Corso di Laurea in Scienze e tecnologie per la montagna - MONTES

L’insegnamento di Botanica generale ed Ecofisiologia vegetale negli ambienti d’alta quota concorre al raggiungimento degli obiettivi formativi del Corso di Studi in Scienze e Tecnologie per la Montagna (MONTES) fornendo agli studenti e alle studentesse le basi di morfologia, biologia cellulare e fisiologia degli organismi vegetali. Questo insegnamento fornisce le chiavi di lettura indispensabili per comprendere la relazione fra struttura e funzione delle piante, evidenziando le caratteristiche a livello macroscopico e microscopico. Il percorso formativo dell’insegnamento integrato parte dalle proprietà delle cellule vegetali, dell’organizzazione in tessuti ed in organismo. Lo studio viene poi diretto al funzionamento fisico e biochimico delle piante, con particolare attenzione alla regolazione del trasporto dell’acqua. Infine, vengono fornite le basi molecolari della percezione dell’ambiente, con particolare attenzione alle particolarità dell’ambiente montano, ed alle risposte agli stress. L'insegnamento concorre alla formazione della figura del naturalista forestale sia in vista di un possibile impiego nel settore pubblico sia privato nella progettazione e conduzione di attività nel contesto alpino, in un’ottica di valorizzazione e protezione delle risorse naturali e delle pratiche colturali caratteristiche di questo ecosistema.

Conoscenza e capacità di comprensione

Questo insegnamento permette l’acquisizione di competenze in biologia degli organismi vegetali. In particolare, fornisce le competenze teoriche necessarie per comprendere: a) le caratteristiche citologiche, anatomiche e funzionali degli organismi vegetali ed essere in grado di correlare struttura e funzione, b) gli aspetti chimici/biochimici degli organismi fotosintetici, c) le basi della regolazione delle risposte all’ambiente delle piante, d) le relazioni fra fisiologia vegetale e pratiche culturali.

Conoscenza e capacità di comprensione applicate

Le conoscenze teoriche acquisite grazie alla fruizione di questo insegnamento, ed in particolare gli approfondimenti relativi all’ambiente alpino ed alla pratica colturale in aziende agricole e forestali di montagna, permetteranno di svolgere specifiche attività finalizzate alla valorizzazione e protezione delle risorse naturali forestali. In particolare, si potrà riconoscere gli organismi vegetali e le loro risposte all’ambiente e predisporre interventi mirati alla conservazione della diversità, ed in particolare delle piante autoctone. 

Autonomia di giudizio

Acquisizione di autonomia di giudizio nella valutazione grazie alle domande di autovalutazione proposte durante l’insegnamento.

Abilità comunicative

Acquisizione di adeguate competenze per la presentazione in gruppo di dati presenti nella letteratura scientifica (lezione capovolta)

Capacità di apprendere

Acquisizione di capacità di apprendere direttamente da fonti scientifiche e comprendere le informazioni in loro contenute anche mediante studio della letteratura, sintesi ed esposizione dei contenuti durante l’insegnamento. Si preparerà all’apprendimento autonomo, e lo sviluppo di capacità di discussione critica e partecipativa.

L'insegnamento appartiene all’area di apprendimento delle discipline di base

Unità didattica 1 - Botanica generale:

1) LA CELLULA VEGETALE: generalità. Membrana plasmatica. Nucleo. Genomi vegetali. Mitosi. Ciclo cellulare. Nucleolo. Parete cellulare. Parete primaria: cellulosa, pectine, emicellulose, proteine. Parete secondaria: la lignina. Cuticolarizzazione. Sporoderma. Plasmodesmi. Citoscheletro. Flusso di membrane. Reticolo endoplasmico e Golgi. Vacuolo. Microbodies. Plastidi: cloroplasti, amiloplasti, cromoplasti.

2) I TESSUTI. Dalla cellula alla pianta: divisione cellulare e distensione. Tessuti meristematici, parenchimatici, tegumentali, conduttori, meccanici, secretori.

3) GLI ORGANI. Il Fusto. Morfologia esterna ed anatomia interna. Disposizione dei fasci vascolari: eustele, atassostele. Specializzazioni del fusto. Passaggio dalla struttura primaria a quella secondaria. I meristemi secondari. Cambio cribro-vascolare e cambio subero fellodermico. Xilema secondario: sistema longitudinale ed assiale, legno eteroxilo ed omoxilo, cerchie annuali. Floema secondario. Cenni di dendrocronologia. La Foglia: funzioni, struttura esterna ed anatomia interna. Foglia dorsoventrale, equifacciale, unifacciale, centrica. Foglie modificate. La Radice: funzioni, struttura esterna, anatomia interna. L'endoderma. La disposizione dei tessuti vascolari: actinostele. Le radici laterali. Accrescimento secondario. Radici specializzate.

4) LA RIPRODUZIONE. Riproduzione asessuata e sessuata. Cicli vitali: aplonti, diplonti, aplo-diplonti. Ciclo nelle angiosperme: verticilli fiorali, androceo e gineceo; gametofito maschile e femminile; doppia fecondazione. Dispersione del polline. Ciclo nelle gimnosperme. Formazione del fiore: controllo molecolare, determinazione del sesso; piante monoiche e dioiche. Fenomeni di incompatibilità: eteromorfica, omomorfica. Controlli ambientali della fioritura. Fotoperiodo: piante longidiurne e brevidiurne. Identificazione del florigeno? Dallo zigote all'embrione. Trasformazione da ovulo a seme. Le tre componenti del seme: embrione, tegumenti, riserve.

