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Oggetto:
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Secondary metabolites in grapevine

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Secondary metabolites in grapevine

Oggetto:

Anno accademico 2021/2022

Codice attività didattica
SAF0048
Docente
Dott. Alessandra Ferrandino (Affidamento interno)
Corso di studio
[290511-FOND] SCIENZE VITICOLE ED ENOLOGICHE - curr. Fondamentale
[290511-INTER] SCIENZE VITICOLE ED ENOLOGICHE - curr. International
Anno
2° anno
Periodo
Annualità singola
Tipologia
D - A scelta dello studente
Crediti/Valenza
5
SSD attività didattica
AGR/03 - arboricoltura generale e coltivazioni arboree
Erogazione
Mista/Blended
Lingua
Inglese
Frequenza
Facoltativa
Tipologia esame
Orale
Prerequisiti
Nessuno / None
Oggetto:

Sommario insegnamento

Oggetto:

Obiettivi formativi

Gli obiettivi formativi  di questo insegnamento (di seguito elencati) sono allineati con gli obiettivi generali del corso di studi magistrale e, in particolare, ricadono nell'area di apprendimento "Produzione e qualità dell'uva".

Fornire approfondimenti sul metabolismo secondario della vite e sul conseguente accumulo di metaboliti secondari in chiave di risposta della pianta (bacche ed organi vegetativi) all'ambiente, in funzione di stress abiotici (suolo, acqua, luce, ecc...) e biotici (flavescenza dorata, principali patologie fungine, virus).

Fornire conoscenze sull'interazione tra metabolismo dell'acido abscissico, dell'acido jasmonico e altri ormoni e l'accumulo dei metaboliti secondari in bacca (effetti di sulla maturazione dell'uva) ed in organi vegetativi (foglie in particolare, effetti sulla difesa). 

Fornire conoscenze su metabolismo, concentrazioni e profili dei principali metaboliti secondari della vite (polifenoli e composti volatili), in particolare sesquiterpeni, C6 e C9, carotenoidi. 

Sviluppare la capacità di confrontare i risultati di differenti metodi analitici per essere in grado di esprimere ed interpretare i dati compositivi in funzione dell'obiettivo finale (qualità dell'uva, difesa, espressione genica). 

Conoscere nuove tecniche, anche non distruttive, per la determinzaione quanti e qualitativa dei metaboliti secondari della vite. 

 

The goals listed in the following lines represent the knowledge and the understanding students will aquire after attending the course. They belong to the learning sector: "Production and grape quality".

To provide new insights about grapevine secondary metabolism and metabolites as berry and plant response to the environment, with a particular focus on abiotic (soil characteristics, water, light, etc...) and biotic (Flavescence dorée phytoplasma, fungal pathogens, viruses) stressor implications.

To provide knowledge about the mediation role of abscissic acid, jasmonic acid, salicilic acid (and other hormones) in grapevine responses to stress, focusing on secondary metabolite accumulation in ripening berries (effects on berry quality) and in vegetative organs (leaves in particular, effects on defence mechanisms).

To provide new insights about the accumulation of polyphenols and volatiles (VOCs), focusing on less investigated molecules such as sesquiterpenes, C6 and C9 volatiles, carotenoids. 

To develop the capability to compare analytical results obtained by different methods. To become able to choose the appropriate way to express analytical results, depending of the final goal (berry quality, defence, gene expression).

To acquire knowledge about recent techniques (including non-destructive methods) to evaluate secondary metabolite accumulation in grapevine organs. 

Oggetto:

Risultati dell'apprendimento attesi

Descrittori di Dublino 

Conoscenza e capacità di comprensione 

Conoscenza dell'accumulo dei metaboliti secondari della vite e del loro ruolo di interazione con l'ambiente. Conoscenza del significato biologico ed ecologico, oltre che tecnologico (già acquisito in altri insegnamenti) del loro accumulo. Interpretazione del sistema biologico 'vite' finalizzato alla produzione di uva di qualità e alla auto-difesa della pianta. 

Capacità di applicare conoscenza e comprensione

Capacità di individuare gli effetti che mutamenti (climatici o gestionali) potranno esercitare sull'accumulo dei metaboliti secondari della vite (con ricadute sulla qualità dell'uva e sulla difesa). Capacità di sfruttare lo studio dei metaboliti secondari a fini classificatori (chemiotassonomia), predittivi (in ambito di difesa) e tecnologici (effetti sulla trasformazione dell'uva in vino).

