Biologia delle interazioni

Oggetto:

Biologia delle interazioni

Oggetto:

Biology of Interactions

Oggetto:

Anno accademico 2013/2014

Codice dell'attività didattica

MFN1485

Docenti

Prof. Alberto ALMA
Prof. Silvia Perotto
Prof. Paola Bonfante

Corso di studi

Laurea Magistrale in Scienze dei Sistemi Naturali (SSN) D.M. 270

Anno

1° anno

Periodo didattico

Primo semestre

Tipologia

Caratterizzante

Crediti/Valenza

SSD dell'attività didattica

AGR/16 - microbiologia agraria
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

Modalità d'esame

Per il modulo di Interazioni nelle piante, l'esame scritto consiste di un domande a risposta multipla e domande aperte. Segue una discussione orale dello scritto.
Per il modulo di Interazioni negli artropodi, l'esame è 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
Conoscenze di base di genetica e di ecologia
Conoscenze di base di biologia molecolare

Oggetto:

Obiettivi formativi

Il campo delle interazioni biologiche è un settore interdisciplinare in attiva evoluzione, che coinvolge aspetti (e quindi competenze) di ecologia, evoluzione, fisiologia, genetica e biologia molecolare.

Il modulo 1 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.

La trattazione richiederà anche l’illustrazione delle tecniche “omics” che stanno dando molti importanti contributi, oltre che accenni ai recenti approcci di biologia dei sistemi.

Il modulo 2 ha l’obiettivo di illustrare l’importanza delle simbiosi nel mondo animale, ed in particolare in uno dei phyla di maggior successo all’interno dei metazoi, vale a dire gli artropodi. Le interazioni che influenzano la biologia, la fisiologia, l’immunità e il comportamento del sistema-organismo definito come olobionte verranno trattate nel dettaglio. Il corso si propone di permettere allo studente di apprendere i) la varietà di ruoli e funzioni che i microrganismi possono svolgere nell’artropode ospite, ii) la complessità delle relazioni che coinvolgono diversi partner microbici all’interno degli artropodi, e iii) le potenzialità applicative legate all’impiego dei microrganismi simbionti per il controllo di patogeni e artropodi dannosi.

Oggetto:

Risultati dell'apprendimento attesi

CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE

Lo studente acquisisce nozioni sulla diversità delle interazioni nelle pianta e negli artropodi in condizioni naturali e alterate.

CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE
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 presenta in pubblico, individualmente o in gruppo, i risultati di una elaborazione su articoli scientifici recenti

Oggetto:

Programma

Modulo 1: Interazioni delle piante

Le interazioni nel mondo del vivente: un continuum di situazioni che solo parzialmente riflettono i concetti classici di mutualismo, commensalismo e parassitismo. 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 importante 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
Lettura, presentazione e discussione di dati di letteratura

Modulo 2: Interazioni negli artropodi

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

La macchina-artropode. 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. Esempi di sistemi insetto/simbionti:Glossina spp., emitteri fitomizi, Drosophila spp. La simbiosi in altri artropodi.

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: le simbiosi nelle zanzare vettrici di agenti malarici; le simbiosi negli insetti vettori di fitoplasmi alla vite e ai fruttiferi; uso dei simbionti dell’ape nella lotta alla peste americana; le simbiosi in Drosophila suzukii.

Conoscenze teoriche propedeutiche alle attività pratiche di laboratorio.

Descrizione