Obiettivi Formativi

Il corso si propone di fornire conoscenze dettagliate relative a: 1) interazioni tra le piante e i fattori biotici e abiotici in grado di condizionare la produttività; 2) basi fisiologiche che inducono la mortalità delle piante, su scala globale, in conseguenza ai cambiamenti climatici e le conseguenze ecologiche di tale evento; 3) biosintesi e regolazione dei prodotti del metabolismo secondario delle piante di interesse per il settore terziario; 4) biotecnologia vegetale; 5) meccanismi molecolari di risposta della pianta a segnali endogeni ed esogeni al fine di ampliare e approfondire le conoscenze di base biologia molecolare e genetica vegetale. In accordo ai descrittori di Dublino, gli studenti saranno invitati ad elaborare ipotesi di ricerca, anche interdisciplinari, nonché a discutere e trarre possibili conclusioni dai risultati di ricerca pubblicati su riviste scientifiche internazionali relativi ad argomenti trattati durante il corso nonché dai dati registrati dagli stessi studenti durante le esercitazioni.

Learning Goals

The course aims to provide detailed knowledge of: 1) the interactions among plants and different biotic and abiotic factors affecting their productivity; 2) physiological bases of the mechanisms of tree mortality, in response to climate changes, and corresponding ecological consequences; 3) biosynthesis and regulation of secondary metabolites of interest for industries; 4) plant biotechnology; 5) molecular mechanisms of plant responses to endogenous and exogenous signals in order to improve the knowledge of plant molecular biology and gene expression. According to the Dublin descriptors, the students will be encouraged to develop research hypotheses, also interdisciplinary, as well as to discuss literature data and data as recorded during the practice lessons.

Metodi didattici

Il corso comprende una parte teorica che sarà svolta attraverso lezioni frontali, in cui i diversi argomenti verranno trattati con l'ausilio della proiezione di figure e diagrammi, e una parte pratica (di laboratorio) in cui gli studenti potranno svolgere dei protocolli sperimentali relati agli argomento trattati durante il corso.

Teaching Methods

The theoretical part of the course will consists in lectures with projection of pictures and diagrams. In the practice lessons, students will perform an experimental protocols, related to the coursework

Prerequisiti

Gli studenti devono possedere padronanza degli argomenti di base di fisiologia e biochimica vegetale quali il trasporto di membrana, l'ecologia dell'acqua, la nutrizione minerale, il processo fotosintetico, la traslocazione floematica, i fitormoni

Prerequisites

Students has adequate knowledge of plant biochemistry and physiology (i.e. membrane transport, water transport, mineral nutrition, photosynthetic process, phloem translocation, phytohormones)

Verifiche dell'apprendimento

esame orale

Assessment

examination

Programma del Corso

Fattori biotici e abiotici che influenzano la produttività e la stessa sopravvivenza delle piante: acclimatazione e adattamento. Stress da carenza e eccesso di acqua (i.e. stress da carenza di O2); Stress ossidativi; stress da alte e basse temperature; stress da sali minerali, metalli pesanti e fitorisanamento; interazioni biotiche (simbiosi e patogenesi). Cambiamenti climatici, meccanismi responsabili della mortalità delle piante e conseguenze ecologiche; bilancio idrico delle piante; ripartizione delle resistenze idrauliche e loro implicazioni nel trasporto dellacqua e nel continuum suolo-pianta-atmosfera; aquaporine: struttura e rilevanza nel trasporto di acqua e soluti. Embolia xilematica e meccanismi di regolazione della conduttanza idraulica della pianta e dei suoi organi. Misura della resistenza idraulica di radici, fusti e foglie. Prodotti vegetali di origine secondaria: biosintesi e accumulo dei metaboliti secondari. I metaboliti secondari utili nella cura delle malattie, come integratori alimentari e deterrenti nella lotta ai patogeni. Biotecnologie vegetali: tecniche di trasformazione degli organismi vegetali (prodotti transgenici, cisgenici e intragenici); genome editing; colture in vitro di cellule e tessuti vegetali e micropropagazione. Evoluzione nello sviluppo della trasformazione dei plastidi. Piante geneticamente trasformate: caratteri inseriti e effetti pleiotropici. Normative sugli OGM. Crescita e sviluppo della pianta: embriogenesi, crescita vegetativa e organogenesi, struttura e accrescimento della parte vegetale, senescenza e morte cellulare Ritmi circadiani e fotoperiodismo: caratteristiche e regolazione. Il controllo della fioritura e linduzione fiorale Fotorecettori della luce: fitocromi, fototropine, criptocromi, zeitlupe, OCP, zeaxantina, recettori dei raggi UB e loro risposte Regolazione della trasduzione del segnale: recettori, secondi messaggeri e vie di trasduzione del segnale; percezione dei segnali ambientali e relativi meccanismi di risposta

Course Syllabus

Environmental and biotic interactions influencing the plant productivity: acclimatation and adaptation. Water deficit, flooding, oxidative stress, chilling, freezing and heat stress, salt stress, salinity and heavy metals stress, fitoremediation, biotic interactions (beneficial and pathogens). Ongoing climate changes, trees death and ecological consequences; water balance of plants; hydraulic resistance partitioning and its relevance in water transport in the continuum soil-plant- atmosphere. Aquaporins: role on water and solute transport. Xylem embolism and regulation of plant hydraulic conductance Measurement of hydraulic resistance of root, shoot and leaf. Secondary metabolites: biosynthesis and storage; secondary metabolites used in medicine, as food supplements and as deterrent against pathogens Plant biotechnology: techniques of plant breeding; genome editing; in vitro culture and micropropagation. Advances in plastid transformations. Advances in plant breeding: success and pleiotropic effects. GMO legislation Plant development: embryogenesis, vegetative growth, organogenesis, Cell walls: structure and expansion of the cell wall; senescence and cell death. Circadian rhythms and photoperiodism: features and regulation The control of flowering and floral development Signals from sunlight: plant photoreceptors (phytochromes, photropins, cryptochromes, zeitlupe, OCP, zeaxantin, UV photoreceptors) and their responses. Signal transduction: receptors, second messengers and signal transduction pathways; signals and mechanisms involved in plants movements.