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Biologia delle interazioni - Modulo 1 - Interazioni piante-microrganismi

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Biology of Interactions - Module 1 - plant-microorganisms interactions

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Anno accademico 2023/2024

Codice attività didattica
SVB0159A
Docenti
Silvia Perotto (Titolare)
Valentina Fiorilli (Titolare)
Corso di studio
Laurea Magistrale in Scienze dei Sistemi Naturali (SSN) D.M. 270
Anno
1° anno
Periodo
Primo semestre
Tipologia
Caratterizzante
Crediti/Valenza
6
SSD attività didattica
BIO/01 - botanica generale
Erogazione
Mista
Lingua
Italiano
Frequenza
Facoltativa
Tipologia esame
Scritto ed orale
Tipologia unità didattica
modulo
Insegnamento integrato
Biologia delle interazioni (SVB0159)
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.
Conoscenze di base di genetica e di ecologia.
Conoscenze di base 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.
Basic knowledge of genetics and ecology.
Basic knowledge of molecular biology.
Propedeutico a

Modulo 2

Module 2
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Sommario insegnamento

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Obiettivi formativi

Il modulo 1 "Interazioni piante-microrganismi" si propone di fornire agli studenti una panoramica delle principali associazioni piante-microorganismi, che saranno analizzate dal punto di vista ecologico, evolutivo, 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. Le lezioni illustreranno delle tecniche “omics”, oltre che accenni ai recenti approcci di biologia dei sistemi.

Module 1 "Plant-Microbe Interactions" aims to provide students with an overview of the main plant-microbe associations, which will be analyzed from the ecological, evolutionary, anatomical, cellular and molecular point of view. 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 ecological significance and applications of symbioses, 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 illustrate some "omics" techniques, as well as recent approaches of systems biology.

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Risultati dell'apprendimento attesi

CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE
Lo studente potrà acquisire nozioni sulla diversità delle interazioni nelle pianta in condizioni naturali e alterate.

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 in contesti naturali e agrari. Attraverso esercitazioni di laboratorio, lo studente ha modo di osservare e intervenire direttamente su alcuni sistemi sperimentali.

AUTONOMIA DI GIUDIZIO
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

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

At the end of the course the students will be able to provide useful information related to the use of plant-microbe interactions in natural and agricultural ecosystems.Through laboratory practicals, the student will have the opportunity to observe and directly manipulate some experimental systems

JUDGEMENT
Evaluation, interpretation and revision of literature data.

COMMUNICATION SKILLS
The student wittl acquire communication skills by presenting 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. (6h)

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: 10 ore

Lettura, presentazione e discussione di dati di letteratura


General introduction.

Biological interactions among living beings and their relevance to ecosystem services.

Symbioses as a specific case of interactions: definitions, acquired functions, ecological and evolutionary significance. Role of trophic symbioses in biogeochemical cycles.

Study of interactions between plants and microorganisms: from the pairwise relationship to the microbiota. The contribution of sequencing projects.

Nitrogen-fixing symbioses. (16h)

General background and biochemical and nitrogen-fixing bases.

Description of the most important nitrogen-fixing associations illustrating for each the stages of formation, level of cellular integration, metabolic interactions, and ecological aspects.

- Legumes root nodules: organisms involved and general characteristics of symbiosis.

Molecular signals in the extraradical phase. Organogenesis process and colonization of the host plant. Nitrogen fixation and metabolic exchanges.

- Actinorhiza: organisms involved and general characteristics of symbiosis. Comparison with symbiosis in leguminous plants.

- Plant-cyanobacteria associations. Organisms involved and general characteristics of symbiosis. Comparison with symbiosis in leguminous plants.

Interactions between fungi and plant organisms. (24h)

Description of the most important associations between photosynthetic organisms and fungi, explaining for each the organisms involved and general characteristics of symbiosis, stages of formation and signaling mechanisms, level of cellular integration, metabolic interactions, and ecological and application aspects.

- Symbiosis in lichens: lichens in environmental monitoring

- Fungal endophytes: endophytes in stress resistance

- Mycorrhizal symbiosis: general characteristics and detailed description of different types of mycorrhizae. Ectomycorrhizae and ectoendomycorrhizae, ecological aspects of wood-wide-web. Endomycorrhizae: arbuscular mycorrhizae, of Orchids, Ericales. Interaction between mycorrhizal fungi and bacteria in the soil and rhizosphere. Applications in agriculture and environmental restoration.

Laboratory activities: 10 hours.

Reading, presentation and discussion of literature data

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Modalità di insegnamento

Questo insegnamento prevede lezioni frontali e seminari (per un totale di 50 ore), cui si aggiungono attività di laboratorio (10 ore) e la presentazione di una revisione scientifica da parte degli studenti.

The course includes in-class lectures and seminars (50 hours) and a laboratory (10 hours) experience. Students will also present a review of scientific papers.

 

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Modalità di verifica dell'apprendimento

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.

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 90 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.

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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    Ultimo aggiornamento: 09/10/2023 19:20
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