Scienze Naturali, Scienze dei Sistemi Naturali,
Evoluzione del comportamento animale e dell’uomo

L'insegnamento ha l’obiettivo di illustrare, dal punto di vista ecologico, evolutivo, anatomico, cellulare e molecolare, l'importanza delle simbiosi  nel mondo vegetale e nel mondo animale (in particolare negli artropodi). Saranno descritte le principali interazioni che influenzano la biologia, la fisiologia, l’immunità e il comportamento del sistema-organismo definito come olobionte.

Alla fine del corso lo studente dovrebbe avere appreso le nozioni e le metodologie per identificare le piante e gli artropodi come nicchie specializzate di comunità microbiche, e aver compreso il significato ecologico e applicativo delle simbiosi, anche in un'ottica di biosostenibilità.

CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE
Gli studenti e le studentesse dovranno essere in grado, attraverso le competenze fornite dall'insegnamento, di conoscere la complessità delle relazioni che coinvolgono sia piante che artropodi con i loro diversi partner, con particolare riferimento alla varietà di ruoli e funzioni che i microrganismi possono svolgere nell’ospite.

CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE
Alla fine dell'insegnamento gli studenti e le studentesse saranno in grado di fornire indicazioni applicative legate all'impiego delle interazioni piante-microrganismi e artropodi-microrganismi in contesti naturali e agrari. Attraverso esercitazioni di laboratorio, lo studente avrà modo di osservare e intervenire direttamente su alcuni sistemi sperimentali.

AUTONOMIA DI GIUDIZIO
Al termine dell’insegnamento, gli studenti e le studentesse avranno gli struenti per valutare le più adatte tecniche di gestione delle interazioni biotiche che coinvolgono pante e artropodi in contesti naturali e agroecosistemi, anche attraverso la valutazione, interpretazione e rielaborazione di dati di letteratura

ABILITÀ COMUNICATIVE
Lo studente acquisirà capacità comunicative attraverso la presentazione in pubblico, individualmente o in gruppo, dei risultati di una elaborazione su articoli scientifici recenti utilizzando un appropriato ed aggiornato vocabolario tecnico

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

Modulo 1: Interazioni piante-microrganismi

Le interazioni nel mondo del vivente e la loro rilevanza sui servizi ecosistemici

Le simbiosi come caso specifico di interazione: definizioni, funzioni acquisite, significato ecologico ed evolutivo. Ruolo delle simbiosi trofiche nei cicli biogeochimici.

Studio delle interazioni tra piante e microrganismi: dal rapporto a due al microbiota. Il contributo dei progetti di sequenziamento.

Le simbiosi azotofissatrici. (16h)

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: organismi coinvolti e caratteristiche generali della simbiosi. Segnali molecolari nella fase extraradicale. Processo di organogenesi e colonizzazione della pianta ospite. Azotofissazione e scambi metabolici.
- Attinorize: organismi coinvolti e caratteristiche generali della simbiosi. Confronto con la simbiosi nelle leguminose
- Associazioni piante - cianobatteri. Organismi coinvolti e caratteristiche generali della simbiosi. Confronto con la simbiosi nelle leguminose.

Interazioni tra funghi e organismi vegetali. (24h)

Descrizione delle più importanti associazioni tra organismi fotosintetici e funghi, illustrando per ciascuna di esse gli organismi coinvolti e le caratteristiche generali della simbiosi, le tappe di formazione e i meccanismi di segnalazione, il livello di integrazione cellulare, le interazioni metaboliche e gli aspetti ecologici e applicativi.

- La simbiosi lichenica: i licheni nel monitoraggio ambientale

- Gli endofiti fungini: endofiti nella resistenza a stress
- La simbiosi micorrizica: caratteristiche generali e descrizione in dettaglio delle diverse tipologie di micorrize. Ectomicorrize ed ectoendomicorrize, aspetti ecologici del wood-wide-web. Endomicorrize: micorrize arbuscolari, delle Orchidee, delle Ericales. Interazione tra funghi micorrizici e batteri nel suolo e nella rizosfera. Applicazioni in agricoltura e nel recupero ambientale.

