85861 - CHIMICA E BIOCHIMICA DELLA NUTRIZIONE DELLE PIANTE

Conoscenze e abilità da conseguire

Gli studenti al termine dell’insegnamento sono a conoscenza dei principali processi di tipo chimico e biochimico che presiedono all’assorbimento degli elementi nutritivi dal suolo, e che hanno come sede naturale l’interfaccia suolo radice. Sono in grado di interpretare le connessioni esistenti tra attività radicale, mobilizzazione e assorbimento di elementi nutritivi. Sono a conoscenza degli aspetti relativi al metabolismo dei principali elementi nutritivi a livello cellulare. La profonda conoscenza di questi processi rappresenta una base scientifica indispensabile per una gestione efficiente della nutrizione vegetale in ambito agricolo.

Contenuti

A) Prerequisiti

L'insegnamento rappresenta la prosecuzione di un percorso formativo cominciato nei Corsi di Studio Triennali al termine dei quali gli studenti debbono aver acquisito conoscenze relative a:

-proprietà chimiche, fisiche e biologiche del suolo;

-principali trasformazioni cui sottostanno gli elementi nutritivi nel suolo;

-conoscenza della biologia e biochimica vegetale.

Gli insegnamenti di riferimento sono quelli di chimica del suolo, biochimica agraria, fertilità del suolo, microbiologia agraria e biologia vegetale.

B) Unità didattiche

1. Gli elementi nutritivi nel suolo e la loro disponibilità (Totale unità didattica 8 ore)

1.1 Gli elementi nutritivi e trasporto a breve distanza

Classificazione degli elementi nutritivi e i criteri che ne stabiliscono l'essenzialità. Nutrienti Use Efficiency (NUE), proprietà dell'assorbimento radicale ionico, trasporto elementi nutritivi a breve distanza, apoplasto, simplasto, meccanismo di trasporto attraverso le membrane biologiche.

1.2 Disponibilità elementi nutritivi nel suolo

Mobilità elementi nutritivi nel suolo, fattori che ne determinano la mobilità, sviluppo radicale e localizzazione nutrienti, processi di formazione della rizosfera.

Conoscenze acquisite nell'unità didattica 1:

• Conosce i principali processi che stanno alla base dell'assorbimento e del trasporto degli elementi nutritivi dal suolo alle radici.
• Conosce i principali fattori che influenzano la disponibilità e ela mobilità degli elementi nutritivi nel suolo.

2. Proprietà chimiche e biologiche della rizosfera (Totale unità didattica 7 ore)

2.1 La Rizosfera

Processi di formazione della rizosfera, le secrezioni radicali, i gradienti rizosferici, proprietà chimiche della rizosfera, forme azotate e pH rizosefrico, potenziale redox nella rizosfera

Conoscenze acquisite nell'unità didattica 2:

• Conosce le caratteristiche chimiche fisiche e biologiche della rizosfera .
• Conosce i principali fattori che influenzano al formazione e le proprietà del suolo rizosferico.

3. La nutrizione azotata (Totale unità didattica 7 ore)

3.1 Assorbimento del nitrato

Azoto nel sistema suolo pianta, assorbimento radicale del nitrato, sistemi ad alta e bassa affinità,

3.2 Assorbimento dell'ammonio

Assorbimento cellulare ammonio, sistemi a bassa e alta affinità

3.3 Assimilazione nitrato e ammonio

Maccanismi cellulari di assimilazione del nitrato e dell'ammonio, assimilazione dell'azoto e metabolismo del carbonio

Conoscenze acquisite nell'unità didattica 3:

• Conosce i principali meccanismi di assorbimento di nitrato e ammonio a livello radicale.
• Conosce i principali meccanismi di assimilazione dell'azoto a livello cellulare

4. La nutrizione fosfatica (Totale unità didattica 7 ore)

3.1 Assorbimento del fosfato

Fosforo nel sistema suolo pianta, assorbimento radicale del fosfato, caratteristiche dei trasportatori di membrana.

