Phytopathological biotechnology (2004/2005)

Course partially running

Course code
4S00700
Name of lecturer
Annalisa Polverari
Number of ECTS credits allocated
6
Academic sector
AGR/12 - PLANT PATHOLOGY
Language of instruction
Italian
Period
Second semester dal Mar 1, 2005 al Jun 10, 2005.

Lesson timetable

Second semester
Day Time Type Place Note
Tuesday 11:00 AM - 1:00 PM lesson Lecture Hall H  
Wednesday 11:00 AM - 1:00 PM lesson Lecture Hall H  
Thursday 11:00 AM - 1:00 PM lesson Lecture Hall H  

Learning outcomes

Lo studente acquisirà un quadro delle problematiche della difesa fitopatologica, con brevi cenni di biologia ed epidemiologia di alcuni patogeni delle piante e delle principali modalità di diagnosi e di controllo.
Acquisirà invece una conoscenza più approfondita dei meccanismi molecolari della patogenicità e virulenza e della interazione ospite-patogeno, con particolare riferimento alla resistenza delle piante verso i fitopatogeni e alle applicazioni biotecnologiche inerenti.

Syllabus

Generalità
• Generalità sulle malattie delle piante; concetto di malattia, terminologia fitopatologica. Descrizione degli agenti fitopatogeni (funghi, batteri, fitoplasmi, virus e viroidi), strategie nutrizionali e cicli di sviluppo dei patogeni parassiti. Sintomatologia.
• Diagnostica fitopatologica con mezzi convenzionali, sierologici e molecolari.
• Cenni di epidemiologia. Controllo e gestione delle malattie delle piante.

Meccanismi molecolari della patogenicità e virulenza
• Funghi fitopatogeni: strategie di infezione e fattori di virulenza. Cicli di sviluppo di Plasmopara viticola, Uncinula necator, Venturia inaequalis, Botrytis cinerea, Puccinia graminis.
• Batteri fitopatogeni: fattori di virulenza; funzione e regolazione dei geni hrp e dei geni avr. Ciclo di sviluppo di Erwinia amylovora, Pseudomonas syringae.
• Virus fitopatogeni: elementi del processo di replicazione, assemblaggio, movimento delle particelle virali all’interno della pianta. Espressione di geni virali in virus a ssRNA. Esempi: Virus del Mosaico del Tabacco (TMV), Virus Y della Patata (PVY). Cenni alle modalita’ di replicazione di fitovirus a DNA. Modalità di trasmissione: vettori. Virus satelliti ed RNA satelliti. Impiego dei virus come vettori di espressione genica e per la presentazione di peptidi eterologhi.
• Cenni ai processi patogenetici di fitoplasmi e viroidi: processo infettivo, epidemiologia.

L’ interazione ospite-patogeno e la resistenza delle piante alle malattie
• Le basi molecolari della specificità e della gamma ospiti; compatibilità e incompatibilità. Resistenza “non-ospite” e resistenza “razza-specifica”.
• Il riconoscimento pianta-patogeno: modello elicitore-recettore, modello “di guardia”. Struttura, funzione ed evoluzione dei geni di resistenza. Fattori di avirulenza ed effettori di virulenza dei patogeni.
• La trasduzione dei segnali: attivazione di risposte di difesa precoci; specie reattive dell’ossigeno, ruolo di ossido nitrico, acido salicilico, acido jasmonico, etilene. Interazione di segnali.
• Attivazione di resistenze e geni di difesa. Proteine di patogenesi. Modulazione genica associata alla resistenza e alla suscettibilità. Silenziamento genico come meccanismo di resistenza nei confronti delle virosi.
• Risposte sistemiche: Systemic Acquired Resistance (SAR); Induced Systemic Resistence (ISR); Systemic Wound Response; emissione di composti organici volatili (VOCs).

Approcci biotecnologici per l’ottenimento di piante resistenti ai patogeni e insetti
• Trasferimento ed espressione di geni di difesa di origine vegetale; ingegnerizzazione della resistenza ipersensibile e della SAR. Identificazione e impiego di geni di resistenza durevole.
• Trasferimento di geni da altri organismi: peptidi antibatterici; tossine, espressione in pianta di anticorpi (“Plantibodies”).
• Trasferimento di geni derivati dal patogeno: meccanismi della resistenza patogeno-derivata nelle piante transgeniche resistenti ai virus.
Considerazioni e risultati sperimentali sui rischi connessi alla diffusione di piante transgeniche resistenti alle malattie.


Attività di laboratorio
Osservazione di sintomi. Isolamento dei patogeni fungini in coltura artificiale; osservazione al microscopio ed identificazione di strutture fungine. Test di patogenicità di isolati batterici. Test di inoculo di piante indicatrici per la diagnosi virale. Test sierologici per l’identificazione di virus fitopatogeni: il metodo E.L.I.S.A. Applicazione della PCR alla diagnosi di fitopatogeni.

Assessment methods and criteria

Colloquio orale.

Teaching aids

Documents

Studying