Ciclo dei nutrienti nel sistema suolo-pianta

Il programma sarà svolto alternando lezioni dei docenti per fornire un insegnamento multidisciplinare degli argomenti trattati.
LA RIZOSFERA: INTERAZIONI FRA PIANTA-SUOLO-MICROORGANISMI (CFU=1)
- Lo sviluppo delle radici: caratteristiche, controllo genetico ed ormonale. Risposta della crescita radicale ai fattori ambientali. La rizosfera: caratteristiche e metodi di studio. Attività biochimiche della radice che influenzano la rizosfera. La rizodeposizione.
- Nicchie microbiche nel sistema suolo-pianta. L'effetto rizosfera sulle comunità microbiche. Taxa microbici tipici nella rizosfera e nella pianta.
- Interazioni ecologiche tra microrganismi e con la pianta. Condizioni ambientali che influenzano le popolazioni microbiche. Metodi di studio dei microrganismi nel sistema suolo-pianta.
LA NUTRIZIONE MINERALE DELLE PIANTE: ASPETTI GENERALI, CREAZIONE DELLA FERTILITÀ DEI SUOLI, CICLI BIOGEOCHIMICI DEI NUTRIENTI, ACQUISIZIONE DEI NUTRIENTI DA PARTE DELLE PIANTE (CFU=3,5)
- I nutrienti minerali essenziali e benefici: classificazione e funzioni fisiologiche. Metodi di analisi in laboratorio per la determinazione del contenuto dei nutrienti minerali nelle piante.
- La disponibilità dei nutrienti minerali nel suolo. Le richieste nutrizionali e le interazioni fra nutrienti. Carenza e tossicità dei nutrienti minerali. L'efficienza d'uso dei nutrienti.
- Diversità metabolica dei microrganismi in ambienti ossici e anossici. Attività microbiche che contribuiscono alla creazione della fertilità dei suoli: fissazione del carbonio.
- Mineralizzazione della sostanza organica: metabolismi microbici in aerobiosi e in anaerobiosi. Formazione dell'humus.
- Metabolismo microbico dell'azoto in ambienti ossici e anossici. Diazotrofia. Denitrificazione. Ammonificazione. Nitrificazione. Interventi sul processo di nitrificazione nella formulazione dei concimi ammoniacali.
- L'acquisizione dell'azoto nelle piante. L'assorbimento radicale del nitrato: trasporto e regolazione. Riduzione ed assimilazione dell'azoto: enzimi e regolazione metabolica. La gestione dell'ammonio nelle piante. Il contributo dell'azoto organico alla nutrizione delle piante.
- Metabolismo microbico dello zolfo. Riduzione assimilativa e dissimilativa del solfato. Ossidazione dello zolfo. Solubilizzazione del fosfato inorganico e del potassio. Mineralizzazione del fosfato organico.
- Ruolo dei microrganismi nella biodisponibilità dei micronutrienti delle piante. Metabolismo microbico del ferro. Ossidazione del ferro. Riduzione dissimilativa del ferro.
- L'acquisizione e il metabolismo dello zolfo nelle piante. Il ruolo dello zolfo nella detossificazione di sostanze tossiche nella pianta.
- L'acquisizione del fosforo nelle piante. L'assorbimento e il trasporto del fosfato nelle piante. Le risposte delle piante alla carenza di fosforo: architettura e risposte biochimiche della radice.
- Acquisizione e ruolo dei macronutrienti cationici: magnesio, calcio, potassio. Funzioni in pianta e risposte alla carenza.
- I micronutrienti: ruolo, acquisizione da parte delle piante e risposte alla carenza. Approfondimenti sul ferro: le specie con strategia I e II e le interazioni nutrizionali.
SUOLI A RIDOTTA FERTILITÀ: ASPETTI AMBIENTALI E MICROBIOLOGICI, RISPOSTE FISIOLOGICHE E BIOCHIMICHE DELLE PIANTE (CFU=1,25)
- Effetto dello stress idrico, dell'eccesso di salinità, e dell'acidità nei suoli sulle comunità microbiche rizosferiche.
- Lo stress da carenza idrica: cause ed effetti sulle caratteristiche del suolo, sullo sviluppo radicale e sulla fisiologia della pianta.
- Specie alofite e glicofite. Stress salino: le fasi di stress osmotico e ionico. Effetti fisiologici e metabolici sulle piante. Strategie di risposta delle piante allo stress e adattamento.
- Stress da eccesso idrico. Le risposte metaboliche delle piante e la loro regolazione. I cambiamenti morfologici e di sviluppo. Il ruolo dell'etilene.
- Lo stress indotto dai suoli acidi. La tossicità dell'alluminio: effetti sulla crescita e sullo stato nutrizionale della pianta. Meccanismi di adattamento: detossificazione ed accumulo.
ATTIVITÀ DI PROMOZIONE DELLA CRESCITA DELLE PIANTE: LE RELAZIONI PIANTA-MICROORGANISMI, INOCULI, BIO-FERTILIZZANTI E BIOSTIMOLANTI (CFU=1,75)
- Microrganismi promotori della crescita delle piante: meccanismi diretti (produzione di fitormoni, incremento della fitodisponibilità di nutrienti) e indiretti (competizione con i patogeni, induzione della resistenza sistemica). Comunicazione tra microrganismi e con la pianta: quorum sensing, segnali molecolari e riconoscimento pianta-microrganismo.
- Il metabolismo secondario nelle interazioni radicali: definizione di metaboliti secondari ed esempi sui ruoli di difesa e comunicazione nel suolo.
- Simbiosi pianta-microrganismi: i rizobi e la fissazione dell'azoto e le micorrize.
- Aspetti di fisiologia della pianta inerenti allo stabilirsi delle relazioni di associazione e simbiosi con i microorganismi del suolo.
- Cambiamenti climatici: effetti sulla nutrizione minerale delle piante e sulle interazioni rizosferiche.
- Biostimolanti: definizione, tipologie e utilizzo in agricoltura per la nutrizione minerale e la risposta a stress delle piante.
- Pratiche di bioinoculazione microbica: i bioinoculanti, i suoli soppressivi e il soil transplanting.
IMPATTO DELLE ATTIVITÀ ANTROPICHE: INQUINANTI INORGANICI E ORGANICI ED IMPATTO SULLA CRESCITA DELLE PIANTE, LE TECNICHE DI CONTENIMENTO, I SERVIZI ECO-SISTEMICI DEI MICROORGANISMI PER LA SOSTENIBILITÀ AGRICOLA (CFU=1,5)
- Utilizzo di liquami e fanghi di depurazione in agricoltura: diffusione di patogeni, ruolo dei microrganismi nell'inquinamento per perdite di azoto nell'acqua e nell'aria.
- Reazioni microbiche che influenzano la biodisponibilità dei metalli pesanti e dei metalloidi. Biodegradazione microbica dei contaminanti organici. Fitorisanamento assistito dai microrganismi.
- I metalli pesanti. Fattori coinvolti nella distribuzione dei metalli pesanti nelle piante. I meccanismi di tossicità, detossificazione e tolleranza.
- I metalli pesanti e la phytoremediation: concetti di base ed applicazione. I metalli pesanti e la sicurezza degli alimenti.
- I contaminanti organici: implicazioni per la produttività agricola e la sicurezza.

ESERCITAZIONI DI LABORATORIO (CFU=1): attività di laboratorio integrate fra fisiologia della pianta e microbiologia, inerenti ad aspetti della nutrizione minerale e delle risposte a stress abiotici.