ecologia di una specie consente la
classificazione degli organismi in unità tassonomiche funzionali o ecotipi. Lo studio in laboratorio ha
permesso di isolare ed identificare i determinanti ambientali che influiscono sulla biologia di alcuni
organismi zooplanctonici provenineti da ambienti diversi, caratterizzati da condizioni estreme, dove
si presume gli organismi abbiano evoluto strategie vitali e forme di adattamento caratteristiche
quali la partenogenesi e la diapausa. E’ questo l’argomento più importante sviluppato soprattutto in
relazione alla biologia di popolazione di Heterocypris incongruens (Ostracoda).
La ricerca ha permesso di individuare nella successione stagionale di cloni diversi, la strategia
adattativa utilizzata dalla specie per sopravvivere in ambienti come le risaie durante i periodi estivo
ed invernale. Gli esperimenti in laboratorio hanno premesso di evidenziare differenze nella dinamica
di popolazione di cloni geneticamente diversi, in risposta a variazioni di temperatura e fotoperiodo.
Questi fattori, influendo sulla dinamica, sulla deposizione e sulla schiusa delle uova durature sono
stati descritti come elementi chiave che determinano il meccanismo di sostituzione clonale osservato
in risaia. L’esistenza di popolazioni partenogenetiche multiclonali è stata descritta da molti autori
ed è stato dimostrato come la coesistenza sia di cloni diversi che di linee partenogenetiche e
sessuate coinvolga diversi meccanismi di tipo adattativo.
Pubblicazioni
ROSSI V., MENOZZI P., 1993. The clonal ecology of Heterocypris incongruens (Ostracoda): life-history traits and photoperiod.
Functional Ecology, 7: 177-182.
BELMONTE G., ROSSI V., 1998. Resurrection and time travelling: diapause in crustaceans (and others). TREE 13: 4-5.
OTERO M., ROSSI V., BALTANAS A., MENOZZI P., 1998. Effect of genotype and photoperiod on diapause strategies in
Eucypris virens (Jurine, 1820) (Crustacea: Ostracoda). Arch. Hydrobiol. Spec. Issues Advanc. Limnol. 52: 229-236.
ROSSI V., MONTESANTO L., MENOZZI P., 1998. Deposition season and hatching patterns of resting eggs in Mixodiaptomus
kupelwieseri (Crustacea: Copepoda). Arch. Hydrobiol. Spec. Issues Advanc. Limnol. 52: 207-218.
GEIGER W., OTERO M., ROSSI V., 1998. Clonal ecological diversity. In Martens K. (Ed) “Sex and parthenogenesis, evolutionary
ecology of reproductive modes in non-marine Ostracoda (Crustacea)”. 243-254. Backhuys Publisher, Leiden, The
Netherlands.
ROSSI V., MENOZZI P., 1993. The clonal ecology of Heterocypris incongruens (Ostracoda): life-history traits and photoperiod.
Functional Ecology, 7: 177-182.
GANDOLFI A., TODESCHI E.B.A., VAN DONINCK K., ROSSI V., MENOZZI P. 2001. Salinity tolerance of Darwinula
stevensoni (Crustacea: Ostracoda). Ital. J. of Zool. 68: 61-67.
GANDOLFI A., TODESCHI E.B.A., ROSSI V., MENOZZI P., 2001. Life history traits in Darwinula stevensoni (Crustacea:
Ostracoda) from Southern European population under controlled conditions and their relationship with genetic features.
J. Limnol. 60: 1-10.
BELLAVERE C., BENASSI G., CALZOLARI M., MEISCH C., MCKENZIE K.G., ROSSI V. 2002. Heterocypris
(Crustacea:Ostracoda) from the Isole Pelagie (Sicily, Italy): the coexistence of different morphotypes. Ital. J. Zool. 69:
53-57.
ROSSI V., TODESCHI E.B.A., GANDOLFI A. INVIDIA M., MENOZZI P. 2002. Hypoxia and starvation tolerance in individuals
from riverine and lacustrine populations of Darwinula stevensoni (Crustacea: Ostracoda). Arch. Hydrobiol. 154: 151-171.
ROSSI V., BENASSI G., VENERI M., BELLAVERE C., MENOZZI P., MORONI A., MCKENZIE K.G. 2003 Ostracoda of the
Italian ricefields thirty years on: new synthesis and hypothesis. J. Limnol., 62: 1-8.
Genetica ed Ecologia di popolazioni forestali
L’attività di ricerca si é concentrata soprattutto sulla biologia di popolazioni di piante forestali: con
particolare riferimento ai fattori ecologici e storici che determinano la disposizione dei genotipi
nello spazio.
In particolare sono stati considerati i seguenti temi:
Analisi delle cause della variabilità genetica fra popolazioni
L’analisi della struttura genetica delle popolazioni italiane di faggio ha permesso di attribuire
la pur scarsa variabilita‘ fra popolazioni a vicende storiche e in particolare ai diversi percorsi di
invasione-migrazione in Italia di quest’importante specie forestale dopo l’ultima glaciazione.
Pubblicazioni
LEONARDI S. E MENOZZI P. 1995. Genetic variability of Fagus sylvatica in Italy: the role of postglacial recolonization.
Heredity 75:35-44.
LEONARDI S. E MENOZZI P. 1996. Aspetti metodologici nell’analisi della struttura genetica spaziale di popolazioni forestali.
