Conoscenza e comprensione - al termine del corso e con il superamento dell'esame, lo studente sarà in grado di: descrivere la struttura e le proprietà delle membrane cellulari vegetali, unitamente ai meccanismi molecolari e fisici del trasporto a breve e lunga distanza (potenziale idrico, potenziale di soluto, pressione di turgore); illustrare i processi biochimici e biofisici fondamentali del metabolismo vegetale: la fase luminosa e oscura della fotosintesi (Ciclo di Calvin, adattamenti ecofisiologici C3, C4 e CAM, e fotorespirazione), la respirazione cellulare (glicolisi e ciclo di Krebs) e l'assimilazione dell'azoto; comprendere la dinamica dei flussi idrici e traspiratori (traspirazione e guttazione) e i fattori ambientali che ne regolano il bilanci; spiegare le basi fisiologico-molecolari dei fitoormoni, i meccanismi di percezione/risposta agli stimoli ambientali (tropismi) e la fisiologia dello sviluppo (fioritura e fotoperiodo).

Capacità di applicare conoscenza e comprensione - al termine del corso e con il superamento dell'esame, lo studente sarà in grado di: analizzare e interpretare le risposte ecofisiologiche delle piante ai fattori ambientali (luce, acqua, temperatura, disponibilità nutrizionale); correlare le caratteristiche morfologiche e anatomiche degli organi vegetali con le relative funzioni fisiologiche (es. struttura stomatica e traspirazione, anatomia di Kranz e fotosintesi C4).

Autonomia di giudizio - capacità di valutare in modo critico i dati fisiologici e di integrare le conoscenze molecolari e morfologiche per comprendere il funzionamento della pianta come sistema complesso; discussione guidata in aula di casi studio ed esercitazioni su dati sperimentali di letteratura.

Abilità comunicative - sviluppo della capacità di esporre i concetti di biologia e fisiologia vegetale con proprietà di linguaggio, utilizzando un lessico scientifico e botanico rigoroso e appropriato; Interazioni orali durante le lezioni e presentazione/discussione di argomenti del programma in sede d'esame.

Capacità di apprendimento - acquisizione della capacità di reperire, consultare e comprendere in autonomia testi scientifici avanzati, articoli di riviste di settore o database per l'aggiornamento continuo delle competenze; studio individuale guidato su materiale bibliografico integrativo fornito dal docente.

Il modulo (6 CFU) sarà tenuto mediante lezioni frontali (6 CFU = 42 ore di didattica). Le lezioni teoriche saranno svolte con l'ausilio di presentazioni multimediali (slide in PowerPoint), integrate da schemi alla lavagna, con un approccio interattivo volto a stimolare il ragionamento critico degli studenti sulle relazioni tra struttura, funzione e ambiente. I materiali didattici (presentazioni) saranno resi disponibili agli studenti attraverso la piattaforma informatica di Ateneo (Studium / Microsoft Teams).

Per affrontare proficuamente i contenuti del corso di Fisiologia Vegetale, è opportuno che lo studente possieda le seguenti conoscenze pregresse:

·        Utili: Nozioni elementari di Botanica (differenza tra organismi procarioti ed eucarioti, classificazione dei principali gruppi vegetali).

·        Importanti: Conoscenze di base di Biologia Cellulare (organizzazione della cellula eucariotica, struttura della membrana plasmatica, funzione degli organelli cellulari, concetti di base di sintesi proteica e metabolismo energetico cellulare).

·        Indispensabili: Concetti fondamentali di Chimica Generale e Organica legami chimici, reazioni Redox, pH, macromolecole biologiche e principi base di Fisica

La frequenza del corso è obbligatoria e si intende acquisita se lo studente ha frequentato almeno il 60% delle ore curriculari previste dalla disciplina.

Il corso affronta le funzioni fondamentali che regolano il metabolismo, la crescita e lo sviluppo delle piante, con costante riferimento alle relazioni tra struttura anatomica, fisiologia e ambiente. I contenuti si articolano nei seguenti nuclei tematici:

– Fisiologia della cellula e delle membrane: proprietà delle membrane vegetali, trasporto passivo e attivo, potenziale di membrana; ruolo del vacuolo e della parete nei rapporti osmotici.

– Relazioni idriche: potenziale idrico e sue componenti; assorbimento radicale dell'acqua; movimento dell'acqua nel continuum suolo-pianta-atmosfera; traspirazione e regolazione stomatica.

– Nutrizione minerale: elementi essenziali e loro funzioni; assorbimento e trasporto degli ioni; sintomatologie da carenza.

– Trasporto a lunga distanza: trasporto xilematico e teoria della coesione-tensione; trasporto floematico dei fotoassimilati e ipotesi del flusso per pressione; relazioni source-sink.

– Metabolismo respiratorio – aspetti peculiari delle piante: cenni alla respirazione mitocondriale, con particolare riferimento alla respirazione cianuro-resistente e all'ossidasi alternativa e al loro significato fisiologico (le vie generali di glicolisi e ciclo di Krebs sono trattate nell'insegnamento di Biochimica).

