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UNIVERSITÀ DI PISA Facoltà di agraria CdL Scienze Agrarie Ecofisiologia Vegetale docente: Prof. Nello Ceccarelli a.a. 2010-2011 Recapiti Dipartimento di Biologia Unità di Fisiologia vegetale Indirizzo: Via Mariscoglio, 34 tel: 2211582 e-mail: [email protected] Ricevimento Quando: Tutti i giorni previo appuntamento telefonico o per e-mail Dove: Dipartimento di Biologia Unità di Fisiologia Vegetale via Mariscoglio, 34 Pisa Programma Introduzione • La Fisiologia vegetale: lo studio delle funzioni della pianta • Il controllo del metabolismo • L’ecofisiologia vegetale: lo studio delle risposte delle piante all’ambiente • Principi generali della risposta delle piante all’ambiente • Il metodo comparativo • Adattamento e Acclimatazione • Plasticità fenotipica La fotosintesi • La radiazione solare. Distribuzione della radiazione nelle vegetazioni e relazione tra assimilazione fotosintetica e superficie fogliare. • Fisiologia della fotosintesi: assorbimento della luce e pigmenti fotosintetici, struttura e organizzazione dell’apparato fotosintetico, trasporto elettronico, fotofosforilazione, ciclo C3 e fotorespirazione. Metabolismi fotosintetici C4 e CAM e loro significato adattativo. • Resa quantica dei diversi metabolismi fotosintetici. • Efficienza della conversione fotosintetica dell’energia solare. • Risposte fotosintetiche alla densità di flusso quantico e alla concentrazione di CO2 in funzione del tipo di metabolismo e dell’adattamento. • Risposte dinamiche della fotosintesi alla radiazione. • Assimilazione della CO2 nelle piante sciafile ed eliofile. • Modifiche strutturali e funzionali della membrana tilacoidale e dei componenti del trasporto elettronico in relazione all’adattamento. • Regolazione della intercettazione, conversione e dissipazione dell'energia luminosa. • Fotoinibizione, capacità fotosintetica e meccanismi di dissipazione dell’energia. Relazioni idriche delle piante • Le proprietà fisiche e chimiche uniche dell’acqua. Energia dell’acqua: il potenziale idrico. • Relazioni idriche delle cellule. • Flusso dell’acqua nel continuum suolo-pianta-atmosfera. • Assorbimento radicale dell’acqua, trasporto xilematico e traspirazione. • Meccanismo della regolazione stomatica. • Velocità di traspirazione e influenza delle condizioni ambientali. • Trasporto floematico: caricamento e scaricamento del floema. • Coordinamento delle risposte della pianta alla carenza idrica e all'evapotraspirazione. Osmoregolazione. Xeromorfismo. • Resistenza all’embolismo. • Tolleranza al disseccamento. • Efficienza fotosintetica nell'uso dell'acqua e impiego del Δ13C. • Resistenza alla salinità. Soluti osmocompatibili e di protezione, compartimentazione, esclusione, secrezione dei sali. La nutrizione minerale delle piante • Elementi minerali e loro funzione nella pianta. • Trasporto dei soluti attraverso membrana. Il potenziale di Nernst. Proteine di trasporto dei soluti. Assorbimento e trasporto ioni nella radice. • Biodisponibilità degli elementi minerali. • Equilibrio tra fase solida e soluzione circolante. Potere tampone e pH. Assorbimento radicale e movimento ioni. • Mobilità degli ioni, zone di esaurimento e competizione radicale. • Risposte della pianta alla disponibilità dei nutrienti. • Regolazione dei sistemi di trasporto. • Assorbimento ioni e crescita radice. Ruolo dei peli radicali. • Localizzazione nutrienti e formazione radici laterali. • Secrezioni radicali e loro ruolo ecologico. Radici proteoidi. Esoenzimi. • Acquisizione del Fe • Assimilazione dell’N e dello S. Gli ormoni delle piante • Il sistema di regolazione ormonale. • Le principali famiglie ormonali: auxine, gibberelline, acido abscissico, etilene, citochinine. • Struttura chimica, biosintesi e metabolismo e trasporto. • Trasduzione del segnale ormonale. • Principali azioni fisiologiche e ruolo nei processi di crescita e sviluppo. Interazioni ormonali. • Altre sostanze con azione di tipo ormonale. • Principali usi agrari dei fitoregolatori. Percezione della luce come segnale ambientale • La radiazione nell’ambiente naturale: irradianza e qualità spettrale. • I fotorecettori. Il fitocromo: proprietà fotochimiche e biochimiche. Fotoconversione. • Varietà di risposte mediate dal fitocromo. • La famiglia dei fitocromi: funzioni ecologiche dei diversi fitocromi. • Trasduzione del segnale dei fitocromi. Processi di sviluppo e transizione di fase • Fisiologia della fioritura. • Cambiamenti di fase. • Geni che controllano l’identità del meristema e l’organogenesi fiorale. Il modello ABC. • Induzione ed evocazione della fioritura, ritmi circadiani e controllo fotoperiodico. • Sequenze biochimiche che controllano la fioritura. ESERCITAZIONI 1 Uso dello spettrofotometro per la determinazione di una molecola. 2 Fotosintesi. Estrazione e separazione dei pigmenti fotosintetici; determinazione spettrofotometrica della clorofilla a, b e totale. 3 Relazioni idriche. Misura del potenziale idrico con il metodo del cambiamento di volume. 4 Influenza del substrato sull’attività della nitrato riduttasi di orzo. 5 Ormoni I. Analisi quantitativa di un ormone: estrazione materiale vegetale e purificazione. 6 Ormoni II. Analisi quantitativa di un ormone: saggio biologico. Materiale didattico 1.Taiz – Zeiger, "Fisiologia Vegetale" 2. Hopkins – Hüner, "Fisiologia Vegetale" H. Lambers, S.F. Chapin, T. Pons Plant Physiological Ecology Springer-Verlag, Berlin. Materiale fornito dal docente (diapositive, dispense, schede) scaricabile dal portale e-learning www.plantphys.net: materiale complementare del Taiz -Zeiger Iscrizione al corso di Ecofisiologia sul portale Elearning Usare username e password utilizzati per il portale degli studenti Alice Necessario fornire in indirizzo email valido Password aggiuntiva per il Corso di Ecofisiologia: fisecol Modalità dell’esame Esame orale. In aggiunta all’esame orale, in occasione del primo o secondo appello sarà possibile sostenere l’esame anche sotto forma di test scritto Commissione di esame Prof. N. Ceccarelli (presidente), Prof. P. Picciarelli Supplenti: Dott. L. Pistelli, Dott. L. Guglielminetti Ricevimento Quando: Tutti i giorni previo appuntamento telefonico o per e-mail Dove: Dipartimento di Biologia Unità di Fisiologia Vegetale via Mariscoglio, 34 Pisa.
