- Oggetto:
- Oggetto:
Biologia e biodiversità nei vegetali
- Oggetto:
PLANT BIODIVERSITY
- Oggetto:
Anno accademico 2017/2018
- Codice dell'attività didattica
- SAF0025
- Docenti
- Prof. Paola Bonfante (Affidamento interno)
Dott. Alessandra Salvioli Di Fossalunga (Affidamento interno) - Corso di studi
- [056502] BIOTECNOLOGIE VEGETALI
- Anno
- 1° anno
- Tipologia
- B - Caratterizzante
- Crediti/Valenza
- 6
- SSD dell'attività didattica
- BIO/01 - botanica generale
- Modalità di erogazione
- Convenzionale
- Lingua di insegnamento
- Italiano
- Modalità di frequenza
- Facoltativa
- Tipologia d'esame
- Scritto più orale obbligatorio
- Prerequisiti
- Nessuno / None
- Oggetto:
Sommario insegnamento
- Oggetto:
Obiettivi formativi
L'insegnamento contribuisce alla realizzazione degli obiettivi formativi del corso di studi in Biotecnologie Vegetali, fornendo conoscenze approfondite e all'avanguardia sulle piante in una prospettiva organismica- evolutiva. L'insegnamento si articola in due moduli. Il primo si propone di illustrare i grandi gruppi degli organismi vegetali, tracciando il loro percorso evolutivo sulla base della sistematica classica e dei sequenziamenti dei genomi. Vengono evidenziate le loro unicità, considerando gli aspetti evolutivi a partire dall’emersione dall’acqua, i cicli vitali, le novità biologiche, e il piano organizzativo cellulare. Il secondo modulo si propone di fornire, grazie all'integrazione di lezioni teoriche ed esercitazioni, le basi dell'istologia e dell'anatomia vegetale.
The teaching will contribute to the achievement of the goals of the Plant Biotechnology course, providing up to date knowledge on plants in an organismic-evolutionary perspective. The teaching is divided into two modules. The first one is aimed to illustrate the main groups of photosynthetic organisms, tracing their evolutionary paths based on current systematics and genome sequencing. It highlights their unique features, considering their evolutionary aspects from the plant emergence from water, their life cycles, the biological novelties and their cellular organization. Aim of the second module is to provide, through the integration of theory and practice, the basis of plant histology and anatomy.
- Oggetto:
Risultati dell'apprendimento attesi
CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE
Alla fine del corso lo studente avrà acquisito nuove conoscenze relative a:
- i concetti di sistematica, tassonomia, filogenetica;
- le conoscenze più recenti nel campo della botanica classica e molecolare;
- le implicazioni evolutive dell’assetto genetico delle specie vegetali più studiate;
- la struttura anatomica dei vegetali e l’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
- costruire un albero filogenetico
- 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.
KNOWLEDGE AND COMPREHENSION ABILITIES
At the end of the course the student will acquire knowledge about:
- the concepts of systematics, taxonomy and phylogenetics;
- the latest findings in classical and molecular botany;
- the evolutionary implications of the genetic structure for the most studied plant species;
- the plant anatomical structures and their histology.CAPACITY TO APPLY KNOWLEDGE AND COMPREHENSION
At the end of the course students will be able to:
- place plants into a phylogenetic tree;
- build a phylogenetic tree;
- recognize the anatomy of the main plant organs under the light microscope.
ABILITY OF INDEPENDENT JUDGEMENT
Students will be able to critically evaluate whether a plant species is suitable for a specific experiment or biotechnological application. They will also be able to critically evaluate information coming from the media.
COMMUNICATION SKILLS
At the end of the teaching the students will handle the technical-scientific terminology used in plant evolution, phylogenetics and anatomy. In addition, their communication and language skills as well as their ability to analyze a scientific work will be challenged through the reading of papers written in English.LEARNING ABILITY
At the end of the course, the students will master the most important concepts in the field (evolution, systematic, biodiversity) and they will be able to apply them autonomously to plant species.- Oggetto:
Modalità di insegnamento
L'insegnamento consiste di due moduli. Il modulo 1 (Biodiversità vegetale) prevede 24 ore di lezione frontale e 6 ore di esercitazioni (costruzione di alberi filogenetici, visita erbario). 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.
The teaching is divided into two modules. The first one (Plant biodiversity) includes 24 hours of lectures and 6 hours of practical works (phylogenetic trees construction, herbarium visit) The second one (Plant anatomy) includes 22 hours of lessons and 8 hours of practical works (slides preparation starting from plant materials supplied by the teacher and observations under light microscope). During the lectures teachers make use of power point presentations that are partly written in English, which will be made available to the students at the end of the lessons on the teaching web page.
