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.

Module 1: Final grade for the module 1 "Interactions in plants" will be determined through a written test, followed by an oral discussion.
WRITTEN TEST. The written test will consist of about 10 questions (mainly open questions, that may include identification of schemes and images). The normal duration of the test is 85 minutes.

ORAL DISCUSSION. The answers provided by the student in the written test will be discussed in a colloquium. The final score will take into account the evaluation of the written test and of the oral discussion. The final mark is expressed on a scale of 30.

Module 2: At the end of the lectures the teachers will conduct a test of the teaching efficacy through oral questions on the main subjects considered in order to highlight any learning problems. The interview has no value for the final evaluation, but it is helpful to the student to estimate the learning level.

The final exam will be an oral interview. The interview will be started by presenting a topic of the student's choice within the exam program. The interview aims to verify the capacity of reasoning and connecting the knowledge acquired.The final score will be expressed out of thirty.

Exams will be held in person.

Vedi moduli

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