MOLECULAR DYNAMICS IN PLANT-MICROBE INTERACTIONS: THE STUDY OF PLANT-MICROBE INTERACTIONS TO DEVELOP BIOTECHNOLOGICAL APPROACHES FOR CROP IMPROVEMENT

Obiettivi formativi

Obiettivi generali Obiettivo principale di questo insegnamento è far acquisire allo studente conoscenze sugli aspetti molecolari, cellulari ed evolutivi dell’immunità delle piante, e sulle somiglianze e differenze con i meccanismi immunitari degli animali. Lo studente acquisirà inoltre conoscenze sulle basi molecolari della comunicazione (riconoscimento, elicitazione, risposte) tra piante e microrganismi sia patogeni che benefici, e i meccanismi di controllo della risposta immunitaria che sono alla base della patogenicità e delle simbiosi. Infine, nel corso dell’insegnamento lo studente comprenderà come le conoscenze acquisite nello studio delle interazioni pianta-microorganismo siano il fondamento per la messa a punto e lo sviluppo di approcci biotecnologici. Il corso si propone anche di far acquisire allo studente la capacità di utilizzare le risorse bibliografiche e di esporre con chiarezza contenuti scientifici complessi relativi agli aspetti oggetto del programma. - Obiettivi specifici A. Conoscenza e comprensione: - Linguaggio e terminologia specifici. - I meccanismi che costituiscono il sistema immunitario innato delle piante - Le somiglianze e le differenze tra il sistema immunitario delle piante e quello degli animali. - Gli elementi, i processi e i meccanismi di regolazione molecolari e cellulari rilevanti nelle interazioni tra piante e microbi (patogeni e benefici). - Le dinamiche di coevoluzione tra piante e microbi. - I principali metodi di studio adottati nello studio delle interazioni piante-microorganismi - I problemi socio-economici relativi alle problematiche nel campo specifico e le strategie biotecnologiche classiche e innovative. B. Capacità di applicare conoscenza e comprensione - Capacità di usare la terminologia specifica - Capacità di delineare percorsi concettuali e metodologici adeguati per affrontare problemi e quesiti nel campo delle Interazioni pianta-microbi. - Capacità di utilizzare le risorse bibliografiche, i software e le risorse biologiche disponibili attraverso il Web per affrontare e interpretare problemi specifici relativi alle tematiche oggetto dell’insegnamento. C. Capacità critiche e di giudizio - Capacità di giudizio critico, attraverso lo studio di rassegne e articoli scientifici su aspetti chiave e attraverso approfondite discussioni collettive ; - Capacità di valutazione della correttezza e del rigore scientifico attraverso l’analisi e la discussione collettiva della parte sperimentale e metodologica di recenti articoli scientifici di elevata qualità. D. Capacità di comunicare quanto si è appreso - Acquisizione di adeguate competenze e strumenti utili per la comunicazione in lingua italiana, mediante l'utilizzazione di linguaggi grafici e formali, con particolare riguardo al linguaggio scientifico, attraverso discussioni e seminari che fanno parte integrante dell’esame orale E. Capacità di proseguire lo studio in modo autonomo nel corso della vita Lo studente avrà acquisito: - la capacità di impostare un metodo di studio autonomo e flessibile, che consenta di condurre ricerche e approfondimenti personali e di continuare in modo efficace nell’avanzamento di conoscenze. - la capacità di individuare aspetti problematici, irrisolti e innovativi in tematiche biologiche - la capacità di reperire e fruire di strumenti conoscitivi per l'aggiornamento continuo delle conoscenze - la capacità di confrontarsi per l’avanzamento, il consolidamento e il miglioramento delle proprie conoscenze. Risultati attesi: Possesso dei contenuti fondamentali della disciplina specifica, e della capacità di padroneggiarne le procedure e i metodi d’indagine propri, anche per orientarsi ed operare nel campo delle scienze applicate.

