Codice insegnamento

4S02782

Docenti

Roberto Bassi, Tiziana Pandolfini

Coordinatore

Roberto Bassi

Crediti

6

Lingua di erogazione

Italiano

Settore Scientifico Disciplinare (SSD)

BIO/04 - FISIOLOGIA VEGETALE

Periodo

I semestre dal 1 ott 2018 al 31 gen 2019.

Orario Lezioni Moodle Seminari 0

Obiettivi formativi

Modulo Fisiologia della produzione
Il corso è indirizzato all’analisi dei processi fisiologici e molecolari che regolano la crescita e lo sviluppo delle piante in relazione agli aspetti applicativi concernenti la produzione nelle piante agrarie. L’obiettivo è descrivere alcune strategie per incrementare la produttività e la sostenibilità in ambito agrario tramite ingegneria genetica. Lo studente al termine del corso dovrà conoscere gli approcci biotecnologici usati nel miglioramento della produttività agraria e dimostrare la capacità di analizzare criticamente la letteratura scientifica sull’argomento.

Modulo Fisiologia dello stress
Il corso si propone come punto di incontro tra i contributi della biochimica, biofisica e biologia molecolare e genetica nella comprensione della risposta agli stress abiotici, uno dei problemi fondamentali della biologia vegetale: freddo, siccità, caldo, eccesso di luce, carenze minerali, tossicità. Il corso prevede una parte generale in cui si affronteranno i caratteri comuni degli stress ambientali ed i metodi per l’identificazione dei fenotipi e dei geni coinvolti nella resistenza. Centrale appare il ruolo dello stress ossidativo, le cui origini, caratteristiche e specie molecolari coinvolte saranno trattare in dettaglio. Le strutture cellulari e molecolari coinvolte nella risposta allo stress verranno descritte e le loro interazioni verranno messe in evidenza. Un caso di studio verrà trattato sull’impiego biotecnologico delle conoscenze ottenute dallo studio delle biologia dello stress.

Programma

Modulo Biotecnologie e stress abiotici

programma del corso:

1) Introduzione agli stress abiotici: definizioni e limiti del problema.
2) Metodi per l’identificazione di geni e prodotti genici indotti da stress.
3) Stress salino e da siccità.
4) Stress da congelamento
5) Stress da mancanza di ossigeno e sommersione.
6) Stress termico.
7) Composti tossici.
8) Stress da freddo (above 0) e luce + freddo. I meccanismi molecolari di acclimatazione.
9) Lo stress ossidativo: origini, strutture e molecole coinvolte.
10) Analisi biofisica e biochimica dello stress ossidativo.
11) Meccanismi di dissipazione termica e variazione nella sintesi di ATP/NADPH
12) Mancanza di nutrienti.
13) Effetto della carenza di Fe nell’apparato fotosintetico.
14) Sintesi di ATP in mancanza di O2 e CO2 ed evoluzione di idrogeno nelle alghe
15) Genetica ed epigenetica della resistenza agli stress ambientali.

Programma
1) Concetti di base dell’analisi della crescita delle piante; produzione di biomassa, intercettazione della luce, efficienza fotosintetica;
2) Strategie per il miglioramento dell’efficienza fotosintetica: ingegnerizzazione RUBISCO e RUBISCO attivasi, bypass della fotorespirazione, meccanismi di concentrazione del carbonio;
3) Possibili effetti dell’aumento della CO2 atmosferica sulla produzione agricola;
4) Allocazione, traslocazione e ripartizione degli assimilati; sugar signaling e strategie per modificare la distribuzione di saccarosio;
5) Fissazione simbiotica di N, interazione simbiotica tra piante leguminose e batteri N fissatori,prospettive per il miglioramento del processo di fissazione biologica di N; le micorrize e l’assorbimento di fosforo;
6) Crescita riproduttiva: la formazione e lo sviluppo del frutto, ruolo degli ormoni e metodi di ingegneria genetica per migliorare l’allegagione;
Tutti gli argomenti sono trattati facendo riferimento ad esempi di applicazioni biotecnologiche volte al miglioramento della produttività.

Modalità d'esame

Modulo: biotecnologia degli stress abiotici
Modalità d'esame.

L’esame sarà organizzato in due parti.
a) all’inizio di ogni appello i candidati riceveranno una domanda a cui dovranno rispondere per iscritto in 45 minuti. Riguarderà uno gli aspetti propedeutici del corso e potrà prevedrà l’esposizione di schemi generali e la compilazione delle vie metaboliche coinvolte.
b) Fra una scelta di articoli forniti dal docente ogni candidato dovrà sceglierne uno di suo interesse e dare una breve presentazione sulla base di diapositive preparate allo scopo. Durante la presentazione verranno poste domande generali sul programma

Materiale didattico: Gli argomenti trattati nel corso sono difficilmente ritrovati in un libro di testo. Molte parti di interesse sono discusse in:

Buchanan et al. : Biochimica e biologia molecolare delle piante, Zanichelli. Testo di base fondamentale per lo studio della biologia Vegetale.

Salisbury e Ross: Plant Physiology. Blackwell. Un testo di Fisiologia Classica, particolarmente adatto allo studio dei fenotipi.

Nobel: Biophysical plant Ecology. Illustra I fenomeni di base della biologia delle piante con rigore formale e metodologico.

Il Docente renderà disponibili I pdf delle lezioni e una serie di articoli complementari che potranno fare da base ad una preparazione più dettagliata.

NB: IN NESSUN MODO I L TESTO CONTENUTO NELLE DIAPOSITIVE PUO’ ESSERE CONSIDERATO SUFFICIENTE AD UNA PREPARAZIONE COMPLETA E SOSTITUTIVO DEL LIBRO DI TESTO.



Modulo: Fisiologia della produzione
Modalità di esame
L’esame consiste in un colloquio orale sugli argomenti trattati nelle pubblicazioni scientifiche illustrate durante il corso e dovrà accertare le capacità dello studente di valutare e comprendere le applicazioni dell’ingegneria genetica al miglioramento della produttività delle piante agrarie. Le modalità di esame sono le stesse per gli studenti frequentanti e non frequentanti