Attività di laboratorio: 8 ore (2 Morfologia; +3 Biologia molecolare; +3 Bioinformatica)

Lettura, presentazione e discussione di dati di letteratura

Modulo 2: Interazioni artropodi-microrganismi

Presentazione del corso e modalità d’esame.

Le simbiosi microbiche nel mondo animale. Importanza dei microrganismi nella biologia e nell’ecologia degli ospiti. Concetti di olobionte e ologenoma.

Varietà e distribuzione delle simbiosi tra diversi taxa di artropodi e microrganismi. Legame tra simbiosi e il successo evolutivo del phylum Arthropoda: influenza dei simbionti sulla colonizzazione di svariate nicchie climatiche, alimentari, geografiche.

Tipologie di interazioni artropode-microrganismo: definizione di simbiosi obbligata e facoltativa.

Simbionti primari, secondari, egoisti e saprofiti. Localizzazione, storia evolutiva, caratteristiche del genoma, funzioni svolte, modalità di invasione dell’ospite e trasmissione nelle diverse categorie. La simbiosi negli artropodi, esempi di sistemi insetto/simbionti.

Interazioni diverse dalla simbiosi tra microrganismi e artropodi: batteri entomopatogeni; agenti patogeni per piante e animali trasmessi da insetti.

Applicazioni legate all’uso di simbionti degli artropodi: definizione di controllo simbiotico. Caratteristiche degli agenti di controllo e passi necessari verso lo sviluppo di protocolli di lotta. Esempi di controllo simbiotico.

Studi applicativi e potenzialità future di controllo, casi studio.

Esercitazioni in laboratorio: Tecniche di ecologia microbica applicate agli artropodi.

Modulo 1: il modulo prevede lezioni frontali e seminari (per un totale di 50 ore), cui si aggiungono attività di laboratorio (8 ore) e la presentazione di una revisione scientifica da parte degli studenti.  

Modulo 2: Il modulo consiste di 40 ore di lezione frontale e 18 ore dedicate ad attività di laboratorio.

Le lezioni saranno svolte in presenza. Modalità didattiche alternative (streaming) potranno essere introdotte a seguito di nuove raccomandazioni di Ateneo. I docenti si avvalgono di presentazioni PowerPoint che sono a disposizione degli studenti.

Modulo 1: La verifica dell'apprendimento relativo al modulo 1 "Interazioni piante-microrganismi" prevede un esame scritto seguito da una discussione orale.
PROVA SCRITTA - La prova scritta è costituito da 10 domande di varie tipologie (principalmente domande a risposta aperta, con eventuale riconoscimento di schemi e immagini). Il tempo a disposizione è di circa 90 minuti.

COLLOQUIO ORALE -Il colloquio orale consiste in una discussione sulle risposte date dallo studente nella prova scritta. Oltre alle conoscenze specifiche, 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. Il voto finale è espresso in 30esimi.

Modulo 2: Al termine delle lezioni frontali i docenti procederanno a una verifica dell'efficacia didattica attraverso domande orali sui principali argomenti svolti, al fine di evidenziare gli eventuali problemi di apprendimento. Il colloquio non ha valore per la valutazione finale, ma è utile allo studente per stimare il proprio grado di apprendimento.

L’esame sarà svolto in forma orale. L'esame inizierà con un argomento a scelta dello studente nell'ambito del programma d'esame, e ha il fine di verificare la capacità di ragionamento e di collegamento tra le conoscenze acquisite. Il voto finale sarà espresso in trentesimi.

Gli esami si svolgeranno in presenza, con la sola eccezione per gli studenti e le studentesse che autodichiarano, in relazione al Covid-19, fragilità personale o positività. Modalità alternative (online) potranno essere introdotte a seguito di nuove raccomandazioni di Ateneo.

Vedi moduli

Articoli scientifici e materiale didattico (presentazioni PowerPoint) fornito dai docenti verranno caricati sulla piattaforma Moodle.