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Oggetto:
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Interazioni tra piante, microrganismi e ambiente

Oggetto:

Interactions among Plants, Microorganisms and the Environment

Oggetto:

Anno accademico 2022/2023

Codice attività didattica
MFN1202
Docenti
Prof. Silvia Perotto
Dr. Valentina Fiorilli
Corso di studio
[f008-c508] LM in Biologia dell'Ambiente (Classe LM-06)
Anno
2° anno
Periodo
I semestre
Tipologia
Caratterizzante
Crediti/Valenza
7
SSD attività didattica
BIO/01 - botanica generale
Erogazione
Tradizionale
Lingua
Italiano
Frequenza
Facoltativa
Tipologia esame
Scritto ed orale
Prerequisiti

Conoscenza delle caratteristiche generali degli organismi viventi, in particolare procarioti, funghi e organismi vegetali, dell'organizzazione delle molecole biologiche, principi di microscopia.
Conoscenza dell'organizzazione generale delle cellule e dei tessuti vegetali.
Conoscenze di base del metabolismo degli organismi viventi e delle piante.
Nozioni elementari di biologia molecolare.

Knowledge of the general characteristics of living organisms, especially
prokaryotes, fungi and plants, including the organization of biological
molecules, the principles of microscopy.
Knowledge of the general organization of cells and plant tissues.
Basic knowledge of the metabolism of living organisms and plants.
Basics of Molecular Biology
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Sommario insegnamento

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Obiettivi formativi

Il corso si inserisce negli obiettivi generali del corso di laurea magistrale e si propone di fornire agli studenti una panoramica delle principali associazioni piante-microorganismi, che saranno analizzate dal punto di vista evolutivo, ecologico, anatomico, cellulare e molecolare. Alla fine del corso lo studente dovrebbe avere appreso le nozioni e le metodologie per identificare
i) la pianta come nicchia specializzata di comunità microbiche;
ii) le simbiosi e il loro significato ecologico e applicativo, anche in un'ottica di biosostenibilità, e
iii) alcuni dei meccanismi e dei fattori ambientali che influenzano le risposte delle piante a microrganismi benefici e antagonisti. Le lezioni illustreranno delle tecniche “omics” applicate allo studio della biodiversità microbica.

The course aims to provide students with an overview of the main associations between microorganisms and plants, which will be analyzed from the evolutionary, ecological, anatomical, cellular and molecular perspectives.
At the end of the course the student should have learned the concepts and methodologies to identify:
i) the plant as a specialized niche of microbial communities;
ii) the symbiosis and their ecological significance and application, also in terms of biosustainability, and
iii) some of the mechanisms and environmental factors that influence plant responses to beneficial and non beneficial microorganisms.
Lectures will also describe some "omics" approaches to the study of the microbiome.

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Risultati dell'apprendimento attesi

CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE
Al termine del corso lo studente dovrà dimostrare di avere compreso la diversità  delle interazioni pianta-microrganismi per quanto riguarda la natura dei partner, lo sviluppo e la morfologia dell'associazione, gli scambi metabolici, i meccanismi di interazione e il significato ecologico e/o applicativo, in condizioni naturali e alterate.

CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE
Attraverso esercitazioni di laboratorio facoltative, lo studente avrà modo di osservare e intervenire direttamente su alcuni sistemi sperimentali.

AUTONOMIA DI GIUDIZIO
Attraverso la lettura critica e l'esposizione di articoli scientifici, lo studente dovrà dimostrare di aver acquisito capacità nella valutazione, interpretazione e rielaborazione di dati di letteratura

ABILITÀ COMUNICATIVE
Attraverso la presentazione in pubblico, individualmente o in gruppo, dei risultati di una elaborazione su articoli scientifici recenti, lo studente dovrà dimostrare di saper organizzare un discorso in modo chiaro e sintetico, supportandolo con strumenti informatici.

CAPACITA’ DI APPRENDERE
Le conoscenze acquisite rappresentano uno strumento per ulteriori approfondimenti metodologici e di conoscenza sulle interazioni piante-microrganismi e la loro rilevanza negli ambienti naturali e antropici.



KNOWLEDGE AND UNDERSTANDING
The student should acquire knowledge on the diversity of plant-microbe
interactions in natural and altered conditions.

APPLYING KNOWLEDGE AND UNDERSTANDING
Through laboratory practicals, the student has the opportunity to observe
and directly manipulate some experimental systems

JUDGEMENT
Evaluation, interpretation and revision of literature data.

COMMUNICATION SKILLS
The student presents to an audience, individually or in groups, a review
of recent scientific articles.

LEARNING ABILITY
The acquired knowledge represents a tool for further methodological and knowledge studies on plant-microbe interactions and their importance in natural and anthropic environments.

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Programma

Introduzione generale. Le interazioni nel mondo del vivente.
Varietà e terminologia delle relazioni nutrizionali tra piante e microrganismi.
Definizione di simbiosi: simbiosi permanenti e simbiosi cicliche.
La simbiosi come fonte di nuove funzioni: significato ecologico ed evolutivo.

Le simbiosi azotofissatrici. Inquadramento generale e basi biochimiche e dell’azotofissazione. Descrizione delle più importanti associazioni azotofissatrici illustrando per ciascuna di esse le tappe di formazione, il livello di integrazione cellulare, le interazioni metaboliche e gli aspetti ecologici.
- Noduli radicali delle leguminose. Fase extraradicale e intraradicale.
Segnali molecolari scambiati e loro percezione. Processo di organogenesi.
Scambi metabolici. Regolazione genica
- Attinorize. Modalità di infezione. Confronto con la simbiosi nelle leguminose
- Associazioni tra piante e cianobatteri. Spettro tassonomico dell’ospite vegetale. Regolazione del differenziamento del simbionte.

