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Tecniche meta-omiche applicate alle comunità microbiche

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Meta-omics approaches applied to microbial communities

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Anno accademico 2023/2024

Codice attività didattica
SVB0244A
Docente
Mariangela Girlanda
Corso di studio
[f008-c508] LM in Biologia dell'Ambiente (Classe LM-06)
Anno
1° anno
Periodo
II semestre
Tipologia
Affine o integrativo
Crediti/Valenza
2
SSD attività didattica
BIO/03 - botanica ambientale e applicata
Erogazione
Tradizionale
Lingua
Italiano
Frequenza
Lezioni facoltative e esercitazioni obbligatorie
Tipologia esame
Scritto
Tipologia unità didattica
modulo
Insegnamento integrato
Tecniche biomolecolari applicate all'ambiente (SVB0244)
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Sommario insegnamento

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Obiettivi formativi

L'insegnamento concorre alla realizzazione degli obiettivi formativi del Corso di Laurea in Biologia dell’Ambiente, fornendo conoscenze teoriche e pratiche per l’individuazione, identificazione e caratterizzazione di microrganismi (con particolare riferimento ai funghi) in ambienti naturali ed artificiali tramite approcci molecolari coltura-indipendenti. L’insegnamento contribuisce pertanto allo sviluppo della capacità del Biologo Ambientale di individuare e valutare le risorse biologiche nei sistemi ambientali naturali e antropizzati, diagnosticare e prevenire le alterazioni ambientali di origine naturale e antropica, nonché predisporre piani sperimentali per la rilevazione di componenti biotiche e per il monitoraggio ambientale.

The teaching contributes to the implementation of the educational objectives of the Degree Course in Environmental Biology, providing theoretical and practical knowledge for the detection, identification and characterization of microorganisms (with particular reference to fungi) in natural and artificial environments through molecular culture-independent approaches. The teaching therefore contributes to the development of the Environmental Biologist's ability to identify and to evaluate biological resources in natural and anthropized environmental systems, to diagnose and to prevent environmental alterations of natural and anthropic origin, as well as to prepare experimental plans for the detection of biotic components and for environmental monitoring.

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Risultati dell'apprendimento attesi

Capacità di apprendimento

Lo studente / la studentessa dovrà essere in grado di recepire le specificità dell’applicazione delle tecniche biomolecolari alla descrizione delle comunità microbiche.

Conoscenza e capacità di comprensione
Lo studente / la studentessa dovrà acquisire competenze teoriche e operative in merito a
- differenze tra approcci coltura-dipendenti e -indipendenti per la descrizione della diversità microbica nell’ambiente
- metodi di campionamento per l’analisi del microbiota in matrici ambientali
- allestimento di librerie di ampliconi destinate al sequenziamento ad alta resa
- analisi di sequenze singole o multiple di marcatori tassonomici e geni funzionali

Capacità di applicare conoscenza e comprensione
- Capacità di rilevare la presenza microbica nell’ambiente tramite idoneo campionamento
- Capacità di applicare i principi dell'identificazione molecolare
- Capacità di integrare le conoscenze e le capacità acquisite con il corso con quelle ottenute da altri insegnamenti

Autonomia di giudizio
- Capacità di interpretazione e
- Capacità di valutazione critica
dei risultati di analisi meta-omiche applicate ai microrganismi

Abilità comunicative
Capacità di presentare gli argomenti oggetti del modulo tramite l'utilizzo della terminologia appropriata

Learning ability
The student will have to understand the specificities of the application of biomolecular techniques to the description of microbial communities.

Knowledge and understanding
The student will have to acquire theoretical and operational skills in relation to
- differences between culture-dependent and -independent approaches to the description of microbial diversity in the environment
- sampling methods for the analysis of the microbiota in environmental matrices
- preparation of amplicon libraries intended for high-throughput sequencing
- analysis of single or multiple sequences of taxonomic markers and functional genes

Ability to apply knowledge and understanding
- Ability to detect the microbial presence in the environment through suitable sampling
- Ability to apply the principles of molecular identification
- Ability to integrate the knowledge and skills acquired with the teaching with those obtained from other teachings

Autonomy of judgement
- Interpretation skills and
- Critical evaluation skills
of the results of meta-omics analyses applied to microorganisms

Communication skills
Ability to present the topics of the module using appropriate terminology

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Programma

Analisi di metabarcoding delle comunità microbiche: per la parte metodologica (pipeline bioinformatica) si rimanda a quanto specificato nella scheda del modulo di Tecniche applicate alla zoologia.

Parte specifica del modulo:
Principi di campionamento per l’analisi delle comunità microbiche.
Marcatori molecolari utilizzati per l’identificazione dei microrganismi. Banche dati di riferimento.
Uso dei dati di metabarcoding per l’analisi dei network di associazione.
Altri approcci meta-omici: metagenomica, metatrascrittomica, metaproteomica.
Esempi di applicazione degli approcci meta-omici alla descrizione della diversità sistematica e funzionale dei microrganismi nell’ambiente (con particolare riferimento ai funghi). Il microbiota di piante e animali. Le comunità microbiche nelle diverse matrici (aria, acqua, suolo, materiali artificiali) in ambienti naturali e antropizzati. Biogeografia microbica.

Metabarcoding analysis of microbial communities:

for the methodological part (bioinformatics pipeline) please refer to what is specified in the Techniques applied to zoology module sheet.

Specific part of the module:

Sampling principles for the analysis of microbial communities.

Molecular markers used for the identification of microorganisms. Reference databases.

Use of metabarcoding data for the analysis of association networks.

Other meta-omics approaches: metagenomics, metatranscriptomics, metaproteomics.

Examples of application of meta-omics approaches to the description of the systematic and functional diversity of microorganisms in the environment (with particular reference to fungi). The microbiota of plants and animals. Microbial communities in different matrices (air, water, soil, artificial materials) in natural and anthropized environments. Microbial biogeography.

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Modalità di insegnamento

Tutte le lezioni (16 ore) si terranno in presenza. Le lezioni comprenderanno un’esercitazione in aula con pc proprio.

 

All lessons (16 hours) will be held in person. The lessons will include a classroom exercise with your own PC.

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Modalità di verifica dell'apprendimento

L’esame si svolgerà in forma scritta: lo studente verrà valutato mediante 3 domande a risposta aperta; la durata della prova scritta sarà di 60 minuti. Il punteggio massimo è 30/30, ogni domanda ha ugual peso (10/30). L'esame viene considerato superato con votazione ≥ 18/30. Prove eseguite in maniera particolarmente efficace vengono premiate con la lode.
Gli studenti con DSA sono invitati a prendere contatto con la docente per concordare idonee modalità d'esame.

The exam will take place in written form: the student will be assessed using 3 open questions; the duration of the written test will be 60 minutes. The maximum score is 30/30, each question has equal weight (10/30). The exam is considered passed with a score of ≥ 18/30. Tests performed in a particularly effective manner are rewarded with honors.
Students with specific learning disorders are invited to contact the teacher to agree on suitable exam methods.

Testi consigliati e bibliografia

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Il materiale didattico (slides, articoli scientifici e ulteriore materiale) sarà disponibile sulla piattaforma Moodle.

 

The teaching material (slides, scientific articles and further material) will be available on the Moodle platform.



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Ultimo aggiornamento: 11/10/2023 15:11
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