- Oggetto:
Modalità di verifica dell'apprendimento
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 che saranno proposte all'esame finale. L'esame finale consiste di una prova scritta comprendente 10 domande aperte, 5 per ciascuno dei due moduli. Ad ogni domanda viene attribuito un punteggio massimo di 6 punti ed il voto finale deriva dalla media dei voti in trentesimi delle prove relative a ciascuno dei due moduli. Segue una prova orale che prevede una discussione/integrazione di quella scritta.
At the end of each topic presented in class the teacher will propose to the students a discussion on the main covered subjects to verify the comprehension level also asking questions related to those that will be proposed at the final exam. The final exam is a written test consisting of 10 opened questions, 5 for each one of the two modules. To each question is attributed a maximum of 6 points and the final mark comes from the average of the marks coming from the two modules. An oral discussion/integration of the written test follows.
- Oggetto:
Attività di supporto
- Oggetto:
Programma
Area di formazione generale
Modulo 1: Biodiversità
1) Parte generale. Un ripasso dei caratteri distintivi degli organismi vegetali: dal piano strutturale alle strategie di dispersione ai principali metabolismi. Le parole chiave distintive: multicellularità, differenziamento, autotrofia. Comunicazioni a breve/lunga distanza. Adattamenti.
2) Biodiversità: evoluzione, approcci genetici, ecofisiologia. 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) Sistematica e Tassonomia:
- La proposta del 2005 (6 regni per eucarioti) non ha retto alle analisi filogenetiche. Parametri per identificare le alghe. Origine dei plastidi. Endosimbiosi primaria e secondaria. Euglena e Dinoflagellati. Alghe gialle e brune. Alghe verdi.
- Dalle alghe alle briofita. Da Chlamydomonas alle carofita: formazione delle pareti cellulari. Conquista delle terre emerse: embrione, sistema vascolare, semi, fiori.
- Streptofita: Carofita e Briofita. Epatiche (marker di cambiamenti climatici, tallo, gametangi, ciclo cellulare); Muschi ed Antocerotali: gametofito/sporofito. Physcomitrella: pianta modello. Sfagni/torba: aspetti ecologico-applicativi.
- Tracheophyta: elementi xilematici; lignina, cutina, cere. Piante fossili: Rhyniophyta. Fossili e funghi AM. Da Rhyniophyta a Licofita; microfille; Selaginella, Isoetes. Eterosporia.
- Pteridofita e macrofille: ritorno alle isospore, Psilotum, sporangi e isosporia; ciclo della felce maschio.
- Protogimonosperme. Da spore a semi. Contributo dei fossili. Felci a semi. Ciclo. Caratteri arcaici e moderni. Sviluppo di gametofito maschile e femminile. Le gimnosperme: Cycadales, Gingkoales, Coniferales, Gnetales.
- Il mistero delle Angiosperme: Archeofructus in Cina: prima presenza di fiori. Filogenesi attuale: Amborella alla base di tutte le piante; ninfee e anice stellato: gruppi basali; cluster delle monocotiledoni, magnolie alla base delle eucotiledoni. Caratteri distintivi delle Angiosperme. Il fiore.
4) Il plant microbiota: dalla biomedicina al plant microbiota. Un esempio: il riso.
Esercitazioni: 1) Ricerche basate su campioni d'erbario, campioni "typus". Collezioni aperte/chiuse. 2) Identificazione di una pianta tramite sistemi on line. 3) Costruzione di alberi filogenetici: UPGMA, Neighbor Joining, massima parsimonia, massima somiglianza, metodi Bayesiani.
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.
General formation area
Module 1: Plant biodiversity
1) General part. Plant organisms: features, strategies, biodiversity. Photosynthesis. Multicellularity, differentiation. Short/long distance communications. Adaptations.
2) Biodiversity: evolution, genetic approaches, eco-physiology. Concepts of taxonomy, systematics, evolution, phylogeny. Linnaeus: classification, binomial nomenclature. Darwin: evolution/phylogeny. Concept of species, evolutionary convergence, cladistics. From the anatomy to the genome sequencing. Ribosomal genes. From kingdoms to domains. K. Woese.
3) Systematics and Taxonomy:
- The 2005 proposal (6 kingdoms for eukaryotes) has not held up to the phylogenetic analysis. Parameters for algae identification. Origin of plastids. Primary and secondary endosymbiosis. Euglena and Dinoflagellates. Yellow and brown algae. Green algae.
- From algae to bryophyta. From Chlamydomonas to carophyta: cell walls formation. Emerged lands colonization: embryo, vascular system, seeds, flowers.
- Streptophyta: Carophyta and bryophyta. Liverworts (climate change markers, thallus, gametangia, cell cycle); Mosses and Antocerotales: gametophyte/sporophyte. Physcomitrella: a model plant. Sphagnum/peat: ecological and practical aspects.
