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Interazioni tra piante, microrganismi e ambiente

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Interactions among Plants, Microorganisms and the Environment

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Anno accademico 2016/2017

Codice dell'attività didattica
MFN1202
Docenti
Prof. Paola Bonfante
Prof. Silvia Perotto
Corso di studi
[f008-c508] LM in Biologia dell'Ambiente (Classe LM-06)
Anno
2° anno
Periodo didattico
I semestre
Tipologia
Caratterizzante
Crediti/Valenza
7
SSD dell'attività didattica
BIO/01 - botanica generale
Modalità di erogazione
Tradizionale
Lingua di insegnamento
Italiano
Modalità di frequenza
Lezioni facoltative e esercitazioni obbligatorie
Tipologia d'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 del corso

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Obiettivi formativi

Il corso si propone di fornire agli studenti una panoramica delle principali associazioni piante-microorganismi,e di come esse costituiscano dei particolari "microbiomi" che saranno analizzati 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 non.

The course aims to provide students with an overview of the main associations between microorganisms and plants, and how they represent specific "microbiomes" which will be analyzed from
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.

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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.

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.

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Modalità di insegnamento

Tradizionale

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Modalità di verifica dell'apprendimento

L’apprendimento viene verificato attraverso un esame scritto e un colloquio orale. ESAME SCRITTO - L'esame scritto è costituito da circa 20 domande di varie tipologie (domande a risposta multipla e domande a risposta aperta, riconoscimento di schemi e/o possibile richiesta di disegni schematici). Le domande ricoprono tutti gli argomenti sul modulo 1, che tratta delle interazioni mutualistiche. Alle domande aperte viene attribuito un punteggio maggiori  in quanto permettono di verificare, oltre all’acquisizione di conoscenze specifiche, la chiarezza espositiva e la capacità di sintesi. Il tempo a disposizione è di 1 ora

COLLOQUIO ORALE -Il colloquio orale consiste in una discussione sulle risposte dello studente nella prova scritta e in 1-2 domande sugli argomenti trattati nel modulo sulle interazioni piante-antagonisti e piante-ambiente.

Il voto finale è la media tra la valutazione della prova scritta e del colloquio orale.

The written exam, with multiple choice questions and open-ended questions, refers to the part of mutualistic interactions. The oral part focuses on the interactions between plant and antagonists and between plant and the environment.

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Programma

MODULO 1
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 all’origine della cellula eucariote.
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
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.
Concetto di microbioma e 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.

MODULO 2
Interazioni tra piante e organismi antagonisti (predatori e patogeni).
Interazioni tra piante e ambiente, con particolare riferimento al ruolo del microbioma vegetale.
Lettura, presentazione e discussione di dati di letteratura.

MODULE 1
Biological interactions among living beings. Diversity and terminology of
nutritional relationships between plants and microorganisms. Definition
of symbiosis: permanent and cyclical symbioses. The symbiosis at the
origin of the eukaryotic cell.
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.
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 “microbiome” concept and the 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.

MODULE 2
Interactions between plants and antagonistic organisms (predators and
pathogens).
Interactions between plants and the environment, with particular
reference to the role of the plant microbiome.
Reading, presentation and discussion of literature data.

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Testi consigliati e bibliografia

Il materiale didattico presentato a lezione è reso disponibile sul sito internet.

The course material presented in class is made available on the website.

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Orario lezioni

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

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Ultimo aggiornamento: 15/06/2016 11:54
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