Il corso si propone di far conoscere i processi fisiologici delle piante e il loro funzionamento nell'interazioni con l'ambiente fisico e biologico che le circonda.

 The course is meant to provide students with knowledge about fundamental processes of plant functioning at the molecular, cellular, tissue and organismic levels and the interactions with abiotic and biotic environment.

Caratteristiche generali degli organismi vegetali. La distribuzione naturale delle piante.

La cellula vegetale: peculiarità funzionali della cellula vegetale. Struttura, biogenesi e funzioni della parete cellulare. Biosintesi dei componenti di parete. Plasmodesmi. Espansione della parete cellulare. Membrane biologiche. Proteine di trasporto. Pompe protoniche. Struttura dei cloroplasti. Teoria endosimbiontica. DNA plastidiale.

Fotosintesi: concetti generali. I pigmenti fotosintetici. Organizzazione spaziale, localizzazione e funzione dei fotosistemi. Flusso lineare e flusso ciclico di elettroni. Ossidazione dell'acqua. ATP sintasi. Ciclo di Calvin. Rubisco: caratteristiche generali, biosintesi, regolazione e importanza nella biosfera. Fotorespirazione. Meccanismi di concentrazione della CO2. Piante C4 e piante CAM. Fattori ambientali che influenzano la fotosintesi. Biosintesi del saccarosio e dell'amido. Partizione dei fotosintati. Organi source e sink. Trasporto floematico. Biosintesi dei fruttani.

La pianta e l'acqua: proprietà chimico fisiche dell'acqua. Potenziale idrico. Turgore cellulare. Assorbimento dell'acqua dalle radici. Trasporto xilematico. Traspirazione. Struttura, funzionalità e regolazione degli stomi.

Nutrizione minerale: macro e microelementi essenziali. Carenze nelle piante. Il suolo e i nutrienti minerali. Rizosfera. Rizodeposizioni. Il fitorisanamento: concetto di pianta iperaccumulatrice. Assorbimento e trasporto dei soluti. Piante e funghi simbionti: le micorrize. Assorbimento e assimilazione dell'azoto inorganico. Ciclo dell'azoto. Organismi azoto fissatori. Simbiosi leguminose-Rhizobium. Piante carnivore. Ciclo dello zolfo. Assorbimento, assimilazione e organicazione dello zolfo.

Gli ormoni vegetali. Concetto di ormone e di sensibilità del tessuto. Auxine. Citochinine. Gibberelline. Acido abscissico. Etilene. Brassinosteroidi. Siti di produzione, biosintesi e trasporto. Recezione e trasduzione del segnale. Ruoli biologici e usi commerciali.

La luce come segnale ambientale. Fotomorfogenesi. Fotoperiodismo. Fotorecettori della luce rossa (fitocromi) e UV-A/blu.

Germinazione del seme. Mobilizzazione delle riserve glucidiche, lipidiche e proteiche. Modalità di crescita della plantula.

Orientamento delle piante nello spazio. Tropismi e nastie.

Metaboliti secondari e difese delle piante. Terpeni. Composti fenolici. Allelopatia. Composti contenenti azoto.

Syllabus

Typical features of plants and their distribution in the different natural ecosystems.

The plant cell. Structure, biogenesis and roles of the cell wall. Synthesis of cell wall constituents. Plasmodesmata. Cell wall expansion. Biological membranes. Membrane transport proteins. Proton pumps. Calcium pumps. Structure of chloroplast. Endosymbiotic origin. Plastidial DNA.

Photosynthesis. Light characteristics. Photosynthetic pigments. Structure of photosynthetic apparatus. Organization of light-absorbing antenna systems. Mechanisms of electron and proton transport. The Calvin Cycle. Biosynthesis, regulation and importance in the biosphere of Rubisco. The photorespiratory carbon oxidation cycle. The C4 carbon cycle. Crassulacean Acid Metabolism. Physiological and ecological considerations. Synthesis of sucrose, starch and fructans.

Translocation in the phloem. Sources and sinks. Materials translocated. Phloem loading.The pressure-flow model.