3.2 Meccanismi di adattamento alla carenza del fosfato

Strategie di mobilizzazione del fosfato nella rizosfera, formazione di cluster roots, secrezioni radicali e carenza del fosfato, adattamento del metabolismo cellulare e carenza del fosfato

Conoscenze acquisite nell'unità didattica 4:

• Conosce i principali meccanismi dell'assorbimento radicale del fosfato;
• Conosce i principali meccanismi di adattamento alla carenza del fosfato nel suolo.

5. La nutrizione ferrica (Totale unità didattica 7 ore)

Il ferro nel sistema suolo pianta.

5.1 Strategia 1 di assorbimento del ferro

Acidificazione della rizosfera, ferro reduttasi, adattamenti metabolici cellulari alla carenza del ferro, espressione dei trasportatori di membrana, essudazione radicale di carbossilati e acidi organici

5.2 Strategia 2 di assorbimento del ferro

Metabolismo cellulare graminacee e produzione di fitosiderofori, struttura e proprietà chimiche fitosiderofori, espressione trasportatori di membrana.

Conoscenze acquisite nell'unità didattica 5:

• Conosce i principali meccanismi dell'assorbimento radicale del ferro;

• Conosce i principali meccanismi di adattamento alla carenza del ferro nel suolo.

6. Attività Didattiche di Supporto (Totale unità didattica 24 ore)

Attività di laboratorio (l'attività sarà svolta mediante l'organizzazione di turni)

Le attività laboratoriali s'incentrano sulla determinazione di alcuni dei principali elementi nutritivi presenti nel suolo. Al termine dell'unità di esercitazione gli studenti sono invitati a stendere una breve relazione.

Attività di consolidamento delle competenze

Questa parte dell'insegnamento sarà dedicata a consolidare le conoscenze somministrate, dando particolare attenzione alle esigenze via via rappresentate dagli studenti, e mediante l'organizzazione di seminari su argomenti specifici.

Testi/Bibliografia

Slides presentate durante le lezioni. Appunti dalle lezioni

Parti di testi messi a disposizione dal docente.

Mineral Nutrition of Higher Plants – testo eventualmente consultabile presso il docente (Marschner's – Edited by Petra Marschner - Accademic Press).

Metodi didattici

Il corso si suddivide in due parti:

1) Didattica frontale: attraverso la somministrazione delle unità didattiche in aula lo studente acquisisce le conoscenze necessarie alla comprensione dei processi di natura chimica e biochimica che stanno alla base dei processi di mobilizzazione e assorbimento radicale degli elementi nutritivi del suolo. L'acquisizione delle conoscenze e la capacità di comprensione saranno costantemente monitorate, durante lo svolgimento delle lezioni frontali, attraverso una continua interazione tra docente e studenti. L'interazione docente studenti, attività che si concretizzerà nella richiesta del docente di discutere argomenti trattati nell'insegnamento anche in funzione della loro ricaduta su problematiche di stretta attualità inerenti alla disciplina insegnata, avrà anche lo scopo di promuovere lo sviluppo di autonomia di giudizio e migliorare le abilità comunicative.

2) Attività Didattiche di Supporto: lo studente partecipa a esperienze di laboratorio che hanno lo scopo di fornire parametri analitici utili alla previsione dei processi chimici e biologici che caratterizzano la disponibilità degli elementi nutritivi nel suolo. Questa parte dell'insegnamento avrà anche l'obiettivo di consolidare le conoscenze acquisite nella prima parte dell'insegnamento. Lo studente partecipa a seminari specifici organizzati nell'ambito dell'insegnamento.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La verifica dell'apprendimento dell'insegnamento avviene attraverso un colloquio finale condotto congiuntamente alla verifica del modulo 2 (Microbiologia della nutrizione). Il colloquio verterà sugli argomenti svolti nelle lezioni dei due insegnamenti. La commissione valuterà i punteggi raggiunti in ciascuna delle diverse aree disciplinari e facendo una media pesata dei punteggi.

Strumenti a supporto della didattica

Per la didattica frontale si utilizzeranno lavagna luminosa, PC, videoproiettore.

Le esercitazioni di laboratorio avranno luogo nei laboratori didattici di chimica e biochimica agraria

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Ilaria Braschi