Autonomia di giudizio

Gli studenti saranno in grado di districarsi in modo critico tra le centinaia di testi tecnico-scientifici disponibili sull'argomento 'metaboliti secondari della vite', grazie alle conoscenze acquisite. Svilupperanno la capacità di aggiungere tasselli alla conoscenza di un tema sempre in divenire. Iimpareranno a stare al passo con i tempi delle scoperte teorico-scientifiche che potranno diventare funzionali all'introduzione di nuove tecniche di gestione della vite in un ambiente pedo-climatico in evoluzione e a fronte di necessità crescenti in tema di sostenibilità ambientale. 

Abilità comunicative  

L'insegnamento contribuirà allo sviluppo delle abilità comunicative, rappresentate da un appropriato linguaggio tecnico-scientifico, grazie alle interazioni in aula tra docente e studenti e tra pari ed alla modalità di esame (presentazione power point e discussione o report di testo e discussione). 

Capacità di apprendimento

Alla fine dell'insegnamento gli studenti saranno stati stimolati al ragionamento ed alla definizione di collegamenti tra gli argomenti trattati e saranno in grado di svolgere valutazioni comparative su come diverse situazioni colturali ed ambientali possono influenzare qualità dell'uva e sistema vigneto. Saranno in grado di reperire autonomamente fonti di informazioni scientificamente valide.

 

 

Knowledge and understanding

Students will acquire knowledge about secondary metabolites in grapevine and about their interaction with the environment, studying their biological and ecological roles, beside the well-known (and already acquired) technological role in winemaking. Students will learn the grapevine biology with a specific focus on the effects exerted by secondary metabolites on berry quality and on plant defense mechanisms. 

Applying knowledge and understanding

Students will be able to identify the effects exerted by climate and/or vineyard management changes on secondary metabolite accumulation in berries and in vegetative organs. Students will acquire skills in using secondary metabolites for chemiotaxonomy (cultivar classification), for pathogen prediction (in defense mechanisms) and techonology (wine production) purposes. 

Making judgements

Students will be able to critically review the hundreds of technical and scientific papers released about 'secondary metabolites in grapevine'. Students will learn the ability to add information in a puzzle which evolves continously. They will keep up with the numerous scientific discoveries that could be applied in future years in new viticultural contexts related to climate change effects and to sustainability requirements in viticulture.

Communication skills

The course will favour the development of an appropriate technical and scientific language, thanks to classroom interactions with the teacher and among students and thanks to the exam modality (a power point presentation followed by a discussion or a text report with discussion). 

Learning skills 

The capability to keep on learning is based on the opportunity to make reasoning and to find links among the treated subjects. Students will be able to propose and discuss comparisons on the effects of different cultural/environmental viticultural systems on secondary metabolite accumulation. They will be able to find and understand technical and scientifc information, autonomously.  

 

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Programma

Il filo conduttore del corso sarà la comprensione del ruolo biologico ed ecologico delle principali classi di metaboliti secondari della bacca e degli organi vegetativi. Contestualmente si studieranno la mediazione ormonale e, di conseguenza, le interazioni tra le principali via metaboliche (incluse quelle con il metabolismo primario).

Più in dettaglio:

Ripasso dei principali metaboliti secondari delle vite: focus sugli acidi idrossicinnamici legati all'acido tartarico e sui principali prodotti della via biosintetica dei fenilpropanoidi, quindi antocianine, flavonoli, flavan 3-oli monomerici/dimerici, principali flavanonoli e flavoni (in bacca e in organi vegetativi). 

I principali composti volatili prodotti dalla bacca e dalla pianta: focus su terpeni e sesquiterpeni, composti a 6 ed a 9 atomi di carbonio, norisoprenoidi. Cenni su derivati benezenici, pirazine e tioli. 

I carotenoidi: biosintesi, accumulo in bacca e in organi vegetativi. Loro relazione con i composti volatili e con acido abscissico. Ruolo nella protezione dei tessuti dallo stress (abiotico) e implicazioni sulla qualità dell'uva. 

Applicazioni dello studio dei metaboliti secondari a fini chemiotassonomici (per la classificazione di cultivar -e cloni - di Vitis vinifera L. o di specie di Vitis).

La maturazione dell'uva e l'attivazione della biosintesi dei metaboliti secondari. 

Metaboliti secondari della vite e stress biotico: flavescenza, virus, funghi. 

Metaboliti secondari della vite e stress abiotico (ambiente): granulometria del terreno, metabolismo dell'acqua, luce, ozono. 

Il ruolo di mediazione degli ormoni (acido abscissico, salicilico e jasmonico) sull'accumulo dei  metaboliti secondari in relazione alla qualità dell'uva e alle risposte di difesa della pianta.

