Botanica sistematica con Laboratorio

L'insegnamento si propone di fornire agli studenti del secondo anno gli strumenti per il riconoscimento dei grandi gruppi di organismi tradizionalmente ascritti ai Vegetali con particolare riferimento a procarioti, alghe, funghi, muschi, felci, gimnosperme ed angiosperme e la conoscenza delle ipotesi sulla loro evoluzione e dei ruoli svolti negli ambienti naturali. Tale studio è quindi finalizzato alla comprensione dell' evoluzione naturale delle diverse strutture e del valore adattativi di queste in relazione alla loro funzione. L'insegnamento è integrato dalla parte di laboratorio volta al riconoscimento delle principali entità tassonomiche di importanza sistematica, economica e ambientale.

The course aims to provide students with the tools of the second year for the recognition of the major groups of organisms with special reference to prokariotes, algae, fungi, mosses, ferns, gymnosperms, angiosperms, and the knowledge of the hypotheses on their evolution and roles in natural environments. This study is therefore aimed at understanding the natural evolution of the different structures and of the adaptive value of these in relation to their function. The course is built on the side of the lab once a recognition of the major taxonomic entities of systemic importance, economic and environmental.

Conoscenza delle principali relazioni filogenetiche tra i phyla presentati durante il corso e delle loro peculiarità, morfologiche, fisiologiche ed ecologiche

Knowledge of the phylogenetic relationships among the major phyla presented during the course and their morphological, physiological and ecolological peculiarities

Che cosa è la botanica sistematica: definizione, metodi e finalità. Differenze tra sistematica, tassonomia e nomenclatura. Descrizione dei principali sistemi artificiali (con particolare riferimento al sistema di classificazione di Linneo) ai sistemi naturali e a quelli filogenetici. Principali caratteri sistematici utilizzabili oggigiorno. E' possibile circoscrivere i vegetali? Differenze tra animali e vegetali e organismi con
caratteristiche intermedie. Critiche al concetto linneano dei 3 regni. Evoluzione dei sistemi di classificazione. Classificazione degli esseri viventi in 6 regni secondo lo schema di Cavalier-Smith. Descrizione della cellula procariota e spiegazione delle caratteristiche delle Cyanophyta. Ipotesi dell'origine della cellula eucariote. Procarioti. Descrizione della principali caratteristiche della cellula procariota dal punto di vista morfologico e fisiologico. Riproduzione sessuale e asessuale. Suddivisione in Archibatteri ed Eubatteri. La diversità metabolica dei procarioti:
classificazione in base alle fonti di Carbonio e di energia utilizzate. I batteri autotrofi fototrofi: in che cosa consiste la fotosintesi; vi sono 2 tipi fondamentali di fotosintesi; ruolo dei pigmenti nella fotosintesi. L' apparato fotosintetico nei batteri a fotosintesi anossigenica e ossigenica. Ecologia e posizione evolutiva dei batteri autotrofi fototrofi. I batteri autotrofi chemiolitotrofi: classificazione in gruppi fisiologici in base alle sostanze inorganiche ossidate e ruolo negli ambienti naturali. I batteri eterotrofi chemioorganotrofi: attività respiratoria e fermentativa. Differenti esigenze nutrizionali. La fissazione dell'azoto atmosferico: in che cosa consiste; quali sono gli organismi capaci; la simbiosi tra batteri e le radici delle leguminose. Gruppi biologici di eterotrofi. I batteri come agenti patogeni di piante e animali Ruolo dei batteri in natura nel ciclo della materia. Ciclo del carbonio. Ciclo dell'ossigeno. Ciclo dell'azoto:
batteri decompositori, batteri nitrificanti, batteri denitrificanti, batteri fissatori di azoto atmosferico. Passaggio dalla cellula procariotica a quella eucariotica. Alghe: caratteristiche generali. Tipi di organizzazione del tallo (unicellulari, coloniali, tricali, cladomiali), caratteristiche citologiche e citochimiche con particolare riferimento alla struttura e composizione della parete cellulare, dell' apparato fotosintetico (ultrastruttura e pigmenti fotosintetici) e delle sostanze di riserva . Descrizione del'ultrastruttura del flagelli e della loro importanza a livello tassonomico. Descrizione di organuli cellulari peculiari delle alghe: aptonemi, tricocisti eiettosomi, vacuoli pulsanti, pusule, fisodi, macchia oculare, corpi mucipari). Riproduzione vegetativa, asessuale e sessuale. Differenti tipi di cicli riproduttivi. Distribuzione e ruoli nei differenti ambienti. Utilizzazione delle alghe da parte dell'uomo. Effetti negativi (intossicazioni e morie legate a fioriture algali. Sistematica delle Rodophyta e descrizione delle peculiarità morfologiche, fisiologiche ed ecologiche. Sistematica e descrizione delle peculiarità morfologiche, fisiologiche ed ecologiche di Dinophyta, Chrysophyta, Haptophyta, Xantophyta, Bacillariophyta, Phaeophyta, Cryptophyta, Euglenophyta, Chlorophyta e Charophyta con particolare riferimento a tutti i termini di passaggio dalle alghe verdi alle piante terrestri. Caratteristiche distintive del regno Funghi. Importanza dei funghi in termini quantitativi e qualitativi nei differenti habitat. Evoluzione nel tempo della sistematica dei funghi e degli organismi "fungus-like": classificazioni tradizionali e moderne. Strategie nutrizionali dei funghi: organismi parassiti di piante e animali, uomo compreso, simbionti mutualiste con vegetali (licheni, micorrize) e animali saprotrofi. Importanza dei funghi come organismi mineralizzatori, come agenti di biodeterioramento e nelle applicazioni biotecnologiche.