5) Le piante vivono in simbiosi con funghi e batteri. Principali simbiosi del mondo vegetale.

Unità didattica 2 - Ecofisiologia delle piante (prima parte):

6) RELAZIONI IDRICHE DELLE PIANTE. Funzioni dell'acqua nella cellula e nella pianta; variazioni di potenziale idrico nel continuum suolo-pianta-atmosfera. Trasporto dell'acqua a breve ed a lunga distanza. Flussi in radice e fusto. Processo di tensione e coesione a livello xilematico. Formazione e recupero dell’embolismo. Ruolo delle acquaporine. Apertura e chiusura degli stomi, traspirazione, conduttanza stomatica, deficit di pressione di vapore atmosferico.

7) NUTRIZIONE MINERALE. Cenni sul trasporto di membrana. Cenni sulle cinetiche enzimatiche. Macro e micronutrienti. Ruolo di azoto, fosforo e potassio.

8) FOTOSINTESI. Basi della fotosintesi, confronto con la respirazione. Reazioni dipendenti dalla luce; i pigmenti; i fotosistemi. Schema a zeta. Biosintesi di ATP e NADPH. Fotoinibizione. Ciclo di Calvin. Fotorespirazione Piante C4 e Piante CAM.

9) DISTRIBUZIONE DEI FOTOSINTATI. Biosintesi competitiva di amido e saccarosio. Flussi floematici. Caricamento e scaricamento. Ruolo di regolazione dell’invertasi.

10) BASI FISIOLOGICHE DELLA REGOLAZIONE AMBIENTALE IN ALTA QUOTA DEL METABOLISMO PRIMARIO DELLE PIANTE. Ruolo della temperatura dell’aria. Ruolo dell’intensità di radiazione solare. Ruolo della disponibilità di carbonio atmosferico e di nutrienti del suolo. Ruolo della disponibilità idrica dei suoli.

Unità didattica 3 - Ecofisiologia delle piante (seconda parte):

11) FOTOMORFOGENESI E FOTOTROPISMO. Recettori della luce: recettori per la luce blu e apertura degli stomi, fitocromo. Regolazione fototropica, recettore per il fototropismo, recettore per la gravità.

12) ORMONI. Ruolo, definizioni, metodi di studio, prove biologiche. Principali funzioni svolte da: auxina, gibberelline, citochinine, acido abscissico, etilene, acido jasmonico ed acido salicilico.

13) BASI MOLECOLARI DEL SIGNALING E DELLA REGOLAZIONE GENICA alla base dell’equilibrio fra crescita e risposta agli stress tipici dell’ambiente montano: stress idrico, stress da freddo, stress da concentrazioni limitanti di ossigeno e anidride carbonica.

L’insegnamento è articolato in due moduli, suddivisi in tre unità didattiche.

La prima unità  (modulo di Botanica generale) prevede 45 ore di insegnamento frontale. Inoltre, 15 ore saranno distribuite tra autovalutazioni esercitative, attività di approfondimento a ‘lezione capovolta’, e approfondimento in campo.

La seconda unità (modulo di Ecofisiologia delle piante – prima parte) prevede 22 ore di insegnamento frontale e 8 di approfondimento in campo.

La terza unità (modulo di Ecofisiologia delle piante – seconda parte) prevede 23 ore di insegnamento frontale. Inoltre, 7 ore saranno distribuite tra autovalutazioni esercitative e attività di approfondimento a ‘lezione capovolta’.

L’approfondimento in campo sarà svolto presso realtà agricole/forestali di montagna per cogliere aspetti della botanica e della fisiologia delle piante da reddito in contesto alpino (Aspetti generali della Unità didattica 1 e Unità didattica 2, punto 10).

E' prevista una prova in itinere scritta, su piattaforma digitale, per il modulo di Botanica Generale, relativamente agli argomenti di biologia cellulare e citologia (Membrana plasmatica. Nucleo. Genomi vegetali. Mitosi. Ciclo cellulare. Nucleolo. Parete cellulare. Parete primaria: cellulosa, pectine, emicellulose, proteine. Parete secondaria: la lignina. Cuticolarizzazione. Sporoderma. Plasmodesmi. Citoscheletro. Flusso di membrane. Reticolo endoplasmico e Golgi. Vacuolo. Microbodies. Plastidi: cloroplasti, amiloplasti, cromoplasti. Divisione cellulare e distensione. Meristemi).
Il superamento della prova in itinere darà diritto a 1 punto bonus per un risultato superiore a 18 o 2 punti bonus per un risultato superiore a 25, che saranno sommati al voto ottenuto nell'esame finale.

L'esame finale è scritto ed è basato su domande riguardanti l'intero programma dell’insegnamento. Domande omogenee a quelle d'esame sono fornite nei materiali didattici online come autovalutazione.
Le domande saranno sia di tipo aperto, sia a scelta multipla. E' previsto il completamento di schemi in bianco. L’esame consiste in circa 50 domande chiuse, 5 schemi e 5 domande aperte.
Saranno valutate le conoscenze apprese, la capacità di organizzare il discorso, la capacità di ragionamento critico sullo studio realizzato, e la competenza nell’impiego del lessico specialistico.
Il voto sarà espresso in trentesimi.
L’esame sarà predisposto su piattaforma digitale.

Non sono previste attività di supporto

Il materiale didattico presentato a lezione è disponibile sul moodle dell’insegnamento

Per eventuali disturbi dell’apprendimento si invita, dopo aver seguito le procedure previste dagli uffici DSA di ateneo, a prendere contatto con il docente in modo da adeguare il materiale didattico e le modalità di verifica dell’apprendimento.