Fisiologia della produzione e dello stress (2017/2018)

Codice insegnamento
4S02782
Docenti
Roberto Bassi, Tiziana Pandolfini
Coordinatore
Roberto Bassi
crediti
6
Settore disciplinare
BIO/04 - FISIOLOGIA VEGETALE
Lingua di erogazione
Italiano
Periodo
I sem. dal 2-ott-2017 al 31-gen-2018.

Orario lezioni

Vai all'orario delle lezioni

Obiettivi formativi

Modulo: Biotecnologie e Stress abiotici

Obiettivi formativi:
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.

Parole chiave: ecofisiologia, fisiologia della produzione vegetale, biofisica, genetica molecolare.

Modulo Fisiologia della produzione
Obiettivi
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.

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.

Testi di riferimento
Autore Titolo Casa editrice Anno ISBN Note
B.B. Buchanan, W. Gruissem & R.L. Jones Biochemistry & Molecular Biology of Plants American Society of Plant Physiology 2000 0-943088
Taiz L. Zeiger E. Elementi di Fisiologia Vegetale Piccin 2013

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.

Opinione studenti frequentanti - 2017/2018