72575 - FISIOLOGIA DEGLI STRESS E DINAMICHE REDOX NELLE PIANTE

Scheda insegnamento

SDGs

L'insegnamento contribuisce al perseguimento degli Obiettivi di Sviluppo Sostenibile dell'Agenda 2030 dell'ONU.

Sconfiggere la fame Consumo e produzione responsabili

Anno Accademico 2019/2020

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, svolta in remoto, sarà centrata sull’analisi del metabolismo primario del carbonio in organismi fotosintetici. Partendo dall’assimilazione dell’anidride carbonica si arriverà ad analizzare le tecniche di manipolazione genetica della struttura del granulo d’amido. Il corso introdurrà gli studenti all’utilizzo di database online; di software per analisi di sequenze nucleotidiche e amminoacidiche; tecniche di clonaggio ed espressione in sistemi ricombinanti e di tecniche di mutazione per introdurre modificazione alla struttura dell’amido.

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; link alle pubblicazioni e link a database online) sarà disponibile sulla piattaforma IOL- Università di Bologna tramite username e password

Metodi didattici

Modulo 1: lezioni frontali in modalità on-line
Modulo 2: lezioni erogate in modalità on line. Ogni studente sarà tenuto a svolgere l'attività sperimentale in modo individuale al fine di favorire una discussione comune sui dati ottenuti al termine del corso. Tale attività richiederà la consultazione di database disponibili online, lo svolgimento di una breve esperienza e l’analisi critica di lavori scientifici. L’attività verrà svolta in due turni in modo da prevede un numero di iscritti a turno tale da consentire un rapporto tra docente e studente che assicuri un'idonea assistenza didattica. Docente e tutore saranno sempre presenti all’interno dell’orario del corso.

Modalità di verifica 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).

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Paolo Bernardo Trost

Consulta il sito web di Francesca Sparla