– Fotosintesi: fase luminosa (pigmenti, fotosistemi, trasporto elettronico, fotofosforilazione) e fase oscura (ciclo di Calvin); influenza dell'ambiente sulla fotosintesi; fotorespirazione; adattamenti fotosintetici delle piante C4 e CAM.

– Metabolismo dell'azoto: assimilazione e riduzione dell'azoto, fissazione biologica; cenni all'assimilazione dello zolfo.

– Crescita, sviluppo e risposte agli stimoli: ormoni vegetali (auxine, gibberelline, citochinine, acido abscissico, etilene) e loro ruoli; tropismi e movimenti; fotomorfogenesi e fitocromo; fisiologia della fioritura (fotoperiodismo e vernalizzazione); cenni alle risposte agli stress abiotici.

– Fisiologia del seme: maturazione e disidratazione del seme e accumulo delle sostanze di riserva; dormienza (tipi e meccanismi) e sua regolazione; controllo ambientale della germinazione (acqua, temperatura, luce); ruolo del bilancio ABA–gibberelline nel rilascio della dormienza; mobilizzazione delle riserve e sviluppo della plantula.

Ray F. Evert, Susan E. Eichhorn. Biologia delle piante di Raven. Zanichelli.

James D. Mauseth. Botanica. Fondamenti di biologia delle piante. Idelson-Gnocchi, 2020.

L. Taiz, E. Zeiger, I. M. Møller, A. Murphy. Fisiologia vegetale e sviluppo. Piccin (consigliato per l'approfondimento).

La verifica dell'apprendimento mira ad accertare il livello di conoscenza e comprensione raggiunto dallo studente sulle funzioni fisiologiche fondamentali dei vegetali e la capacità di correlare i processi fisiologici con le strutture anatomiche e con le condizioni ambientali.

La valutazione si articola in due momenti distinti: una prova scritta e un colloquio orale finale.

Prova scritta:

• Durata: 1 ora (60 minuti).
• Struttura: quesiti a risposta multipla e/o domande a risposta aperta sui temi trattati a lezione (es. fisiologia della membrana, bilancio idrico, respirazione, fotosintesi).
• Criteri di superamento e validità: la prova si intende superata con una votazione di almeno 18/30. Il punteggio conseguito ha validità fino alla terza sessione d'esame successiva allo svolgimento della prova.
• Impatto sul voto finale: il voto della prova scritta fa media ponderata con la valutazione della prova orale finale.

Colloquio orale finale:

• per gli studenti che hanno superato la prova scritta: il colloquio orale ha la funzione specifica di verificare e valutare la pertinenza delle risposte rispetto alle domande formulate, la proprietà di linguaggio scientifico, il rigore del lessico botanico, la chiarezza espositiva e la capacità di argomentare e collegare i concetti.
• per gli studenti che NON hanno sostenuto o superato la prova scritta (o il cui esito sia scaduto): il colloquio orale verterà sull'intero programma del corso, valutando sia i contenuti teorici sia la proprietà di linguaggio scientifico.

La votazione è espressa in trentesimi secondo il seguente schema:

Non idoneo

Conoscenza e comprensione argomento: significative carenze e imprecisioni

Capacità di analisi e sintesi: irrilevanti, frequenti generalizzazioni

Utilizzo di riferimenti: completamente inappropriato

18–20

Conoscenza e comprensione argomento: molto modesto, imperfezioni evidenti

Capacità di analisi e sintesi: appena sufficienti

Utilizzo di riferimenti: appena appropriato

21–23

Conoscenza e comprensione argomento: conoscenza poco più che sufficiente

Capacità di analisi e sintesi: discreta capacità di analisi e sintesi, argomenta in

modo logico e coerente

Utilizzo di riferimenti: utilizza le referenze standard

24–26

Conoscenza e comprensione argomento: conoscenza buona

Capacità di analisi e sintesi: ha buone capacità di analisi e di sintesi, gli argomenti

sono esposti coerentemente

Utilizzo di riferimenti: utilizza le referenze standard

27–29

Conoscenza e comprensione argomento: conoscenza più che buona

Capacità di analisi e sintesi: ha notevoli capacità di analisi e di sintesi

Utilizzo di riferimenti: ha approfondito gli argomenti

30–30 e lode

Conoscenza e comprensione argomento: conoscenza ottima

Capacità di analisi e sintesi: ha notevoli capacità di analisi e di sintesi

Utilizzo di riferimenti: significativi approfondimenti

Esempi di Quesiti per la Prova Scritta

– Quali sono le componenti del potenziale idrico e come ne determinano il valore in una cellula vegetale?

– Differenze tra fase luminosa e fase oscura della fotosintesi: sede cellulare, ruolo della luce e principali prodotti.

– Confronto tra le vie fotosintetiche C3, C4 e CAM in relazione all'adattamento agli ambienti aridi.

Esempi di Quesiti per la Prova Orale:

– Definire il potenziale idrico e le sue componenti e spiegare come regola il movimento dell'acqua nella pianta.

– Descrivere il meccanismo di apertura e chiusura degli stomi e il suo ruolo nella traspirazione.

– Spiegare il meccanismo del flusso per pressione nel trasporto floematico e le relazioni source-sink.

– Descrivere l'assimilazione dell'azoto e il processo di fissazione biologica.