Modulo : Fisiologia e Biochimica vegetale Lezioni 5 CFU: 40 ore Peculiarità funzionali della cellula vegetale. Reticolo endoplasmatico e sue differenziazioni. Il vacuolo: struttura e funzioni . I perossisomi. Gliossisomi, cenni sul metabolismo dei lipidi. β-ossidazione, ciclo del gliossilato. Corpi proteici. Oleosomi. I plastidi. Struttura e funzioni. Biogenesi dei plastidi.La parete cellulare vegetale. Composizione, struttura e funzioni e biogenesi. Biosintesi dei componenti di parete. I plasmodesmi: struttura e funzione. (8 ore) Potenziale elettrochimico e potenziale idrico. Componenti del potenziale idrico. Metodi sperimentali per la misurazione del potenziale idrico e delle sue componenti. Il movimento dell'acqua nella pianta. Trasporto a lunga distanza. Pressione radicale, modello della coesione-tensione. Continuum suolo-pianta-atmosfera. Trasporto dell’acqua dal suolo alla radice. Struttura dello xilema. Trasporto dell’acqua alle foglie. Traspirazione e sua regolazione. Gli stomi: struttura e meccanismi di controllo dell’apertura e chiusura.(8 ore) Sistemi di trasporto specifici: permeasi, canali, pompe protoniche. Movimento e trasporto degli ioni. Potenziale di Nerst. Natura del potenziale elettrico transmembrana. Trasporti passivi, facilitati ed attivi. Calcio compartimentazione, accumulo e sistemi di mobilizzazione.Nutrizione minerale delle piante. Piante e funghi simbionti: le micorrize. Metabolismo dell'azoto. Fissazione dell'azoto. Simbiosi leguminose-rhizobium. Assimilazione dell’azoto. (8 ore) Fotosintesi. I pigmenti fotosintetici. Organizzazione spaziale e funzione dei fotosistemi. Trasporto di elettroni, accettori e donatori di elettroni. Trasporto di protoni e fotofosforilazione. Organizzazione spaziale dei complessi fotosintetici nelle membrane tilacoidali. Fotoinibizione. Ciclo di Calvin e sua regolazione. Fotorespirazione. Sistemi per concentrare la CO2 : Piante C4. Metabolismo acido delle crassulacee. Biosintesi del saccarosio e dell'amido e meccanismi di regolazione . La traslocazione nel floema. Anatomia del floema. Modello del flusso da pressione. Caratteristiche della traslocazione floematica: relazione sorgente-pozzo. Caricamento e scaricamento del floema. Ripartizione degli assimilati. Funzioni peculiari dei mitocondri vegetali. (8 ore) Gli ormoni vegetali. Concetto di ormone e di sensibilità del tessuto. Auxine. Citochinine. Gibberelline. Acido abscissico. Etilene.Ruolo degli ormoni nelle piante a loro azione. Fotorecettori. Fotomorfogenesi, fototropismo ritmi circadiani e fioritura. Introduzione al metabolismo secondario ( 8 ore) Laboratorio 1 CFU 12 ore : -Preparazione di protoplasti vegetali -Esperienza di laboratorio su cloroplasti isolati che consente di comprendere il funzionamento della catena di trasporto elettronico fotosintetica, il ruolo svolto dalla radiazione luminosa ed individuare il donatore di elettroni del processo. (12 ore)

-Elementi di Fisiologia vegetale .Lincoln Taiz et al Piccin 2016. - Fisiologia vegetale applicata V.Lionetti and D.Bellincampi Piccin (2021) - Materiale didattico (articoli, filmati scientifici , slides delle lezioni) è fornito tramite la piattaforma https://elearning2.uniroma1.it/course/view.php?id=317

