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Oggetto:
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Biologia e biodiversità nei vegetali (Anno Accademico 2016/2017)

Oggetto:

PLANT BIODIVERSITY

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Anno accademico 2016/2017

Codice dell'attività didattica
SAF0025
Docenti
Prof. Paola Bonfante (Affidamento interno)
Dott. Elena Martino (Affidamento interno)
Corso di studi
[f056-c502] LM - Biotecnologie vegetali
Anno
1° anno
Tipologia
B - Caratterizzante
Crediti/Valenza
6
SSD dell'attività didattica
BIO/01 - botanica generale
Modalità di erogazione
Tradizionale
Lingua di insegnamento
Italiano
Modalità di frequenza
Facoltativa
Tipologia d'esame
Scritto ed orale
Prerequisiti
Nessuno / None
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Sommario insegnamento

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Obiettivi formativi

Il corso 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, ed  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 course is divided into two modules. The first one is aimed to illustrate the main groups of photosynthetic organisms, tracing their evolutionary path based on current systematics and genome sequencing. It highlights their unique features with a special focus to life cycles, 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.

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Risultati dell'apprendimento attesi

Ci si aspetta che gli studenti raggiungano una buona conoscenza della biodiversità e della biologia vegetale, acquisendo nozioni e strumenti che complementino i saperi tradizionali della botanica con alcune delle informazioni più recenti e ricevendo pertanto le basi per affrontare gli insegnamenti più avanzati previsti dal corso di studi.

 

It is expected that students will reach a good knowledge of plant biodiversity and biology, acquiring notions and tools which could complement the traditional knowledge of botany with some of the most recent information therefore acquiring the basis for tackling the more advanced teachings provided by the course of study.

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Modalità di insegnamento

Il corso 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 i docenti si avvalgono di presentazioni power point che vengono messe a disposizione degli studenti sulla pagina web del corso.

The course 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 given by the teacher and observations at the light microscope). During the lectures teachers make use of power point presentations that are available for the students on the course web page.

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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.

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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

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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:

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

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



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Note

Il corso 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 course will take 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.

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Ultimo aggiornamento: 04/06/2016 17:18
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