Corso di Laurea in Scienze e tecnologie agrarie - STA

Metabolismo dell'acqua, trasporto xilematico, traspirazione

Funzioni dell'acqua nella cellula e nella pianta; concetto di potenziale idrico; stato di turgore cellulare / stato di appassimento; variazioni di potenziale idrico nel continuum suolo-pianta-atmosfera; psicrometro; camera a pressione; sonda di pressione; trasporto di acqua e minerali nella radice; movimento dell'acqua al germogliamento; trasporto xilematico; forze di tensione/coesione ed embolismi (danni e recupero); ruolo delle acquaporine; traspirazione fogliare: biofisica del fenomeno (umidità relativa, temperatura); conduttanza stomatica; movimenti degli stomi; biochimica della cellula di guardia; fattori ambientali che condizionano la regolazione stomatica: luce, CO₂; regolazione stomatica idropassiva e idroattiva; azione dell'ABA mediata dal Ca⁺⁺; sintesi e redistribuzione dell'ABA; la tecnica del PRD (partial root drying).

Proteine, trasporto di membrana

Cenni sulla sintesi proteica; cinetica enzimatica; potenziale elettro-chimico di un soluto - equazione di Nernst; permeabilità delle membrane; potenziale di membrana; trasporto passivo: diffusione semplice e facilatata; trasporto attivo primario; H⁺-ATPasi; trasporto attivo secondario (simporto, antiporto).

Fotosintesi: fase luminosa e fase oscura, fotosistemi, regolazione dell’organicazione del carbonio

Lo spettro dell'energia solare; eccitazione dei pigmenti, riemissione di energia: dissipazione e trasferimento; assorbimento energetico della clorofilla; i fotosistemi del cloroplasto; schema Z della fotosintesi, trasporto di elettroni; complessi proteici transmembrana del cloroplasto; trasporto transmembrana di H⁺ e sintesi dell'ATP nel cloroplasto; fotoinibizione, formazione de radicali liberi dell'H₂O; confronto fotosintesi/respirazione per la sintesi di ATP; erbicidi che sfruttano modificazioni del flusso di trasporto elettronico; fase oscura della fotosintesi: carbossilazione, riduzione e rigenerazione; la RUBISCO: rapporto carbossilazione/ossigenazione; fotorespirazione; effetti di alte temperature a concentrazioni ambientali e saturanti della CO₂; concentrazione della CO₂ nelle piante C4 (adattamenti morfologici); ciclo C4: fissazione, decarbossilazione, rigenerazione; metabolismo acido delle Crassulaceae (CAM); sintesi di amido primario nel cloroplasto; sintesi di saccarosio nel citosol; ripartizione del trioso-P tra cloroplasto e citosol; sintesi dell'amido secondario (amiloplasti).

Trasporto floematico

Elementi strutturali del floema: funzioni; floema: modello di flusso di massa da organi sorgenti a organi sink; caricamento floematico (simportatore di zuccheri); scaricamento floematico; ripartizione dei prodotti della fotosintesi, forza di un sink; effetti delle variazioni del rapporto sorgente/sink; transizione sorgente/sink.

Assorbimento, trasporto e assimilazione di sostanze minerali

Modificazioni di soluzioni nutritive per valutare gli effetti di elementi minerali; movimento dei soluti nel terreno; trasporto apoplastico e cellulare degli elementi minerali; funzioni del trasporto di membrana nell'assorbimento ionico di sost. minerali; assorbimento del P (micorrize ectotrofiche e vescicolo-arbuscolari); riduzione del nitrato ad ammonio; organicazione dell'ammonio in aminoacidi (ciclo GS-GOGAT e sintesi AA); fissazione dell'N₂ atmosferico ad opera di microrganismi; simbiosi rizobi/leguminose; fissazione dell'N₂ nel batteroide.

Regolazione dello sviluppo (ormoni vegetali)

Auxina: esperimenti di inizio '900 e risvolti funzionali; saggio biologico e radio-immunologico delle auxine; forma libera e forma coniugata (implicazioni su trasporto ed utilizzo); trasporto apolare (floematico) e polare (parenchimatico) ; effetti dell'auxina: allungamento di fusti e radici; auxine e fototropismo; auxine e gravitropismo in fusti e radici; effetti fisiologici dell'auxina: regolazione dominanza apicale, formazione radici secondarie, differenziamento vascolare; meccanismo d’azione dell’auxina a livello cellulare; effetti fisiologici delle gibberelline; effetti fisiologici delle citochinine; equilibrio citochinine/auxine per la crescita di colture in vitro; biosintesi dell'etilene; controllo della maturazione ad opera dell'etilene; effetti di auxine ed etilene nel controllo dell'abscissione fogliare; riposta tripla di piante eziolate; controllo dell'epinastia fogliare; effetti dell'ABA sulla crescita di radici e germogli in condizioni di stress idrico.

Aspetti ecofisiologici: risposta allo stress

Stress idrico. Meccanismi di difesa delle piante allo stress idrico. Ad alto potenziale idrico. A basso potenziale idrico. Risposta isodrica ed anisoidrica allo stress idrico.

Ruolo del messaggio ormonale e chimico. Limitazioni alla crescita della piante ascrivibili a squilibri del potenziale idrico. Osmoregolazione.

Stress da freddo.

Stress da congelamento.

Stress salino.

Aspetti ecofisiologici: regolazione della fotosintesi nella pianta

Regolazione della fotosintesi. Controllo ambientale dell’assorbimento della CO2: 1) regolazione stomatica; 2) competizione CO₂/O₂ per la Rubisco; 3) competizione tra la biosintesi di amido e quella del saccarosio; 4) allocazione dei fotosintati a differenti organi sink; 5) età delle foglie.

Assimilazione carbonica: risposta alla luce e alla temperatura in foglie cresciute al sole ed all'ombra. Differenze morfologiche e funzionali di foglie cresciute al sole ed all'ombra.

Eccessi e difetti di luce. Ottimizzazione dell’intercettazione luminosa. Strategie di dissipazione luminosa per evitare foto-ossidazioni.