Corso di Laurea Magistrale in Biotecnologie vegetali - BV

L'insegnamento contribuisce alla realizzazione degli obiettivi formativi del corso di studi in Biotecnologie Vegetali fornendo conoscenze approfondite e all'avanguardia sulle piante, comprese specie di particolare interesse per le biotecnologie vegetali, in una prospettiva organismica-evolutiva. L'insegnamento si articola in due moduli. Il primo si propone di illustrare i grandi gruppi degli organismi vegetali, evidenziandone le unicità a livello cellulare e tracciandone il percorso evolutivo a partire dall'emersione dall'acqua, con particolare attenzione all'evoluzione dei cicli vitali, del piano organizzativo e delle interazioni che hanno accompagnato l'adattamento all'ambiente terrestre. Il secondo modulo si propone di fornire, grazie all'integrazione di lezioni teoriche ed esercitazioni, le basi dell'istologia e dell'anatomia vegetale.

CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE
Alla fine del corso lo studente avrà acquisito nuove conoscenze relative a:
- concetti moderni di sistematica, tassonomia, filogenesi;
- evoluzione del ciclo aplo-diplonte e delle strategie riproduttive delle piante;
- collocazione sistematica di specie di interesse agrario e per le biotecnologie vegetali;
- struttura anatomica dei vegetali e organizzazione dei tessuti che li compongono.

CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE
Alla fine dell'insegnamento gli studenti saranno in grado di:
- posizionare gli organismi vegetali all'interno di un albero filogenetico;
- riconoscere le diverse fasi del ciclo vitale delle piante;
- riconoscere l'anatomia dei principali organi dei vegetali al microscopio ottico

 AUTONOMIA DI GIUDIZIO
Alla fine dell'insegnamento gli studenti saranno in grado di valutare in modo critico se una determinata specie vegetale si adatta ad uno specifico esperimento o applicazione biotecnologica. Saranno inoltre in grado di valutare in modo critico le informazioni che provengono dai media.

ABILITÀ COMUNICATIVE
Alla fine dell'insegnamento gli studenti saranno in grado di utilizzare la terminologia tecnico-scientifica impiegata per studiare l'evoluzione dei vegetali e la loro anatomia Inoltre attraverso la lettura di articoli scientifici in inglese, saranno verificate non solo le abilità comunicative e linguistiche, ma anche le capacità di analisi e di comprensione di lavori scientifici

CAPACITÀ DI APPRENDIMENTO
Alla fine dell'insegnamento gli studenti saranno in grado di controllare alcuni concetti teorici di grande rilevanza (evoluzione, sistematica, biodiversità) e di applicarli autonomamente alle specie vegetali.

Area di formazione generale

Modulo 1: Biodiversità

1) Parte generale. Un ripasso dei caratteri distintivi degli organismi vegetali: autotrofia, sviluppo e differenziamento dal piano strutturale, principali metabolismi.

2) Biodiversità: Concetti di tassonomia, sistematica, evoluzione, filogenesi. Linneo: classificazione, nomenclatura binomia. Darwin: evoluzione/filogenesi. Concetto di specie, convergenze evolutive, cladistica. Da anatomia a sequenziamento di genomi. Geni ribosomali. Dai regni ai domini. K. Woese.

 3) Evoluzione:

• Origine degli eucarioti fotosintetici. Endosimbiosi primaria e secondaria nelle alghe. Alghe unicellulari e pluricellulari. Sistemi modello nelle alghe.
• Dalle alghe alle briofite. La conquista delle terre emerse: evoluzione molecolare e biologica. Epatiche, Antocerotali e Muschi: relazione gametofito/sporofito. Sporogonia e strategie di dispersione. Physcomitrella come pianta modello.
• Evoluzione del ciclo vitale e del piano strutturale nelle felci. Comparsa dell'eterosporia. Pteridofite e macrofille. Contributo delle felci alle biotecnologie vegetali
• Dalla dispersione per sporogonia alla comparsa del seme. Evoluzione nelle gimnosperme: Cycadales, Gingkoales, Coniferales, Gnetales.
• Comparsa e caratteri distintivi delle angiosperme. Il fiore. Filogenesi attuale; gruppi basali; cluster delle monocotiledoni, magnolie alla base delle eucotiledoni.  Collocazione sistematica delle più comuni specie si interesse agrario e biotecnologico.

4) Significato evolutivo e adattativo delle interazioni piante - microrganismi. Concetti fondamentali della simbiosi. Simbiosi con funghi AM e adattamento all'ambiente terrestre. Simbiosi azotofissatrici: dalle crittogame alle angiosperme. Il plant microbiota.

