12942 - FISIOLOGIA MOLECOLARE DELLE PIANTE

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, lo studente assimila con visione critica ed approfondita, sotto il profilo molecolare, le principali tematiche della fisiologia vegetale (trasporto, fotosintesi, metabolismo, nutrizione minerale, fotomorfogenesi e regolazione ormonale).

Contenuti

Introduzione. Arabidopsis thaliana come principale specie modello in fisiologia vegetale molecolare.

Relazioni pianta e acqua. L’acqua e le cellule vegetali. Il bilancio idrico della pianta. L’assorbimento radicale. Il trasporto xilematico. La traspirazione. L'ATPasi protonica della membrana plasmatica. Ruolo dei sistemi di trasporto ionico nell'apertura e chiusura degli stomi. Consumo idrico e produttività vegetale.

Nutrizione minerale e assimilazione (N e Fe). Elementi nutritivi essenziali. Nutrizione minerale in agricoltura. Micorrize. Strategie di assorbimento del ferro nelle graminacee, nelle dicotiledoni e nelle monocotiledoni non graminacee. Azoto: carenza ed eccesso. Assorbimento e riduzione del nitrato ad ammonio. Assimilazione dell'ammonio (GS-GOGAT). Biosintesi aminoacidi aromatici: glifosato e piante transgeniche.

Fotosintesi (fase luminosa). Luce, emissione solare e assorbimento atmosferico, luce PAR, energia della luce. Anatomia dei cloroplasti. Pigmenti fotosintetici. Modalità di dissipazione dell'energia di eccitazione. Concetto di fotosistema. Relazione tra potenziale redox ed energia della luce. Schema Z. Struttura dei fotosistemi. Fotolisi dell'acqua. Citocromo b6f. Bioenergetica della foto-fosforilazione. Trasporto fotosintetico non ciclico (lineare), ciclico e pseudo-ciclico. Distribuzione dei fotosistemi nei tilacoidi. Transizione di stato I-stato II. Resa quantica del trasporto linerare e ciclico.

Fotosintesi (metabolismo). Metabolismo del carbonio. Ciclo di Calvin e sistemi di regolazione luce/buio. Rapporto tra reazione carbossilasica e ossigenasica della Rubisco. Fotorespirazione. Fotosintesi lorda e netta. Punto di compensazione per la CO₂ e concentrazione interna di CO₂. Meccanismi di concentrazione della CO₂, piante C4 e piante CAM. Rapporti metabolici tra amido e saccarosio. Relazioni tra organi sink e source. Degradazione al buio dell'amido primario. Floema: anatomia e citologia. Composizione del succo floematico. Trasporto floematico. Relazioni idriche tra floema e xilema.

Fotomorfogenesi. Scoto e foto-morfogenesi. Classi di fotorecettori vegetali. Fitocromi: struttura molecolare, fotoconversione, spettro d'assorbimento, stato fotostazionario, spettri d'azione. Traslocazione nel nucleo di Pfr e modificazione dell'espressione genica. Famiglia dei geni Phy e molteplicità di risposte. Criptocromi: struttura molecolare, attivazione. Ruolo dei criptocromi nel deeziolamento e nell’inibizione dell'allungamento dell'ipocotile. Fototropine. L’orologio biologico.

Ormoni. Concetti generali: quali sono e come agiscono gli ormoni vegetali. Aspetti fisiologici delle attività ormonali: molteplicità di risposte indotte dai diversi ormoni. Auxine: trasporto floematico e polare delle auxine. Ruolo delle auxine nella crescita cellulare per distensione. Auxine e fototropismo. Auxine e gravitropismo positivo della radice. Gibberelline: i ruoli biologici delle gibberelline. Recezione e trasduzione del segnale attivato dalle gibberelline durante la germinazione. Regolazione dell'espressione genica mediata da GA (GID1, GID2, DELLA). Citochinine: recezione e trasduzione del segnale; stimolazione della divisione cellulare. Acido abscissico: recezione e trasduzione del segnale; regolazione della chiusura stomatica. Etilene: recezione e trasduzione del segnale; regolazione della maturazione dei frutti.

Testi/Bibliografia

Rascio N, Carfagna S, Esposito S, La Rocca N, Lo Gullo MA, Trost P, Vona V (2012) Elementi di Fisiologia vegetale. EdiS

Metodi didattici

Il corso consisterà in lezioni frontali accompagnate dalla proiezione di immagini e schemi. Le domande e le richieste di chiarimento da parte degli studenti sono sempre ben accette, sia durante che alla fine della lezione.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La verifica verrà effettuata mediante esame orale sugli argomenti trattati durante le lezioni.

Strumenti a supporto della didattica

Il corso si svolgerà in aule dotate di proiezione da PC. Tutte le lezioni saranno svolte con l'ausilio di presentazioni in Power Point. I file delle presentazioni saranno messi a disposizione degli studenti (scaricabili da AMSCAMPUS)

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Francesca Sparla