72575 - FISIOLOGIA DEGLI STRESS E DINAMICHE REDOX NELLE PIANTE

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, lo studente possiede conoscenze approfondite dei moderni sviluppi in alcuni ambiti specifici della fisiologia vegetale e delle principali metodologie finalizzate all'espressione di proteine ricombinanti vegetali e alla loro caratterizzazione. In particolare, lo studente è in grado di: - analizzare e discutere con padronanza argomenti di genomica, biologia redox, fisiologia degli stress abiotici e biotici delle piante superiori; - valutare in modo critico la letteratura scientifica relativa agli argomenti trattati; - analizzare frammenti di DNA e trasformare cellule batteriche; - purificare proteine ricombinanti mediante tecniche cromatografiche; - condurre analisi biochimiche e molecolari di caratterizzazione del prodotto proteico.

Contenuti

Il corso comprende il Modulo 1 (lezioni frontali, 4 CFU, Prof. Trost) e il Modulo 2 (laboratorio sperimentale individuale, 3 CFU, Dott.ssa Sparla).

Modulo 1:

Elementi di Genomica vegetale. Caratteristiche fondamentali del genoma di Arabidopsis thaliana e altre specie modello in fisiologia vegetale. Duplicazioni genomiche nell'evoluzione delle angiosperme. Poliploidia. Sintenia. Banche dati di espressione genica. Trasformazione genetica e rigenerazione in vitro. Tecniche di genetica inversa applicate alle piante: mutagenesi inserzionale, interferenza dell'RNA, editing del genoma.

Stress ossidativo e redox signalling. Le specie reattive dell'ossigeno: chimica, fonti di ROS della cellula vegetale, sistemi antiossidanti. Il sistema delle tioredossine e la regolazione redox del metabolismo. Glutaredossine e glutationilazione delle proteine. Specie reattive dell'azoto e nitrosilazione delle cisteine. Misura dello stato redox del glutatione in vivo mediante sonde fluorescenti geneticamente codificate (roGFP e derivati). Proteomica redox. Modificazioni redox post traduzionali e loro identificazione. Specie reattive dello zolfo e persolfurazione proteica.

Stress abiotici: fotoinibizione e fotoprotezione. Risposta delle fotosintesi al variare dell'intensità luminosa. Produzione fotosintetica di ROS. Risposte allo stress da luce: eliotropismo fogliare, movimento dei cloroplasti. Meccanismi molecolari di fotoprotezione: dissipazione dell'energia in eccesso mediante non-photochemical quenching, ciclo acqua-acqua, transizione di stato, trasporto elettronico ciclico, clororespirazione, ciclo di riparazione della proteina D1.

Stress biotici: interazione pianta-patogeno. Patogeni vegetali. Strategie di patogenesi. Difese di tipo costitutivo. Immunità innata nelle piante: PAMP, DAMP e immunità basale; effettori, geni R e resistenza verticale. Fitoalessine. Irrobustimento della parete cellulare. Scoppio ossidativo. Risposta ipersensibile. Resistenza sistemica acquisita (SAR). Acido salicilico, NPR1 e regolazione redox. Segnalazione intracellulare e a lunga distanza.

Modulo 2:

L’attività sperimentale sarà organizzata in una parte in vitro e una in vivo. L’attività in vitro sarà centrata sul clonaggio, espressione, purificazione e caratterizzazione biochimica della NAD(P)H:chinone ossidoreduttasi (NQR) di Arabidopsis thaliana (AtNQR). L’attività in vivo permetterà di evidenziare l’insorgenza di un burst ossidativo in risposta a stress da ferita in piante di Arabidopsis e di individuare la presenza di una forma immunocorrelata all’AtNQR in foglie di spinacio.

Testi/Bibliografia

Modulo 1 

- Rascio et al., Elementi di Fisiologia vegetale, seconda edizione, EdiSES 2017

- A.M. Smith et al., Biologia delle piante, Zanichelli 2011

Vol. 1 – Evoluzione, sviluppo, metabolismo

Vol. 2 – Interazioni con l’ambiente, domesticazione

- Articoli scientifici e reviews (indicate dal docente)

- Lezioni power point (IOL Unibo) 

Modulo2

- Il materiale didattico (slide delle lezioni; protocolli; link alle pubblicazioni; link a database online) sarà disponibile sulla piattaforma IOL- Università di Bologna tramite username e password

Metodi didattici

Modulo 1: lezioni frontali 

Modulo 2 (laboratorio): ogni studente è tenuto a svolgere l'attività sperimentale di laboratorio in modo individuale. Il docente svolgerà una parte teorica d’introduzione al laboratorio e continua assistenza tecnica. Discussione comune finale dei risultati ottenuti.

 

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

L'esame consta di tre parti che concorrono al voto finale: 

- valutazione delle relazioni di laboratorio

- test scritto on line 

- esame orale

 

  

Strumenti a supporto della didattica

Tutte le lezioni saranno svolte con l'ausilio di presentazioni power point. I file delle presentazioni power point saranno messi a disposizione degli studenti alla fine del corso (file scaricabili da IOL). Il corso di laboratorio si svolgerà in un laboratorio didattico a postazione singola.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Paolo Bernardo Trost

Consulta il sito web di Francesca Sparla