Modulo 2: Anatomia

1) Tessuti: meristematici, parenchimatici, tegumentali, conduttori, meccanici, secernenti (caratteristiche citologiche/funzionali).

2) Organi:

• Fusto. Meristema apicale: tunica/corpus; zona centrale/periferica. Geni regolatori. Bozze fogliari e primordi dei rami (pomodoro, Arabidopsis). Dominanza apicale. Mais e teosinte. Internodi: mutanti nani, gene Le di pisello, mutante gai (Arabidopsis). Portamento monopodiale e simpodiale. Zone di crescita: apice, zona di determinazione, differenziamento, struttura primaria. Eustele, atactostele. Fusti modificati. Accrescimento secondario. Cambio subero-fellodermico e cribro-vascolare. Attività dipleurica. Sistemi assiale/radiale. Xilema secondario (legno omoxilo ed eteroxilo). Floema secondario. Dendrocronologia.
• Foglia. Morfologia ed anatomia (foglie bifacciali, isofacciali, unifacciali, centriche). Controllo formazione/disposizione di stomi/tricomi. Foglie modificate. Senescenza ed abscissione fogliare (ruoli etilene, citochinina, auxina).
• Radice. Arabidopsis: sistema modello per studiare lo sviluppo della radice. Segnali di posizione/identità cellulare, geni coinvolti. Organizzazione esterna/interna. Meristema primario, centro quiescente, cuffia (gravitropismo), zona di meristemi determinati, differenziamento, struttura primaria. Actinostele. Radici laterali. Accrescimento secondario. Specializzazioni/adattamenti. Noduli. Micorrize.

Esercitazioni: preparazione di vetrini, colorazione, osservazione al microscopio. 1) Parenchimi, epidermide 2) Tessuti meccanici, conduttori 3) Foglia 4) Fusto in struttura primaria/secondaria.

L'insegnamento consiste di due moduli. Il modulo 1 (Biodiversità vegetale) prevede 30 ore di lezione frontale. Il modulo 2 (Anatomia vegetale) prevede 22 ore di lezione frontale e 8 ore di esercitazioni (preparazione di vetrini a partire da materiale vegetale fornito dalla docente ed osservazioni al microscopio ottico). Per le lezioni frontali il docente si avvale di slides scritte in parte in Inglese, che saranno messe a disposizione degli studenti alla fine della lezione sulla pagina internet dell'insegnamento.

Tutte le lezioni si terranno in presenza. La modalità a distanza (in streaming) potrà essere introdotta su indicazione dell'Ateneo in base alle misure sanitarie relative allo sviluppo della pandemia di COVID-19.

Al termine di ciascun argomento presentato a lezione il docente proporrà una discussione in aula sui temi trattati per verificare la comprensione da parte degli studenti di quanto esposto, anche avvalendosi di domande riconducibili a quelle proposte nell'esame finale.
L'apprendimento viene verificato attraverso una prova finale scritta e un colloquio. La prova scritta comprende:

- 6 domande a risposta aperta (3 domande per il primo modulo +3 domande per il secondo modulo) che prevedono il riconoscimento e la descrizione di schemi, cicli vitali e/o preparati anatomici trattati a lezione o durante le esercitazioni, per valutare la capacità di analizzare strutture morfologiche e il livello di approfondimento.

- 4 domande a risposta aperta sugli argomenti trattati nei due moduli (2 domande per il primo modulo +2 domande per il secondo modulo). Le domande aperte permettono di valutare, in aggiunta alle conoscenze specifiche, proprietà di linguaggio e capacità di sintesi.

Un massimo di 6 punti sarà attribuito per ciascuna risposta. Segue una prova orale che prevede una discussione/integrazione della prova scritta. Il voto finale deriva dalla media dei voti in trentesimi delle prove relative a ciascuno dei due moduli e dall'esito del colloquio.

La prova d'esame potrà essere svolta a distanza, tramite collegamento video, nei casi e nelle modalità raccomandate dall'Ateneo in base alle misure sanitarie relative allo sviluppo della pandemia di COVID-19.

The slides will be available on Moodle:

It is strongly suggested to use the lesson notes for the exam preparation

Other internet useful sites:

http://www.bioveg.unito.it/atlanteme/

http://www.atlantebotanica.unito.it/

L'insegnamento si svolge sia presso la sede di Grugliasco che presso il Dipartimento di Scienze della Vita e Biologia dei Sistemi, sede di Viale Mattioli 25. I giorni di svolgimento delle lezioni presso le due sedi verranno comunicati all'inizio del corso.