Viridiplantae. Embriophyta. Colonizzazione delle terre emerse, adattamenti alla vita in ambiente subaereo. Bryobiotina, Crittogame "non vascolari": Bryophyta, classi Bryopsida (Polytrichopsida), Andreaeopsida, Sphagnopsida, Takakiopsida(cenni) (generazione gametofitica, generazione sporofitica, classificazione, metabolismo); Anthocerotophyta e Marchantiophyta (Marchantiopsida, Jungermanniopsida) (generazione gametofitica, generazione sporofitica, classificazione, metabolismo). Ecologia delle "Briofite".

Tracheobiotina. Tracheofite, Crittogame "vascolari": modificazioni morfologico-funzionali per il vantaggio selettivo delle tracheofite in ambiente subaereo. Evoluzione dei tipi di stele. Linee evolutive attuali: Lycophyta (Lycopodiales, Selaginellales, Isoetales). Importanza evolutiva dell'eterosporia e dello sviluppo endosporico del gametofito. Monilophyta: Equisetopsida, Marattiopsida, Polypodiopsida (Polypodiales, Salviniales), Psilotopsida (Psilotales, Ophioglossales) (felci eusporangiate e leptosporangiate, isosporee ed eterosporee).

Spermatofite: affermazione dell'eterosporia, evoluzione dell' ovulo e del seme. Ciclo aplo-diplonte con alternanza di generazione "mascherata". Caratteristiche dell'apparato vegetativo delle Gimnospermae. Linee evolutive delle gimnosperme attualmente viventi: Cycadophyta, Ginkgophyta, Pinophyta, Gnetophyta. Taxaceae (Taxus baccata); Cephalotaxaceae (Cephalotaxus); Podocarpaceae (Podocarpus, Phyllocladus); Sciadopityaceae (Sciadopitys verticillata); Cupressaceae (Taxodiaceae incluse): Juniperus, Cupressus, Chamaecyparis, Thuja, Calocedrus, Cunninghamia lanceolata, Cryptomeria japonica, Sequoiadendron giganteum, Sequoia sempervirens, Metasequoia glyptostroboides,Taxodium(distribuzione, caratteri diagnostici, ecologia ed utilizzo delle specie più importanti). Araucariaceae, Araucaria(distribuzione, caratteri e utilizzo delle specie più importanti); Pinaceae: Abies, Picea, Pseudotsuga, Tsuga, Pinus (P. sylvestris, P. nigra, P. pinea, P. pinaster, P. cembra, P. strobus), Larix, Cedrus (C. atlantica, C. libani, C. deodara) (distribuzione, caratteri diagnostici, ecologia ed utilizzo delle specie più importanti).