Canale 1
GIULIA DE LORENZO Scheda docente

Programmi - Frequenza - Esami

Programma
Di seguito il programma dell’intero insegnamento, che è è svolto in co-docenza. - Concetti generali. Microorganismi patogeni e simbionti. Arabidopsis thaliana, Nicotiana tabacum (tabacco), Hordeum vulgare (orzo) e Triticum aestivum(frumento) come sistemi modello per lo studio dell’interazione pianta-patogeno. Meccanismi penetrazione. Degradazione delle pareti cellulari, enzimi e loro inibitori. - Introduzione al sistema immunitario. Meccanismi di difesa delle piante al sito di infezione: meccanismi preformati e inducibili, strutturali e biochimici. Risposte di difesa sistemiche. Risposta ai fitofagi ed erbivori. - Controllo genetico nelle interazioni pianta-microrganismo; resistenza gene-per-gene; riconoscimento molecolare. Molecole di virulenza/effettori. Le proteine R: proteine modulari con ripetizioni ricche di leucina (LRR) NBS-LRR nella risposta ai patogeni. ETI: “Effector-triggered immunity”. - Segnali di pericolo per la pianta (o elicitori). Elicitori generali: profili molecolari associati ai microbi (MAMP) e associati al danno (DAMP). La parete cellulare nella segnalazione del danno tissutale. PTI: “Pattern-Triggered Immunity”. I recettori per il riconoscimento dei profili molecolari (PRR) di patogeni e simbionti, e i loro corecettori. Dinamiche dei complessi di percezione degli elicitori. - Generalità sugli effettori. Effettori batterici: esempi. Effettori di funghi e oomiceti: esempi. - PTI e ETI come meccanismi interdipendenti. - La struttura proteica LRR nella risposta immunitaria vegetale e animale e nelle risposte agli ormoni. Relazioni struttura-funzione nei recettori per il riconoscimento di MAMP, DAMP e proteine di resistenza. Recettori chimerici. Conservazione, analogie e differenze tra il sistema immunitario animale e quello vegetale. - Cascate di trasduzione nella difesa: ruolo di fosforilazione/defosforilazione, ubiquitinazione ed altre modificazioni post-traduzionali. Interazione tra vie di trasduzione coinvolte nella difesa e nello sviluppo. Interazioni ormonali nella risposta di difesa. - Resistenza sistemica: Resistenza sistemica acquisita, Resistenza sistemica indotta, Risposta sistemica alla ferita. - Interazioni pianta microbiota: effetti sulla crescita e sulla risposta ai patogeni. Microorganismi benefici con particolare attenzione di quelli utilizzati in campo agricolo come biofertilizzanti, biostimolanti o bioprotettori. PGPR/PGPF: Rhizobatteri e funghi promotori della crescita delle piante.
Prerequisiti
Conoscenze di base di Fisiologia vegetale, Biologia Molecolare, Chimica Biologica.
Testi di riferimento
Agrios (Fifth Edition) Plant Pathology, Academic Press. Fino al capitolo 6 incluso. Biochemistry and Molecular Biology of Plants (Second Edition). John Wiley & Sons, 2015 - Capitolo 21.7 Reverberi et al. Patologia vegetale molecolare, Piccin-Nuova Libraria. Materiale didattico disponibile al link https://elearning2.uniroma1.it/course/view.php?id=621
Frequenza
La frequenza delle lezioni dell’insegnamento non è obbligatoria, ma è fortemente raccomandata per la complessità e varietà degli argomenti trattati.
Modalità di esame
La valutazione sarà basata sull'interesse e l'attività dimostrata dallo studente durante le lezioni e i seminari. Si verificherà se lo abbia compreso i principi e i concetti di base, sia stato in grado di esplorare domande, analizzare e risolvere problemi scientifici e di impegnarsi in un apprendimento attivo. La valutazione è espressa in trentesimi (voto minimo 18/30, voto massimo 30/30 con lode).
Modalità di erogazione
Il corso prevede lezioni frontali e presentazioni in classe di argomenti specifici con discussione, con l’uso di supporti telematici. Attraverso le lezioni frontali gli studenti apprendono le conoscenze fondamentali della disciplina.
DANIELA PONTIGGIA Scheda docente