- Tracheophyta: xylem elements; lignin, cutin, waxes. Fossil plants: Rhyniophyta. Fossils and AM fungi. From Rhyniophyta to Licophyta; microleaves; Selaginella, Isoetes. Heterospory.
- Pteridophyta and macroleaves: return to isospores, Psilotum, sporangia and isosporia; the male fern cycle.
- Protogymnosperms. From spores to seeds. Contribution of fossils. Seed Ferns. Cycle. Archaic and modern characters. Development of male and female gametophyte. Gymnosperms: Cycad, Gingkoales, Coniferales, Gnetales.
- The mystery of angiosperms: Archeofructus in China: first presence of flowers. Current phylogeny: Amborella at the basis of all plants; lilies and star anise: basal groups; cluster of monocots, magnolias at the basis of eudicots. Distinctive features of Angiosperms. The flower.
4) The plant microbiota: from biomedicine to plant microbiota. An example: the rice.
Practical part: 1) Research based on herbarium specimens, "typus" samples. Open/closed collections. 2) Plant identification through online systems. 3) Construction of phylogenetic trees: UPGMA, Neighbor Joining, maximum parsimony, maximum likelihood, Bayesian methods.
Module 2: Plant anatomy
1) Plant tissues: parenchyma, epidermal, support, vascular, secretory tissues (cytological and functional features).
2) Plant organs:
- Stem. Apical meristem: tunica/corpus; central/peripheral zones. Regulatory genes. Branches and leaf primordia (tomato, Arabidopsis). Apical dominance. Maize and teosinte. Internodes: dwarf mutants, pea Le gene, gai mutant (Arabidopsis). Monopodiale and sympodial habit. Growth zones: apical meristems, determination zone, differentiation zone, primary structure zone. Eustele, atactostele. Modified stems. Secondary growth. Cork and cribro-vascular cambium activity. Bifacial activity. Longitudinal/radial systems. Secondary xylem (homogeneous and heterogeneous wood). Secondary phloem. Dendrochronology.
- Leaf. Morphology and anatomy (bifacial, isofacial, unifacial, centric leaves). Control of the stomata/trichomes formation and arrangement. Modified leaves. Leaf senescence and abscission (ethylene, cytokinin, auxin roles).
- Root. Arabidopsis: a model system for the study of root development. Position/cell identity signals, genes involved. Internal/external structure. Primary meristem, quiescent center, root cap (gravitropism), determined meristems zone, differentiation zone, primary structure zone. Actinostele. Lateral roots. Secondary growth. Modified roots. Nodules and mycorrhiza.
Practical parts: slides preparation, staining, microscope observations. 1) parenchyma, epidermis. 2) Support and transport tissues. 3) Leaves. 4) Primary/secondary shoots.
Testi consigliati e bibliografia
- Oggetto:
Il materiale didattico presentato a lezione sarà disponibile sul sito internet:
http://agraria-offdid.campusnet.unito.it/.
I testi base consigliati per il corso sono:
- Evert RF, Eichhorn SE. 2013. Biologia delle piante di Raven. Ed. Zanichelli.
- Smith AM. et al. 2011. Biologia delle piante. Ed. Zanichelli.
- Pasqua G, Abbate G, Forni C. 2015. Botanica generale e Diversità vegetale. III ed. Ed. Piccin.
- Mauseth JD. 2014. Botanica. Fondamenti di biologia delle piante. Ed. Idelson-Gnocchi.
- Gerlach D, Lieder J. 2014. Atlante di Anatomia Vegetale. Ed. Muzzio.
E’ fortemente consigliato l’utilizzo del seguente materiale per approfondimenti e integrazioni:
Appunti presi a lezione
Sono di seguito indicati altri siti internet di interesse:
http://www.bioveg.unito.it/atlanteme/
http://www.atlantebotanica.unito.it/
The slides will be available at:
http://agraria-offdid.campusnet.unito.it/.
The suggested books for the exam preparation are:
- Evert RF, Eichhorn SE. 2013. Biologia delle piante di Raven. Ed. Zanichelli.
- Smith AM. et al. 2011. Biologia delle piante. Ed. Zanichelli.
- Pasqua G, Abbate G, Forni C. 2015. Botanica generale e Diversità vegetale. III ed. Ed. Piccin.
- Mauseth JD. 2014. Botanica. Fondamenti di biologia delle piante. Ed. Idelson-Gnocchi
- Gerlach D, Lieder J. 2014. Atlante di Anatomia Vegetale. Ed. Muzzio.
It is strongly suggested to use the lesson notes for the exam preparation
Other internet useful sites:
- Oggetto:
Note
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.
The teaching takes place both at the Grugliasco seat and at the Life Sciences and Systems Biology Department, seat of Viale Mattioli 25. More details about the lesson days at the two different sites will be communicated at the beginning of the course.
- Oggetto:
