ECTS - University of Pisa
| Modules | Area | Type | Hours | Teacher(s) | |
| FISIOLOGIA VEGETALE | BIO/04 | LEZIONI | 64 |
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Al termine del corso lo studente avrà acquisito le conoscenze necessarie per comprendere il funzionamento delle piante nell’interazione con l’ambiente fisico (abiotico) e biologico (biotico) che le circonda. La comprensione di queste conoscenze sarà acquisita attraverso lo studio di processi fisiologici fondamentali per il ciclo vitale della pianta: la fotosintesi, la fotomorfogenesi, le relazioni idriche, la nutrizione minerale e i fitormoni. Le esercitazioni di laboratorio saranno un supporto cruciale per l’acquisizione di queste conoscenze da parte dello studente.
The student who successfully completes the course will have the ability to learn basic concepts of plant functions and physiological activities, to understand physiologic mechanisms of plant adaptation to environmental stresses. The lab experiments are designed to provide students with hands-on research experience. Students in group will be asked to carry out experiments closely related to the topics discussed in the class.
L’accertamento delle conoscenze sarà svolto al termine di ciascun argomento trattato a lezione attraverso discussione in classe su aspetti rilevanti un dato argomento per comprendere il funzionamento delle piante.
The student will be assessed on his/her demonstrated ability to discuss the main course contents using the appropriate terminology. In the final exam, the student must demonstrate his/her knowledge of the course material and to organise an effective and correctly reply.
Al termine del corso lo studente avrà acquisito un’adeguata preparazione non solo per il superamento dell’esame ma soprattutto conoscenze sufficienti a capire quali strategie le piante mettono in atto durante la crescita e lo sviluppo, in particolare, in risposta a stress abiotici e biotici.
At the end of the course the student will have acquired an adequate preparation not only for passing the exam but above all sufficient knowledge to understand which strategies the plants put in place during growth and development, in particular, in response to abiotic and biotic stress
Discussione in classe al termine delle lezioni e delle esercitazioni di laboratorio.
Class discussion at the end of the lessons and laboratory exercises.
Alla fine del corso lo studente, con le conoscenze acquisite, potrà affrontare problematiche relative allo sviluppo delle piante nell’ambiente agrario. L’esperienza di laboratorio gli potrà fornire gli strumenti di base per comprendere come affrontare tali problematiche.
At the end of the course the student, with the acquired knowledge, will be able to face problems related to the development of plants in the agricultural environment. The laboratory experience will provide him with the basic tools to understand how to deal with these problems.
Durante la discussione in classe e/o di laboratorio verrà valutato il comportamento dello studente di fronte alle problematiche poste dal docente.
Al termine dell’esercitazione di laboratorio verrà inoltre valutato il grado di accuratezza e precisione dell’attività svolta.
During the discussion in the classroom and / or in the laboratory the behavior of the student in the face of the problems posed by the teacher will be evaluated.
At the end of the laboratory exercise the degree of accuracy and precision of the activity performed will also be evaluated.
Per affrontare l’insegnamento di fisiologia vegetale sono fondamentali le conoscenze di Botanica e Chimica organica
To address the teaching of plant physiology, knowledge of Botany and Organic Chemistry is central
Le lezioni frontali si svolgono con l’ausilio di diapositive.
Le esercitazioni di laboratorio vengono effettuate nel laboratorio didattico di chimica del DiSAAA. Le attrezzature presenti nel laboratorio sono adeguate al tipo di sperimentazione intrapresa con gli studenti. Alcune di queste attrezzature sono le stesse utilizzate nei laboratori dove viene svolta attività di ricerca. Prima di ciascuna esercitazione di laboratorio, viene fornita allo studente, una scheda metodologica in cui sono riportate le diverse fasi dell’esercitazione, incluse le domande per una verifica finale dell’attività svolta. Le esercitazioni di laboratorio vengono effettuate in gruppi di studenti per riuscire a seguire lo studente durante quest’attività e con la partecipazione di tecnici di laboratorio capaci e motivati.
Tutto il materiale didattico, diapositive e schede di laboratorio viene messo a disposizione dello studente tramite caricamento sul portale Elearning.
Il docente interagisce con gli studenti tramite posta elettronica per fissare gli appuntamenti con gli studenti interessati ad informazioni e delucidazioni sugli argomenti del corso.
Delivery: face to face
Introduzione
Fisiologia vegetale e produzione agricola;
La germinazione
Tipologie di germinazione. Le tre fasi della germinazione. La mobilizzazione delle riserve.
La luce come sorgente di energia (fotosintesi)
La radiazione solare; pigmenti fotosintetici e assorbimento della luce; organizzazione dell’apparato fotosintetico (PSI e PSII) e ambiente; trasporto elettronico non-ciclico, ciclico e clororespirazione. Pmf e fotofosforilazione; pH del lume e il NPQ; regolazione attività ATPsintetasi. Regolazione del ciclo C3 e funzione della fotorespirazione. Metabolismi C4, CAM e loro significato adattativo. I prodotti della fotosintesi (amido, saccarosio e fruttani). Le diverse vie fotosintetiche: il rapporto isotopico del carbonio. Efficienza della conversione fotosintetica dell’energia solare in energia chimica;
Le relazioni idriche delle piante
Le proprietà dell’acqua; potenziale chimico e potenziale idrico; i componenti del potenziale idrico: potenziale di soluto, di pressione, di matrice e gravitazionale. Relazioni idriche a livello cellulare; il diagramma di Höfler. Trasporto dell’acqua nel continuum Suolo-Pianta-Atmosfera: diffusione, flusso di massa e osmosi; trasporto xilematico e cavitazione, pressione radicale e guttazione; traspirazione stomatica e velocità dei movimenti stomatici; trasporto floematico in piante erbacee e arboree. Trasporto dell’acqua nel continuum Atmosfera-Pianta-Suolo. Stress idrico e piante isoidriche e anisoidriche
Ecofisiologia della fotosintesi
Risposte della fotosintesi alla luce: acclimatamento e adattamento delle foglie alla luce; curve di risposta della fotosintesi alla luce; meccanismi di fotoinibizione e fotoprotezione. Risposte della fotosintesi alla CO2: la diffusione della CO2 dall’atmosfera al cloroplasto; curve di risposta della fotosintesi alla CO2; fotosintesi e incremento della CO2 nell’atmosfera: risposte di breve e di lungo periodo. Risposte della fotosintesi alla temperatura; Risposte della fotosintesi alla carenza idrica: limitazioni stomatiche e non stomatiche, efficienza d’uso idrico; Considerazioni ecofisiologiche a livello di ecosistema e tecniche di misura della produttività primaria.
