Ecofisiologia Vegetale 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: nceccarelli@biologia.unipi.it

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 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 Commissione di 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.