Spermatofite: Magnoliophyta (Angiospermae). Radiazione evolutiva delle Angiospermae: duplicazione del genoma; innovazioni dell'apparato vegetativo (legno eteroxilo, morfologia fogliare, habitus erbaceo, ciclo vitale annuo), dell'apparato riproduttivo (fiori ermafroditi a funzione vessillare, stami, ovario e frutto) e dei processi fecondativi (estrema riduzione dei gametofiti, doppia fecondazione-endosperma secondario). Sistematica del gruppo in base al prospetto di classificazione proposto dall' Angiosperm Phylogeny Group (APG) 2003: "famiglie basali" (ANITA grade), clade Magnoliide, Monocotiledoni, Eudicotiledoni. Monocotiledoni: caratteri differenziali rispetto alle Eudicotiledoni. 

Famiglie più importanti delle Eudicotiledoni: Ranunculaceae, Caryophyllaceae, ROSIDI- Fabaceae, Rosaceae, Fagaceae, Brassicaceae, ASTERIDI- Ericaceae, Primulaceae, Lamiaceae, Solanaceae, Apiaceae, Asteraceae (distribuzione, caratteri diagnostici, ecologia ed utilizzo delle specie più importanti). Monocotiledoni: Liliaceae, Orchidaceae, Poaceae(distribuzione, caratteri diagnostici, ecologia ed utilizzo delle specie più importanti). Classificazione delle Angiospermae. Caratteri tassonomici morfologici: strutture riproduttive (fiori ermafroditi e unisessuali, struttura e funzione degli involucri fiorali, androceo, gineceo, infiorescenze, tipi di frutto); strutture vegetative (ciclo vitale, habitus, radici, fusto, foglie). Utilizzo di chiavi dicotomiche per identificazione di campioni.

What is the systematic botany: definition, methods and aims. Differences between systematic, taxonomy and nomenclature. Description of the main artificial (with particular reference to the classification system of Linnaeus), natural and phylogenetic systems. Main characters use today. Differences between animals and plants and organisms with intermediate characteristics. Evolution of classification systems. Prokaryotes. Algae. Distinctive features of the kingdom Fungi. Lichens: the partners

 of the symbiosis. Viridiplantae. Embriophyta. Tracheobiotina.  Tracheophytes, "vascular" cryptogams. Spermatophytae: heterospory achievement,

ovule and seed evolution.

L'insegnamento si articola in 72 ore di didattica frontale e 18 ore di esercitazioni, che prevedono una forte componente interattiva tra docenti e studenti.

The teaching consists of 72 hours of lectures and 18 hours of exercises, which provide a strong interactive component between teachers and students.

L'apprendimento viene verificato in 4 tempi:
attraverso tre esoneri in itinere con  esoneri scritti di massimo 10 domande che vertono sui temi affrontati durante il corso.
In caso di mancato superamento dell'esonero lo studente verrà esaminato sullo stesso programma attraverso un colloquio orale in cui porterà e discuterà anche l'erbario.
Il voto complessivo dell'esame è costituito dalla media aritmetica delle due prove degli esoneri superati e delle parti portate all'orale.
Lo studente può richiedere di sostenere un approfondimento orale aggiuntivo facoltativo a ciascuno degli esoneri.

Il materiale didattico presentato a lezione è disponibile sul sito: http:
//naturali.campusnet.unito.it
I testi base consigliati per il corso sono:
Pasqua, Abbate, Forni. Botanica generale e Biodiversità, Ed. Piccin.
Mauseth, Botanica, Fondamenti di Biologia delle Piante, Edizione Italiana, Nuova Editoriale Grasso.
Speranza-Calzoni, Raven P.H., Evert R.F., Eichorn S.E. (2002), "Biologia delle piante", Zanichelli, Bologna.
Gerola, F. M., 1997 - Biologia vegetale sistematica filogenetica. UTET, Torino (3° ed.).

The course material presented in class is available on the website: http: //naturali.campusnet.unito.it
The recommended basic texts for the course are:
I testi base consigliati per il corso sono:
Pasqua, Abbate, Forni. Botanica generale e Biodiversità, Ed. Piccin.
Mauseth, Botanica, Fondamenti di Biologia delle Piante, Edizione Italiana, Nuova Editoriale Grasso.
Speranza-Calzoni, Raven P.H., Evert R.F., Eichorn S.E. (2002), "Biologia delle piante", Zanichelli, Bologna.
Gerola, F. M., 1997 - Biologia vegetale sistematica filogenetica. UTET, Torino (3° ed.).