Programmi - Frequenza - Esami

Programma
Di seguito il programma dell’intero insegnamento, che è è svolto in co-docenza. - Concetti generali. Microorganismi patogeni e simbionti. Arabidopsis thaliana, Nicotiana tabacum (tabacco), Hordeum vulgare (orzo) e Triticum aestivum(frumento) come sistemi modello per lo studio dell’interazione pianta-patogeno. Meccanismi penetrazione. Degradazione delle pareti cellulari, enzimi e loro inibitori. - Introduzione al sistema immunitario. Meccanismi di difesa delle piante al sito di infezione: meccanismi preformati e inducibili, strutturali e biochimici. Risposte di difesa sistemiche. Risposta ai fitofagi ed erbivori. - Controllo genetico nelle interazioni pianta-microrganismo; resistenza gene-per-gene; riconoscimento molecolare. Molecole di virulenza/effettori. Le proteine R: proteine modulari con ripetizioni ricche di leucina (LRR) NBS-LRR nella risposta ai patogeni. ETI: “Effector-triggered immunity”. - Segnali di pericolo per la pianta (o elicitori). Elicitori generali: profili molecolari associati ai microbi (MAMP) e associati al danno (DAMP). La parete cellulare nella segnalazione del danno tissutale. PTI: “Pattern-Triggered Immunity”. I recettori per il riconoscimento dei profili molecolari (PRR) di patogeni e simbionti, e i loro corecettori. Dinamiche dei complessi di percezione degli elicitori. - Generalità sugli effettori. Effettori batterici: esempi. Effettori di funghi e oomiceti: esempi. - PTI e ETI come meccanismi interdipendenti. - La struttura proteica LRR nella risposta immunitaria vegetale e animale e nelle risposte agli ormoni. Relazioni struttura-funzione nei recettori per il riconoscimento di MAMP, DAMP e proteine di resistenza. Recettori chimerici. Conservazione, analogie e differenze tra il sistema immunitario animale e quello vegetale. - Cascate di trasduzione nella difesa: ruolo di fosforilazione/defosforilazione, ubiquitinazione ed altre modificazioni post-traduzionali. Interazione tra vie di trasduzione coinvolte nella difesa e nello sviluppo. Interazioni ormonali nella risposta di difesa. - Resistenza sistemica: Resistenza sistemica acquisita, Resistenza sistemica indotta, Risposta sistemica alla ferita. - Interazioni pianta microbiota: effetti sulla crescita e sulla risposta ai patogeni. Microorganismi benefici con particolare attenzione di quelli utilizzati in campo agricolo come biofertilizzanti, biostimolanti o bioprotettori. PGPR/PGPF: Rhizobatteri e funghi promotori della crescita delle piante.
Prerequisiti
Conoscenze di base di Fisiologia vegetale, Biologia Molecolare, Chimica Biologica.
Testi di riferimento
Materiale didattico disponibile al link https://elearning2.uniroma1.it/course/view.php?id=621 Agrios (Fifth Edition) Plant Pathology, Academic Press. Fino al capitolo 6 incluso. Biochemistry and Molecular Biology of Plants (Second Edition). John Wiley & Sons, 2015 - Capitolo 21. Reverberi et al. Patologia vegetale molecolare, Piccin-Nuova Libraria.
Frequenza
SI raccomanda di frequentare il corso per la complessità e varietà degli argomenti trattati
Modalità di esame
La valutazione sarà basata sull'interesse e l'attività dimostrata dallo studente durante le lezioni e i seminari. Si verificherà se lo abbia compreso i principi e i concetti di base, sia stato in grado di esplorare domande, analizzare e risolvere problemi scientifici e di impegnarsi in un apprendimento attivo. La valutazione è espressa in trentesimi (voto minimo 18/30, voto massimo 30/30 con lode).
Modalità di erogazione
Il corso prevede lezioni frontali e presentazioni in classe di argomenti specifici con discussione, con l’uso di supporti telematici. Attraverso le lezioni frontali gli studenti apprendono le conoscenze fondamentali della disciplina. La frequenza delle lezioni dell’insegnamento non è obbligatoria, ma è fortemente incoraggiata.
  • Codice insegnamento10600071
  • Anno accademico2025/2026
  • CorsoBiologia e Tecnologie Cellulari
  • CurriculumCurriculum unico
  • Anno1º anno
  • Semestre2º semestre
  • SSDBIO/04
  • CFU6