Modulo : Fisiologia e Biochimica vegetale Lezioni 5 CFU: 40 ore Peculiarità funzionali della cellula vegetale. Reticolo endoplasmatico e sue differenziazioni. Il vacuolo: struttura e funzioni . I perossisomi. Gliossisomi, cenni sul metabolismo dei lipidi. β-ossidazione, ciclo del gliossilato. Corpi proteici. Oleosomi. I plastidi. Struttura e funzioni. Biogenesi dei plastidi.La parete cellulare vegetale. Composizione, struttura e funzioni e biogenesi. Biosintesi dei componenti di parete. I plasmodesmi: struttura e funzione. (8 ore) Potenziale elettrochimico e potenziale idrico. Componenti del potenziale idrico. Metodi sperimentali per la misurazione del potenziale idrico e delle sue componenti. Il movimento dell'acqua nella pianta. Trasporto a lunga distanza. Pressione radicale, modello della coesione-tensione. Continuum suolo-pianta-atmosfera. Trasporto dell’acqua dal suolo alla radice. Struttura dello xilema. Trasporto dell’acqua alle foglie. Traspirazione e sua regolazione. Gli stomi: struttura e meccanismi di controllo dell’apertura e chiusura.(8 ore) Sistemi di trasporto specifici: permeasi, canali, pompe protoniche. Movimento e trasporto degli ioni. Potenziale di Nerst. Natura del potenziale elettrico transmembrana. Trasporti passivi, facilitati ed attivi. Calcio compartimentazione, accumulo e sistemi di mobilizzazione.Nutrizione minerale delle piante. Piante e funghi simbionti: le micorrize. Metabolismo dell'azoto. Fissazione dell'azoto. Simbiosi leguminose-rhizobium. Assimilazione dell’azoto. (8 ore) Fotosintesi. I pigmenti fotosintetici. Organizzazione spaziale e funzione dei fotosistemi. Trasporto di elettroni, accettori e donatori di elettroni. Trasporto di protoni e fotofosforilazione. Organizzazione spaziale dei complessi fotosintetici nelle membrane tilacoidali. Fotoinibizione. Ciclo di Calvin e sua regolazione. Fotorespirazione. Sistemi per concentrare la CO2 : Piante C4. Metabolismo acido delle crassulacee. Biosintesi del saccarosio e dell'amido e meccanismi di regolazione . La traslocazione nel floema. Anatomia del floema. Modello del flusso da pressione. Caratteristiche della traslocazione floematica: relazione sorgente-pozzo. Caricamento e scaricamento del floema. Ripartizione degli assimilati. Funzioni peculiari dei mitocondri vegetali. (8 ore) Gli ormoni vegetali. Concetto di ormone e di sensibilità del tessuto. Auxine. Citochinine. Gibberelline. Acido abscissico. Etilene.Ruolo degli ormoni nelle piante a loro azione. Fotorecettori. Fotomorfogenesi, fototropismo ritmi circadiani e fioritura. Introduzione al metabolismo secondario ( 8 ore) Laboratorio 1 CFU 12 ore : -Preparazione di protoplasti vegetali -Esperienza di laboratorio su cloroplasti isolati che consente di comprendere il funzionamento della catena di trasporto elettronico fotosintetica, il ruolo svolto dalla radiazione luminosa ed individuare il donatore di elettroni del processo. (12 ore)

-Elementi di Fisiologia vegetale .Lincoln Taiz et al Piccin 2016. - Fisiologia vegetale applicata V.Lionetti and D.Bellincampi Piccin (2021) - Materiale didattico (articoli, filmati scientifici , slides delle lezioni) è fornito tramite la piattaforma https://elearning2.uniroma1.it/course/view.php?id=317

