72851 - SVILUPPO E RIPRODUZIONE NELLE ANGIOSPERME

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, lo studente possiede conoscenze approfondite su alcuni aspetti fondamentali della citologia vegetale, del ruolo dei fitormoni, della biologia fiorale e dei meccanismi riproduttivi e del loro controllo, dell'embriogenesi e dello sviluppo dell'apparato aereo (fusto, foglie) e radicale nelle Angiosperme. Lo studente ha conoscenza di alcune delle principali metodologie utilizzate per lo studio di tali argomenti ed è in grado di analizzare e discutere con padronanza argomenti che riguardano la biologia vegetale, con particolare riferimento alla riproduzione e allo sviluppo.

Contenuti

Introduzione agli obiettivi dello studio della biologia vegetale. Riassunto delle tecniche classiche (microscopia, microchirurgia, trattamenti con sostanze o fattori esogeni) per lo studio della biologia vegetale. Le piante modello (Arabidopsis, tabacco, Zinnia, Antirrhinum, ecc).

Le metodologie avanzate per lo studio della biologia vegetale: mutanti (carenti, iperproducenti o insensibili ai fitormoni; dello sviluppo), chimere, RNA interference, trasformazione genetica (sovra-espressione, espressione ectopica e strategia antisenso). Metodi per la trasformazione genetica: “floral dip”, bombardamento (“particle gun”) e Agrobacterium come vettore nel trasferimento di geni estranei; uso di piante transgeniche nella ricerca di base. Uso della fluorescenza (Green Fluorescent Protein), dell'ibridazione in situ e dei geni reporter (il saggio GUS). Le colture in vitro: metodi e applicazioni.

Il ciclo cellulare : fattori che controllano la progressione del ciclo (CDK, cicline), fattori interni (sviluppo) ed esterni (stress biotici e abiotici) che influenzano il ciclo cellulare. L'endoreduplicazione e l'informazione posizionale nel differenziamento (l'esempio dei tricomi fogliari). I plasmodesmi :struttura e funzioni nella comunicazione intercellulare.

Il citoscheletro nella cellula vegetale: struttura  (microtubuli, microfilamenti, proteine motrici; banda preprofasica, fragmoplasto, microtubuli corticali) e funzioni (divisione cellulare, citodieresi, parete, crescita apicale). Metodi di rilevamento delle concentrazioni cellulari di calcio (calcium imaging, cellule trasformate con aequorina). La crescita apicale del tubetto pollinico: il ruolo del citoscheletro, del traffico di vescicole e del gradiente di calcio; la via di segnalazione (GTPasi). Gli stomi: controllo genico del differenziamento e della localizzazione; cascata di segnali che portano ai cambiamenti di turgore delle cellule di guardia.

Gli ormoni vegetali : generalità (categorie, funzioni, specificità, diversa sensibilità dei tessuti, metodologie di studio). Percezione e trasduzione del segnale ormonale: recettori, sistemi a uno/due componenti, proteine G, MAP chinasi, segnalazione mediata da endosomi, “calcium signature”, chinasi calcio-dipendenti. L'acido abscissico e le cellule di guardia degli stomi: la cascata di segnalazione (recettori, protein chinasi e fosfatasi, calcio, traffico di vescicole, citoscheletro, specie reattive dell'ossigeno), l'espressione genica, il controllo epigenetico e l'interazione con altri ormoni. Le citochinine e il ciclo cellulare : metodi di studio (dosaggio di citochinine endogene, sommministrazione di citochinine esogene, stimoli esterni, mutanti, piante transgeniche, colture cellulari, trascrittomica), via di segnalazione delle citochinine (recettori, Arabidopsis Response Regulators,espressione genica).

Introduzione allo sviluppo delle piante (coordinamento, fattori ambientali, autonomia delle singole parti,crescita indefinita, totipotenza). I meristemi : tipi (primari, secondari, meristemoidi, avventizi), localizzazione, funzione, zonazione e identità cellulare (cellule staminali, iniziali e derivate), informazione posizionale (nicchia delle cellule staminali), controllo trascrizionale. Embriogenesi : stadi embrionali, orientamento delle divisioni cellulari, fattori che regolano la polarità apice-base e quella radiale (auxina), mutanti dello sviluppo embrionale,  controllo genico (Auxin Response Factors e Aux/IAA, SHOOT MERISTEMLESS, ecc.). Apomissia ed embriogenesi somatica in vitro (controllo genico, dialogo molecolare). L'apice caulinare : funzioni e organizzazione in zone (tunica/corpus, zona centrale/zona periferica) a livello citologico e d'espressione genica, il controllo genico (geni WUS, CLV, STM, ecc) nel funzionamento del meristema apicale del germoglio; l'organogenesi, la fillotassi e il ruolo dell'auxina e dei trasportatori PIN; lo sviluppo della foglia (simmetria dorso-ventrale e apice-base). La radice. il meristema apicale e il ruolo del centro quiescente; l'informazione posizionale e il controllo genico nel differenziamento dei peli radicali; l'organizzazione (simmetria radiale) e i mutanti dello sviluppo (scarecrow, short-root, monopteros, bodenlos, ecc); gli ormoni (auxina, citochinine) nello sviluppo dell'apparato radicale (radici laterali) e nella rizogenesi in vitro. La transizione fiorale e lo sviluppo del fiore (controllo genico e modello ABC).

Testi/Bibliografia

Altamura, Biondi, Colombo, Guzzo – Elementi di Biologia dello Sviluppo delle Piante (EdiSES)

Buchanan et al. - Biochimica e Biologia Molecolare delle Piante (Zanichelli)

Davies P.J. – Plant Hormones. Biosynthesis, Signal Transduction, Action (Kluwer Acad. Publishers).

Pasqua et al – Biologia Cellulare e Biotecnologie Vegetali (Piccin)

Smith et al – Biologia delle Piante: Evoluzione, Sviluppo, Metabolismo (Zanichelli)

Metodi didattici

lezioni frontali con presentazioni in Power Point

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Lo studente deve consegnare una relazione scritta basata su un articolo scientifico recente su un argomento inerente al corso; seguirà un colloquio con il docente.

Strumenti a supporto della didattica

presentazioni in Power Point; articoli da riviste scientifiche del settore

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Stefania Biondi