85862 - MICROBIOLOGIA NELLA NUTRIZIONE VEGETALE

Scheda insegnamento

SDGs

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

Acqua pulita e servizi igienico-sanitari Consumo e produzione responsabili Lotta contro il cambiamento climatico La vita sulla terra

Anno Accademico 2021/2022

Conoscenze e abilità da conseguire

Gli studenti al termine dell’insegnamento sono in grado di elaborare in modo scientifico e tecnico interventi basati sull’impiego di microrganismi per migliorare la fertilità del suolo e di trasferire le informazioni acquisite ad operatori del settore agrario. La profonda conoscenza dei processi microbiologici della rizosfera e dell’interazione microrganismi-pianta rappresenta una base scientifica indispensabile per una gestione efficiente della nutrizione vegetale in ambito agricolo.

Contenuti

Modulo 1: ASPETTI MICROBIOLOGICI DELLA NUTRIZIONE (40 ore)

· Breve ripasso di microbiologia generale e della tassonomia microbica con cenni del protocollo di Nagoya: sarà gestito in base alle conoscenze di microbiologia generale della coorte di studenti (4-5 ore).

Tecniche coltura dipendenti e coltura-indipendenti per lo studio dei microorganismi del suolo: Tecniche di isolamento e caratterizzazione fenotipica dei microorganismi; tecniche di fingerprinting; Denaturating Gradient Gel Electrophoresis (DGGE); PCR e Real Time PCR; tecniche di sequenziamento del DNA tradizionali e Next Generation Sequencing (NGS).

Associazioni e interazioni tra microrganismi del suolo: Associazioni positive e negative fra i microrganismi del suolo; i biofilm; il quorum sensing: generalità, i mediatori chimici, esempi di quorum sensing in batteri Gram-positivi e Gram-negativi.

Attività dei microrganismi nel suolo e ruolo nei cicli biogeochimici: Il suolo come risorsa da tutelare;

La rizosfera e le associazioni microrganismo pianta: La rizosfera e le comunità microbiche in essa presenti; metodi per lo studio della diversità microbica nel suolo; Micorrize; Attinorrize.

Ciclo dell’azoto; batteri azotofissatori liberi (non simbionti) non fotosintetizzanti; batteri azototofissatori e rapporti di biocenosi; batteri azotofissatori liberi fotosintetizzanti; batteri chemiolitotrofi azotofissatori; batteri azotofissatori simbionti; la nitrogenasi; meccanismi di protezione dall’ossigeno attuati dai diversi microorganismi.

Ciclo del carbonio: decomposizione di polimeri complessi nel suolo; ruolo dei microrganismi nel ciclo del carbonio nel suolo; degradazione dei polimeri complessi nel suolo (amido, emicellulosa, pectina, chitina, cellulosa, lignina); formazione dell’humus; ruolo dei microrganismi nel ciclo dell’azoto nella biosfera (proteolisi e ammonizzazione, assimilazione dell’ammonio, nitrificazione, riduzione assimilativa o dissimilativa del nitrato, denitrificazione, azotofissazione);

Altri cicli biogeochimici:ciclo dello zolfo; ciclo del fosforo.

I batteri che promuovono la crescita delle piante: Definizione di PGPR e loro ruolo nella fertilità del suolo; azione dei PGPR nella promozione della crescita della pianta.

Parametri microbiologici per l’acqua di irrigazione

Il processo di compostaggio: Definizione di compost e substrati utilizzabili; successioni microbiche nel processo di compostaggio; parametri microbiologici e chimico fisici coinvolti nel processo di compostaggio; stabilità del compost. Requisiti di sicurezza microbiologica del compost.

Insilati e biomasse: processi di fermentazione

Competenze acquisite nel modulo 1: Struttura e funzione dei principali gruppi microbici del suolo e ruolo dei microorganismi nel ciclo della sostanza organica nel suolo.

Attività di laboratorio: se le normative anti-COVID 19 lo permetteranno, si farà un’attività di laboratorio mirata all’isolamento di batteri endofiti da una matrice biologica e caratterizzazione dei batteri isolati attraverso analisi del 16S rDNA.

Modulo 2: INTERAZIONE BATTERI RIZOSFERICI-PIANTA E GLI ENDOFITI (20 0RE)

Interazione tra piante e microorganismi mediata da composti organici volatili (VOC): VOC per la promozione della crescita, modulazione della fotosintesi, uptake dei minerali, resistenza agli stress biotici e abiotici. Implicazione dei VOCs nel cross-talk ormone-dipendente. VOCs e reclutamento di insetti benefici.

Gli endofiti ed il microbiota del seme: Cosa sono i microorganismi endofiti, tipologie di microorganismi endofiti e loro funzione nella promozione della crescita. Accenni sui funghi endofiti. Diversità, filogenesi e meccanismo di colonizzazione degli endofiti del seme. Funzionalità del microbiota del seme.

Gli inoculanti microbici: Descrizione delle diverse tipologie di inoculanti microbici che possono essere usati nelle produzioni agricole e vivaistiche; tecniche di base per la loro preparazione ed uso.

Agrobacterium e nutrizione della pianta

Competenze acquisite nel modulo 2: Caratterizzazione del microbiota rizosferico ed endofitico (della pianta e del seme) e molecole implicate nel cross-talk microorganismo-pianta

Il corso prevede anche una visita didattica in un'azienda che produce inoculanti microbici.

Testi/Bibliografia

Biavati B., Sorlini C. Microbiologia agroambientale. Casa Editrice Ambrosiana

Paola Barbieri, Giuseppina Bestetti, Enrica Galli e Davide Zannoni. Microbiologia ambientale. Casa Editrice Ambrosiana

Metodi didattici

Il corso è diviso in 2 moduli.

Didattica frontale: ha una connotazione specialistica articolata sulle tematiche degli aspetti microbiologici relativi alla nutrizione delle piante. Gli argomenti trattati oltre ad una valenza culturale sono rivolti alle possibili applicazioni con l'intento di trasmettere quanto importante e ampio sia il ruolo della microbiologia nel settore agricolo.

Parte pratica: è articolata per permettere allo studente di poter spendere la laurea magistrale dimostrando conoscenze sull'attualità della ricerca nel settore e sulle tematiche che trovano applicazione nel mondo produttivo

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Test scritto a scelta multipla (24 domande, di cui 12 di Chimica e Biochimica + 12 di Microbiologia) + 2 domande aperte (1 di Chimica e Biochimica + 1 di Microbiologia). 

Esame in presenza ed on-line per richieste giustificate presso il Laboratorio didattico: si richiede l’iscrizione on-line su Almaesami

Strumenti a supporto della didattica

Per la didattica frontale si utilizzeranno i supporti grafici forniti dal testi di "Microbiologia agroambientale" (Biavati e Sorlini) e "Microbiologia ambientale" (Barbieri, Bestetti, Galli, Zannoni) in aule attrezzate con PC e videoproiettore.

La parte pratica avverrà in laboratorio per l'esecuzione di esercitazioni.

Se consentito dalla situazione sanitaria, gli studenti potranno frequentare i laboratori per un monte ore che verrà loro comunicato dai docenti.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Paola Mattarelli