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PLANT AND SOIL MICROBIOTA AND METAGENOMIC APPROACHES
ALESSANDRA TURRINI
Academic year2023/24
CoursePLANT AND MICROBE BIOTECHNOLOGIES
Code383GG
Credits6
PeriodSemester 1
LanguageItalian

ModulesAreaTypeHoursTeacher(s)
MICROBIOTA DELLA PIANTA E DEL SUOLO E APPROCCI METAGENOMICIAGR/16LEZIONI64
ALESSANDRA TURRINI unimap
Obiettivi di apprendimento
Learning outcomes
Conoscenze

Al termine del corso:

  • lo studente avrà acquisito conoscenze necessarie per comprendere i ruoli dei microrganismi benefici del suolo nelle trasformazioni della materia organica, nei cicli biogeochimici, e nelle interazioni presenti nella rizosfera. Inoltre lo studente acquisirà le conoscenze necessarie a studiare la diversità microbica nel suolo e nella rizosfera utilizzando metodi coltura-dipendenti e indipendenti (approcci metagenomici).

 

Knowledge

At the end of the course:

  • The student will own knowledge on the role of beneficial microorganisms in the transformation of organic matter, biogeochemical cycles, in biological soil fertility and in the interactions occurring in the rhizosphere. Moreover, the student will acquire knowledge for analysing soil and rhizosphere microbial diversity utilizing culture dependent and independent methods (metagenomic approaches).
Modalità di verifica delle conoscenze

Per accertare le conoscenze acquisite dallo studente saranno svolte due prove scritte in itinere e un seminario attivo per gli studenti in corso, mentre verrà svolta solo la verifica orale per quelli non in corso. Gli studenti dovranno dimostrare il grado di apprendimento degli argomenti trattati.

 

 

Assessment criteria of knowledge

For the assessment of the knowledge two ongoing writtent tests and a student seminar will be performed. Only an oral exam will be performed by not-in-course students.

Capacità

Al termine del corso:

  • lo studente avrà acquisito competenze e conoscenze di microbiologia del suolo e della rizosfera relative all’importanza dei microorganismi nei cicli biogeochimici, al loro contributo nella fertilità biologica del suolo e alle interazioni tra microrganismi e piante nella rizosfera.

 

Skills

 

  • At the end of the course the student will be acquire knowledge about molecular methods used to study microbial diversity and will acquire skills and knowledge on the importance of the interactions between microorganisms and plants in natural and agricultural environments.
Modalità di verifica delle capacità

Durante il corso lo studente dovrà dimostrare di avere acquisito capacità di mettere in relazione le proprietà funzionali dei microrganismi con la loro capacità di aumentare la fertilità biologica del suolo e la crescita e salute delle piante. Dovrà inoltre dimostrare di avere acquisito la conoscenza dei metodi di studio della diversità microbica nel suolo e nella rizosfera.

 

 

Assessment criteria of skills

During the course the student should show to have acquired the ability to relate functional properties of microorganisms with ability to increase soil biological fertility and plant growth and health. Moreover the student will show to have acquired the knowledge about the different methods used to analyse soil and rhizosphere microbial diversity.

 

Comportamenti

Alla fine del corso lo studente avrà acquisito la capacità di eseguire analisi molecolari per lo studio della diversità microbica e la consapevolezza delle interazioni tra microrganismi e piante al fine di un loro utilizzo in campo ambientale e agrario.

 

 

Behaviors

At the end of the course the student will acquire the ability to perform molecular analyses useful to study microbiological diversity and awareness of the interaction of microorganisms in soil and rhizosphere to use microbes in natural and agricultural environments.

 

Modalità di verifica dei comportamenti

La verifica dei comportamenti sarà effettuata:

  • Durante le esercitazioni di laboratorio in cui saranno valutati il grado di accuratezza e precisione delle attività svolte.

 

Assessment criteria of behaviors

 

The behaviour verification will be performed:

  • During the laboratory works in which the degree of accuracy and precision of the activities will be evaluated.
Prerequisiti (conoscenze iniziali)

Lo studente dovrà avere conoscenze di microbiologia generale.

 

 

Prerequisites

The student should know general microbiology.

Indicazioni metodologiche

Le lezioni frontali saranno eseguite con l’ausilio di slides, quelle in laboratorio saranno svolte in un laboratorio didattico attrezzato per svolgere esercitazioni di microbiologia. Sarà utilizzato il sito e-learning per fornire il materiale didattico e per comunicare con gli studenti. L’interazione tra studenti e docenti ha luogo attraverso ricevimenti, posta elettronica. 

 

Teaching methods

 

Lectures are held with the help of slides, the laboratory lessons will be performed in a laboratory designed and equipped for microbiological practices. The laboratory practices will be performed in groups of students. The e-learning site will be used to provide teaching material and to communicate with the students. The interaction between teacher and students take salso place through meetings, e-mail.