Fisiologia della respirazione
Considerazioni generali sulla respirazione; Regolazione del flusso glicolitico e del TCA: flusso ciclico e non-ciclico del TCA. Funzione adattativa del processo fermentativo. Catena respiratoria e funzione dell’ossidasi alternativa nelle piante; Ruolo dei microcorpi durante la germinazione. Respirazione nella pianta intera
La nutrizione minerale delle piante
La nutrizione minerale delle piante; Trasporto passivo e attivo dei soluti. Il potenziale di Nernst (En). Relazione tra En e Em (potenziale elettrico transmembrana). Proteine di trasporto dei soluti: canali, carriers e pompe. Assorbimento e trasporto dei nutrienti dal suolo allo xilema della radice; strategie per aumentare la capacità di assorbimento delle radici (nutrienti e acqua). Assimilazione dell’azoto e dello zolfo. Acquisizione del fosforo e del ferro: strategie delle piante per aumentare la solubilità del P e Fe nel suolo.
La luce come sorgente di informazioni (fotomorfogenesi)
I pigmenti fotosensori: fitocromo, crittocromo e recettori degli UV-B. Le due forme di fitocromo: Pr e Pfr; Risposte della pianta mediate dal fitocromo; ruolo del fitocromo in piante cresciute nell’ambiente naturale. Fitocromo, fotoperiodo e fioritura.
Ormoni
Il sistema di regolazione ormonale delle piante. Strutture chimiche, biosintesi e metabolismo dei fitormoni: auxine, gibberelline, citochinine, acido abscissico, etilene, (brassinosteroidi, acido jasmonico, acido salicilico). Principali effetti fisiologici degli ormoni; principali usi agrari dei fitoregolatori.
Esercitazioni di laboratorio
Determinazione quantitativa di sostanze in soluzioni diluite. Analisi spettrofotometrica della riboflavina (B2).
Estrazione e separazione dei pigmenti fotosintetici. Cromatografia su strato sottile (TLC) e determinazione spettrofotometrica della clorofilla a, b e totale; la fluorescenza dei pigmenti.
Relazioni idriche. Misura del potenziale idrico in tessuti vegetali: a) metodo del cambiamento di volume del tessuto; b) camera o bomba di pressione; c) plasmolisi e deplasmolisi;
Aspetti Ecofisiologici della Fotosintesi. Studio delle risposte della fotosintesi al variare della quantità di luce, della concentrazione di CO2 e della disponibilità idrica;
Nutrizione minerale. Determinazione dell’attività della nitrato reduttasi.
The emphasis of the course is on the understanding and appreciation of basic plant functions. Although we will focus primarily on the major physiological processes of plant growth ad development, a few elements concerning the link between regulation of physiological processes and adaptation to the environment will be also provided. Accurately selected laboratory experiments will reinforce the lecture topics.
Taiz e Zeiger Fisiologia vegetale, Piccin, Padova (2012) 4a edizione
Rascio, Elementi di Fisiologia Vegetale, Edises (2017) 2° edizione
Materiale didattico fornito dal docente: diapositive del corso e schede per le esercitazioni di laboratorio.
Indicazioni per non frequentanti
Gli studenti non frequentanti possono utilizzare il materiale didattico messo a disposizione dal docente sul portale Elearning.
The required Textbook for this course is: Taiz, L. and Zeiger, E. 2010. Plant Physiology. 5 th Edition. Sinauer Associates, Inc. Sunderland, Massachusetts. The Textbook comes with a Companion Website at www.plantphys.net. This website includes special web topics and essays, as well as review material and sample questions to test your knowledge. Also note that a useful glossary is present at the back of the textbook. It is strongly recommended that you access the website associated with this Textbook and use the resources provided to supplement the material presented in this course. Supplemental material will be provided by the instructor if necessary in the form of supplemental readings and handouts.
Esame per studenti frequentanti e non frequentanti: prova orale al termine del corso
La prova orale consiste in una serie di domande inerenti gli argomenti del corso, incluse le esercitazioni di laboratorio.
La prova orale è superata quando il candidato è in grado di esprimersi in modo chiaro e di usare la terminologia corretta, dimostrare di avere compreso il funzionamento delle piante ed essere in grado di mettere in relazione le parti del programma svolte.
Exam for attending and non-attending students: oral test at the end of the course.
The test consists of a series of questions concerning the topics of the course, including laboratory exercises.
The exam is passed when the candidate is able to express himself clearly and to use the correct terminology, to demonstrate to have understood the functioning of the plants and to be able to relate the parts of the program carried out.