Water balance in the plant. Water potential gradient. Changes in turgor pressure. Water absorption by the root. Apoplast and symplast pathways. Transport through xylem. Stomatal transpiration. Guard cells structure. Stomatal opening mechanism.

Mineral nutrition. Essential nutrients. Effect of soil particles on mineral absorption. Rhizosphere and root exudates. Heavy metal accumulation in plants. Phytoremediation. Association of mycorrhizal fungi with the root system. Ion transport in roots. Nitrate assimilation. Ammonium assimilation. Biological nitrogen fixation. Symbiotic N2 fixation. Carnivore plants. Sulphate assimilation.

Plant hormones. Auxins, Gibberellins, Cytokinins, Ethylene, Abscisic Acid, Brassinosteroids: discovery, biosynthesis, transport, metabolism and physiological effects.

Light responses Photomorphogenesis. Photoperiodic regulation of flowering. Phototropism. Red light (phytocrome) and UV-A/blue photoreceptors.

Seed germination. Glucidic, lipidic and proteinic reserves mobilization. Seedling growth.

Secondary products and plant defense. Terpenes. Phenolic compounds. Allelopathy. Nitrogen containing compounds. 

E' richiesto di aver superato l'esame di Biologia vegetale.

It is required to have passed the exam of Plant Biology.

Si fa riferimento ai risultati previsti dai descrittori di Dublino.

The Dublin's descriptors will be the teaching goals.

Seminari

Seminars

Modalità didattiche

Lezione frontale.

The course will be taught by lectures. 

Testi di studio

Required text

Elementi di Fisiologia Vegetale. Autori vari. EdiSES S.r.l. Napoli

o/ or

Elementi di Fisiologia Vegetale. Taiz-Zeiger. Piccin Nuova Libraria, Padova. Riduzione della quinta edizione di lingua inglese a cura di Massimo Maffei.

Letture consigliate/ Further readings

Iaccarino et al. Microrganismi benefici per le piante. Idelson-Gnocchi

Lorenzini - Nali. Le piante e l'inquinamento dell'aria. Springer

Articoli forniti dal docente. 

Modalità di
accertamento

Colloquio orale. L'esame si articola su una serie di tre-quattro domande che richiedono la discussione dell'argomento proposto e collegamenti con altri. 

At the end of the course, there will be an oral exam. Students are expected to answer a few questions (three or four), and be able to connect different topics together.   

Disabilità e DSA

Le studentesse e gli studenti che hanno registrato la certificazione di disabilità o la certificazione di DSA presso l'Ufficio Inclusione e diritto allo studio, possono chiedere di utilizzare le mappe concettuali (per parole chiave) durante la prova di esame.

A tal fine, è necessario inviare le mappe, due settimane prima dell’appello di esame, alla o al docente del corso, che ne verificherà la coerenza con le indicazioni delle linee guida di ateneo e potrà chiederne la modifica.

Modalità di
accertamento

Colloquio orale. L'esame si articola su una serie di tre-quattro domande che richiedono la discussione dell'argomento proposto e collegamenti con altri. 

Oral exam. Students are expected to answer a few questions (three or four), and be able to connect different topics together. 

Disabilità e DSA

Le studentesse e gli studenti che hanno registrato la certificazione di disabilità o la certificazione di DSA presso l'Ufficio Inclusione e diritto allo studio, possono chiedere di utilizzare le mappe concettuali (per parole chiave) durante la prova di esame.

A tal fine, è necessario inviare le mappe, due settimane prima dell’appello di esame, alla o al docente del corso, che ne verificherà la coerenza con le indicazioni delle linee guida di ateneo e potrà chiederne la modifica.

Chi desidera sostenere l'esame in lingua inglese dovrà studiare i materiali in lingua straniera di seguito indicati/ Students wishing to take exam in English must study the following materials in the foreign language:

L.Taiz-E. Zeiger: Plant Physiology. fifth edition. Sinauer Associate, Inc. (http://www.sinauer.com    publish@sinauer.com)