Programma (contenuti dell'insegnamento)

PROGRAMMA

Biodiversità microbica e filogenesi molecolare. Microrganismi appartenenti ai tre domini di Bacteria (Proteobatteri, Attinobatteri, Batteri Gram+, Cianobatteri, Cytophaga), Archaea (Alofili estremi, Metanogeni, Ipertermofili) e Eucarya (Funghi) e loro principali caratteristiche. Diversità ecologica dei microrganismi. Chemolitotrofi (nitrificanti, zolfo-ossidanti, ferrobatteri) e respirazioni anaerobie (denitrificazione e respirazione dei solfati). I funghi. Trasferimento genetico orizzontale (coniugazione, trasformazione, trasduzione) e sua importanza nel suolo. Il ruolo dei microrganismi nella agricoltura sostenibile. Cicli biogeochimici: ciclo del C, N, P e S.

Le simbiosi tra piante e microrganismi. Simbiosi micorriziche: biodiversità dei funghi e tassonomia, loro ciclo vitale e produzione massiva. Biodiversità funzionale dei funghi micorrizici arbuscolari: selezione di ceppi infettivi ed efficienti. Conservazione della diversità dei funghi AMF: collezioni ex-situ, in-situ e on-farm. Processo di azotofissazione. La rizosfera e batteri PGPR.

Metodi molecolari per il monitoraggio dei microrganismi della pianta e del suolo: casi studio.

ESERCITAZIONI

Metodi di analisi delle comunità microbiche del suolo e della rizosfera: determinazione mediante l'uso di metodi coltura-dipendenti e indipendenti.

Metodi molecolari per l'analisi delle comunità microbiche.

Syllabus

Microbial diversity and molecular phylogeny. Microbes within Bacteria (Proteobacteria, Actinobacteria, Gram + Bacteria, Cyanobacteria, Cytophaga), Archaea (extreme alophylous, Methobacteria, Iperthermophylous bacteria) and Eucarya (Fungi) and their main traits. Microbial ecological diversity. Chemolithic bacteria (Nitrifiers, S-oxidazing) and anaerobic respiration (denitrification and SO4 respiration). The fungi. Horizontal gene transfer (conjugation, transformation, transduction): importance in soil environment. 

Role of microbes in biogeochemical cycles. Cycles of C, N, P, S. Symbiosis between plants and microorganisms. Mycorrhizal symbioses: fungal diversity and taxonomy, life cycle and massive production. Functional biodiversity of arbuscular mycorrhizal fungi: selection of efficient and infective isolates. and nitrogen fixing bacteria. Arbuscular mycorrhizal fungi as biofertilizers and bioenhancers. Conservation of AMF diversity: in situ, ex situ and on farm collections. Methods for the analyses of microbial communities. N-fixing bacteria. The rhizosphere and the plant growth promoter rhizobacteria (PGPR). Molecular methods for monitoring plant and soil microorganisms: case studies.

Laboratories

Methods for microbial soil communities analyses: determination of microorganisms by culture-dependent and independent methods.

Molecular methods for the analysis of microbial communities.

 

Bibliografia e materiale didattico

- B. Biavati, C. Sorlini "Microbiologia agroambientale". CEA, 2012

- P. Barbieri, G. Bestetti, E. Galli, D. Zannoni. "MICROBIOLOGIA AMBIENTALE ED ELEMENTI DI ECOLOGIA MICROBICA ". CEA, 2008

- Iaccarino M (2006). Microrganismi benefici per le piante. Idelson-Gnocchi

Bibliography

- B. Biavati, C. Sorlini "Microbiologia agroambientale". CEA, 2012

- P. Barbieri, G. Bestetti, E. Galli, D. Zannoni. "MICROBIOLOGIA AMBIENTALE ED ELEMENTI DI ECOLOGIA MICROBICA ". CEA, 2008

- Iaccarino M (2006). Microrganismi benefici per le piante. Idelson-Gnocchi

Indicazioni per non frequentanti

Gli studenti non frequentanti possono utilizzare il materiale didattico presente in e-learning e consultare il registro delle lezioni.

 

Non-attending students info

Non-attending students may use the teaching material provided in the e-learning site and check the lesson register.

Modalità d'esame
  • valutazione di un seminario attivo e due test in itinere. In caso di non superamento dei test in itinere sarà fatto un esame orale.
  • I test in itinere si ritengono superati con un punteggio minimo di 18/30. Il voto complessivo dell'esame si basa sulla media delle tre  prove.
  • gli studenti non frequentanti e coloro che non parteciperanno ai test in itinere dovranno superare un esame orale.
Assessment methods

The exam consists of two ongoing written tests for attending students. The tests consists of a series of questions concerning the topics of the course, up to one week before the test. The students will also give a seminar. The positive tests are valid for the entire academic year.

The written tests are passed if a mark of 18/30 is reached. If the student has a positive mark (at the least 18/30) in both tests and in the seminar, the exam is considered passed and an average mark is calculated. In case the mark is below 18/30 in one of the two tests, the student must give the relevant oral exam.

Non attending students and those who do not take the ongoing tests, must pass an oral exam. For students wanting to improve their mark, the oral exam will concern the whole programme.

Updated: 25/07/2023 16:49