Statistica Applicata 8:281-297
BELLETTI P., LANTERI S. E LEONARDI S. 1997. Genetic variability among European larch (Larix decidua Mill.) populations
in Piedmont, North-Western Italy. Forest Genetics 4(3):113-121
Analisi delle cause della variabilità genetica entro popolazioni
La struttura genetica micro-spaziale in faggio e in abete rosso, condotta con metodologie
innovative, ha evidenziato come le modalita‘ riproduttive nelle specie forestali, ed in particolare
la dispersione del polline su lunghe distanze, condizionino grandemente la disposizione dei
genotipi nello spazio consentendo una limitata strutturazione spaziale della variabilita‘ genetica
a questa scala.
Pubblicazioni
LEONARDI S., RADDI S. E BORGHETTI M. 1996. Spatial autocorrelation af allozyme traits in an uneven-aged Norway
spruce (Picea abies) stand. Canadian Journal of Forest Research 26:63-71
LEONARDI S. E MENOZZI P. 1996. Spatial structure of genetic variability in natural stands of beech (Fagus sylvatica L.) in
Italy. Heredity 77:359- 368
Eco-fisiologia e genetica
Le caratterstiche genetiche degli individui e delle popolazioni possono influenzarne notevolmente
le caratteristiche eco-fisiologiche. In piantine di faggio é stato evidenziato come germinazione
e crescita dipendano in modo signficativo dalla madre.
Pubblicazioni
CERONI M., LEONARDI S., PIOVANI P. E MENOZZI P. 1997. Incrocio diallelico in faggio: obiettivi, metodologie, primi
risultati. Monti e Boschi 48(1):46-51.
CERONI M., LEONARDI S., ROSSI B. E MENOZZI P. 1996. Effetti della dimensione del seme nei primi stadi dello sviluppo
in Fagus sylvatica L.. Atti del VII congresso S.IT.E. Napoli 1996 17:173-175
Sviluppo di nuovi marcatori genetici molecolari
Lo sviluppo di numero sufficiente di marcatori genetici é il primo passo per l’applicazione di
tecniche come analisi di paternità che permettono una quantificazione diretta dei flussi pollinici
e fattori che determinano il successo riproduttivo. E’ stata determinata la natura mendeliana
di marcatori RAPD’s in faggio e sono stati messi a punto marcatori microsatellite in pioppo.
Pubblicazioni
TROGGIO M., DIMASSO E., LEONARDI S., CERONI M., BUCCI G., PIOVANI P. E MENOZZI P. 1996. Inheritance of
RAPD and I-SSR markers and population parameters estimation in European beech (Fagus sylvaticaL.). Forest Genetics
3(4): 173-176
DIFAZIO. S.P., S.LEONARDI, S. CHENG, AND S.H. STRAUSS.1999. Assessing potential risks of transgene escape from
fiber plantations. In P.W. Lutman (ed.) Gene flow and agriculture: relevance for transge- nic crops. Symposium Proceedings
No. 72. British Crop Protection Concil, Farnham, UK. pp. 171-176.
Genetica e conservazione delle popolazioni forestali
Numerosi studi teorici hanno evidenziato come la frammentazione dell’habitat possa avere
significativi effetti sulla struttura genetica delle popolazioni naturali e sulla loro dinamica
temporale. E’ stato studiato l’effetto della frammentazione sulla diversita‘ genetica di alcune
popolazioni isolate di faggio Fagus sylvatica dell’Italia centro-settentrionale. Lo studio ha
permesso di rilevare come la deriva genetica abbia avuto effetti diversi in gruppi di popolazioni situati in ambienti differenti, determinando una diversa ripartizione della variabilità genetica
tra ed entro popolazione.
Pubblicazioni
LEONARDI S., PIOVANI, P. MENOZZI P., GIANNINI R. (2000) Effect of habitat fragmentation on genetic structure of some
peripheral populations of beech in Italy. In preparazione.
Sono inoltre in corso l’analisi genetica tra popolazioni relitte dell’Appennino Settentrionale (provincia
di Parma, Piacenza e Reggio Emilia) di abete bianco e abete rosso e popolazioni di provenienza
diversa (appenninica e alpina) per verificarne l’effettiva origine autoctona. Verrà inoltre valutato il
livello di variabilità genetica entro popolazione per comprendere se la frammentazione dell’habitat
abbia influenzato la struttura genetica di questi popolamenti. I marcatori genetici utilizzati sono
RAPDs e microsatelliti plastidiali
Pubblicazioni
PIOVANI P., MENOZZI P. (2000) Evaluation of the origin of relic populations of Silver Fir in the northern Apennines using
pooled DNA and RAPD markers. In preparazione.
PIOVANI P., MENOZZI P. (2000) Evaluation of the origin of relic population of Norweay spruce using RAPD markers. In
preparazione.
Analisi della distribuzione spaziale di frequenze genetiche
Usando la distribuzione spaziale di frequenze geniche osservata al tempo presente come una
sezione nel tempo, si può tentare di ricostruire i fenomeni che tale distribuzione hanno generato.
L’esperienza di studi sulle popolazioni umane fatta in collaborazione con Cavalli-Sforza, Sokal
ed altri, è stata estesa a popolazioni naturali ( Drosophila e Fagus).
Pubblicazioni
MENOZZI P., C. KRIMBAS - 1992 - The inversion polymorphism of D. subobscura revisited: Sybthetic maps of gene arrangement
frequencies and their interpretation. Journal of Evolutionary Biology ,5: 625-641.
CAVALLI-SFORZA L.L., P. MENOZZI, A. PIAZZA - 1993 - Demic expansions punctuate human evolution Science. Science
259: 639-646.
CAVALLI-SFORZA L.L., P. MENOZZI, A. PIAZZA - 1994 - History and geography of human genes. Princeton University Press