Modulo : Fisiologia e Biochimica vegetale: Peculiarità funzionali della cellula vegetale. Reticolo endoplasmatico e sue differenziazioni. Il vacuolo: struttura e funzioni . I perossisomi. Gliossisomi, cenni sul metabolismo dei lipidi. β-ossidazione, ciclo del gliossilato. Corpi proteici. Oleosomi. I plastidi. Struttura e funzioni. Biogenesi dei plastidi.La parete cellulare vegetale. Composizione, struttura e funzioni e biogenesi. Biosintesi dei componenti di parete. I plasmodesmi: struttura e funzione. (8 ore) Potenziale elettrochimico e potenziale idrico. Componenti del potenziale idrico. Metodi sperimentali per la misurazione del potenziale idrico e delle sue componenti. Il movimento dell'acqua nella pianta. Trasporto a lunga distanza. Pressione radicale, modello della coesione-tensione. Continuum suolo-pianta-atmosfera. Trasporto dell’acqua dal suolo alla radice. Struttura dello xilema. Trasporto dell’acqua alle foglie. Traspirazione e sua regolazione. Gli stomi: struttura e meccanismi di controllo dell’apertura e chiusura.(8 ore) Sistemi di trasporto specifici: permeasi, canali, pompe protoniche. Movimento e trasporto degli ioni. Potenziale di Nerst. Natura del potenziale elettrico transmembrana. Trasporti passivi, facilitati ed attivi. Calcio compartimentazione, accumulo e sistemi di mobilizzazione.Nutrizione minerale delle piante. Piante e funghi simbionti: le micorrize. Metabolismo dell'azoto. Fissazione dell'azoto. Simbiosi leguminose-rhizobium. Assimilazione dell’azoto. (8 ore) Fotosintesi. I pigmenti fotosintetici. Organizzazione spaziale e funzione dei fotosistemi. Trasporto di elettroni, accettori e donatori di elettroni. Trasporto di protoni e fotofosforilazione. Organizzazione spaziale dei complessi fotosintetici nelle membrane tilacoidali. Fotoinibizione. Ciclo di Calvin e sua regolazione. Fotorespirazione. Sistemi per concentrare la CO2 : Piante C4. Metabolismo acido delle crassulacee. Biosintesi del saccarosio e dell'amido e meccanismi di regolazione . La traslocazione nel floema. Anatomia del floema. Modello del flusso da pressione. Caratteristiche della traslocazione floematica: relazione sorgente-pozzo. Caricamento e scaricamento del floema. Ripartizione degli assimilati. Funzioni peculiari dei mitocondri vegetali. (8 ore) Gli ormoni vegetali. Concetto di ormone e di sensibilità del tessuto. Auxine. Citochinine. Gibberelline. Acido abscissico. Etilene.Ruolo degli ormoni nelle piante a loro azione. Fotorecettori. Fotomorfogenesi, fototropismo ritmi circadiani e fioritura. Introduzione al metabolismo secondario ( 8 ore) Laboratorio: Estrazione, quantizzazione e separazione su gel di proteine isolate da diversi tessuti vegetali Quantizzazione di attività enzimatica ( pectina methylesterasi) mediante agarosio assay -Esperienza di laboratorio su cloroplasti isolati che consente di comprendere il funzionamento della catena di trasporto elettronico fotosintetica, il ruolo svolto dalla radiazione luminosa ed individuare il donatore di elettroni del processo. (12 ore) Modulo II : Biotecnologie vegetali Produzione agricola, crescita demografica, ambiente e biotecnologie vegetali. Produzione alimentare in paesi sviluppati e in via di sviluppo. Le origini dell’agricoltura, centri di origine e domesticazione delle piante. Il miglioramento genetico delle piante: selezione artificiale, incrocio controllato, miglioramento per mutagenesi. (6 ore) Colture in vitro di cellule e tessuti vegetali, colture di protoplasti, variabilità somaclonale. Rigenerazione della pianta, embriogenesi e organogenesi, ruolo degli ormoni. La micropropagazione. Piante geneticamente modificate: differenze tra miglioramento tradizionale e ingegneria genetica. (4 ore) Richiami su espressione genica nelle piante. Arabidopsis thaliana come sistema modello per gli studi di genomica e post-genomica. Elementi per la costruzione di una cassetta di espressione: promotori costitutivi, inducibili e tessuto-specifici, terminatori, marcatori di selezione, geni reporter. Espressione transiente di geni. Trasformazione del cloroplasto. (6 ore) Uso della modificazione genetica per la ricerca di base: studio della funzione dei geni mediante approcci di genetica diretta e inversa. Silenziamento genico. “Editing” del genoma. (4 ore) Piante migliorate in caratteri agronomici e nutrizionali. Controllo della maturazione dei frutti. Produzione di prodotti di importanza terapeutica nelle piante. Produzione di anticorpi e vaccini in pianta. (6 ore) Rischio chimico: pesticidi, concimi. Lotta biologica e integrata. Miglioramento delle piante per la resistenza a patogeni (funghi, batteri, virus, insetti). Tolleranza agli erbicidi. Resistenza a stress ambientali. (6 ore) Problematiche e possibili soluzioni connesse con la produzione di piante transgeniche: trasferimento genico orizzontale e resistenza agli antibiotici. Strategie per l'eliminazione del gene marcatore (6 ore) Uso di biomasse vegetali per la produzione di biocombustibili. (2 ore) Laboratorio (12 ore): Trasformazione mediata da Agrobacterium tumefaciens Trasformazione transiente. Preparazione e trasformazione di protoplasti.

Modulo I: Elementi di Fisiologia vegetale .Lincoln Taiz et al Piccin 2016. Materiale di supporto didattico in https://elearning2.uniroma1.it/course/view.php?id=317 Modulo II: - Biotecnologie e genomica delle piante. Rosa Rao, Antonietta Leone et al. Idelson-Gnocchi 2014. - Biotecnologie sostenibili. Massimo Galbiati et al. Edagricole 2017. Materiale di supporto didattico in https://elearning2.uniroma1.it