Interazioni piante-funghi. Descrizione delle più importanti associazioni tra organismi fotosintetici e funghi, illustrando per ciascuna di esse le tappe di formazione, i meccanismi di segnalazione, il livello di integrazione cellulare, le interazioni metaboliche e gli aspetti ecologici.
La simbiosi micorrizica. Caratteristiche generali e tipologie micorriziche: ectomicorrize ed endomicorrize (arbuscolari, delle Orchidee, delle Ericales) ed ectoendomicorrize. Aspetti ecologici del wood-wide-web. Il contributo dei progetti di sequenziamento.

Il microbiota vegetale. Concetto di microbiota e microbioma. Importanza delle interazioni con le comunità microbiche: dalla salute umana all'ecologia vegetale. Moderne metodologie per studiare la diversità tassonomica e funzionale delle comunità batteriche e fungine che interagiscono con le piante.

Interazioni piante e ambiente. Interazioni tra piante e ambiente in condizioni di stress ambientale e ruolo dei microrganismi nell'aumento della tolleranza a stress biotici e a biotici.

Lettura, presentazione e discussione di dati di letteratura


General introduction. Biological interactions among living beings.
Diversity and terminology of nutritional relationships between plants and microorganisms. Definition of symbiosis: permanent and cyclical symbioses.
The symbiosis as a source of new functions: ecological and evolutionary significance.

Nitrogen-fixing symbioses. General framework and biochemical basis of nitrogen fixation. Description of the most important nitrogen-fixing associations. For each symbiosis, the steps leading to its formation, the level of cell integration, the metabolic interactions and the ecological aspects are illustrated.
- Legumes root nodules. Extraradical and intraradical stages. Molecular signals exchanged between partners, and their perception. Nodule organogenesis. Metabolic exchanges. Gene regulation
- Actinorhiza. Mode of infection. Comparison with the legume symbiosis.
- Plant-cyanobacteria associations. Taxonomic spectrum of the host plant.
Regulation of the symbiont differentiation.

Plant-Fungus interactions. Description of the most important associations between fungi and photosynthetic organisms. For each symbiosis, the steps leading to its formation, the level of cell integration, the metabolic interactions and the ecological aspects are illustrated.
The mycorrhizal symbiosis. General characteristics and mycorrhizal types: ectomycorrhiza and endomycorrhiza (arbuscular, orchid, ericoid) and ectoendomicorriza. Ecological aspects of the wood-wide-web. The contribution of sequencing projects.

The plant microbiota. Microbiota and microbiome. Importance of interactions with microbial communities: from human health to plant ecology. Modern methods to study the taxonomic and functional diversity of bacterial and fungal communities that interact with plants.

Plant -environment interactions. Interactions between plants and the environment in conditions of environmental stress and the role of microorganisms in increasing tolerance to biotic and biotic stresses.

Reading, presentation and discussion of literature data

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Modalità di insegnamento

Questo insegnamento prevede lezioni frontali e seminari, cui si aggiungono attività di laboratorio e la presentazione di una revisione scientifica da parte degli studenti.

Tutte le lezioni si terranno in presenza. La modalità a distanza (in streaming) potrà essere introdotta su indicazione dell'Ateneo in base alle misure sanitarie relative allo sviluppo della pandemia di COVID-19.

The course includes in-class lectures and seminars and a laboratory experience. Students will also present a review of scientific papers.

All lessons will be delivered in presence. Alternative online teaching (by streaming) may be introduced according to the University recommendations related to the status of the COVID-19 pandemic.

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Modalità di verifica dell'apprendimento

L’apprendimento viene verificato attraverso una prova scritta e un colloquio orale.
PROVA SCRITTA - La prova scritta è costituito da 10 domande (principalmente domande a risposta aperta, con riconoscimento di schemi e immagini). Le domande  intendono valutare le conoscenze acquisite sugli argomenti sul modulo 1, che tratta delle interazioni mutualistiche. Il tempo a disposizione è di circa 75 minuti. 

COLLOQUIO ORALE -Il colloquio orale consiste in una discussione sulle risposte date dallo studente nella prova scritta, e in 1-2 domande sugli argomenti trattati nel modulo 2 sulle interazioni piante-antagonisti e piante-ambiente. Oltre alle conoscenze specifiche sul secondo modulo, il colloquio intende valutare la capacità di ragionamento e il livello di approfondimento della materia. Il voto finale tiene conto della valutazione della prova scritta e del colloquio orale.

La prova d'esame potrà essere svolta a distanza, tramite collegamento video, nei casi e nelle modalità raccomandate dall'Ateneo in base alle misure sanitarie relative allo sviluppo della pandemia di COVID-19.

Verification of learning is carried out through a written test and an oral discussion.

WRITTEN TEST. The written test consists of about 10 questions (mainly open questios, that may include description of schemes and images). These questions aim to verify knowledhe and understanding on the topics of the first module on mutualistic interactions. Duration of the written test is about 75 minutes and may take place on the Moodle platform, also depending on the situation with the covid-19 emergency.

ORAL DISCUSSION. The answers provided by the student in the written test will be discussed in a colloquium. The oral part will focus on the interactions between plant and antagonists and between plant and the environment (module 2). The final score will take into account the evaluation of the written test and of the oral discussion.

Remote examinations may be introduced according to the University recommendations related to the status of the COVID-19 pandemic.

Testi consigliati e bibliografia

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Non essendoci testi specifici, il materiale per la preparazione dell'esame sarà caricato sulla piattaforma Moodle.

As there are no specific textbooks, the material for the exam will be loaded on the Moodle platform



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Orario lezioniV

Nota: Consultare la tabella degli orari pubblicata sull'apposita pagina.

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    Ultimo aggiornamento: 21/09/2022 23:42
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