La misura dei metaboliti secondari: cenni alle metodiche 'tradizionali' (spettrofotometria, HPLC-DAD, GC/MS). Metodi recenti per la misura della qualità dell'uva: 1) La Stir Bar Sorptive Extraction (SBSE) e 2) Metodi spettroscopici basati sul metodo di screening di emissione di fluorescenza della clorofilla. Cenni sulla misura dei metaboliti secondari tramite la valutazione della riflettanza nel vicino infrarosso (NIR).

Meccanismi di regolazione genica e applicazioni di tecniche molecolari nella vite (lezione svolta con un esperto dell'argomento).

 

The common thread of this class is the comprehension of the biological and ecological roles of grapevine main secondary metabolites in berries and in vegetative organs. Simultaneously, we will focus on hormonal mediation role and, consequently on the interactions among the main metabolic pathways (included some of the primary metabolism).

Grapevine main secondary metabolites. General overview with a focus on hydroxycinnamates and on anthocyanins, flavonols, monomeric and dimeric flavan 3-ols, flavanonols and flavones (in berries and in vegetative organs, if known).

Grapevine volatiles: focus on terpenes and sesquiterpenes, C6 and C9 volatiles, norisoprenoids; hints about benzene derivatives, pyrazines and thiols. Compositional differences among berry skins, pulps and seeds and vegetative organs (if known).

Carotenoids: biosynthesis and accumulation in berries and in vegetative organs. Their relation with volatiles and ABA. Their role in tissue protection against (abiotic) stressors and consequences for berry quality.

Secondary metabolites as a tool of chemiotaxonomy (for grapevine variety, clone and Vitis species classification). 

Secondary metabolites and berry quality: grapevine ripening, a stressfull event that activates their accumulation. 

Secondary metabolites and biotic stressors (Flavescence dorée, viruses, fungi, etc...).

Secondary metabolites and environment (abiotic stress): soil texture, water availability, light conditions and ozone. 

Hormonal (abscissic acid, salicilic acid and jasmonic acid) mediation on secondary metabolite accumulation: effects on berry quality and on grapevine-defense related responses.

Secondary metabolite evaluation: summary review of traditional methods (spectrophotometry, HPLC-DAD, GC/MS). Recent methods for berry quality evaluation 1): the Stir Bar Sorptive Extraction (SBSE) technique to measure grapevine volatiles: advantages and disadvantages respect to traditional analysis. 2) measurements based on the chlorophyll fluorescence-screening method theory and practice. Hints about NIR (Near Infrared Reflectance) measurements. 

Gene regulation and molecular technique application in grapevine (lesson held by an exprt in the field). 

 

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Modalità di insegnamento

Le lezioni di questo insegnamento saranno in presenza (presso Ampelion di Alba) con collegamento sincrono Webex all'indirizzo

https://unito.webex.com/meet/alessandra.ferrandino.

La video registrazione e/o riassunti degli argomenti trattati potranno essere resi disponibili su piattaforma Moodle. 

Qualora l'emergenza sanitaria non consentisse il rientro in aula, le lezioni verranno erogate solo via Webex (stesso indirizzo) in modalità sincrona e le registrazioni e/o i riassunti degli argomenti trattati potranno essere caricati in Moodle.

Le lezioni sono organizzate come seminari e consisteranno in una lettura critica ed articolata di testi scientifici di rilievo per ciascuno degli argomenti trattati.

 

 

Classes of this course will be traditional oral lessons in classroom (at Ampelion, Alba) with Webex simoultaneous transmission (https://unito.webex.com/meet/alessandra.ferrandino). Recorded lessons and/or summaries of the treated subjects could be uploaded on the Moodle platform, if necessary. 

If the COVID19 emergency should not allow the physical presence in classroom, oral lessons through Webex (same link) will be assured and lessons and/or summaries will be uploaded in the Moodle platform, if necessary. Classes will be organized as seminars. 

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Modalità di verifica dell'apprendimento

Le lezioni saranno interattive e potranno essere modulate in funzione delle conoscenze pregresse degli studenti (che possono variare molto di anno in anno). Ciò consentirà di valutare il livello di approfondimento delle conoscenze degli studenti in itinere. Ogni lezione prevede almeno due momenti di riassunto per punti dei concetti trattati. 

A metà insegnamento si terrà o una lezione riassuntiva tenuta dagli studenti (organizzati in gruppi) oppure un mid-term evaluation a domande multiple e/o aperte (le valutazioni non saranno parte del voto finale). A fine insegnamento la docente proporrà un final-term evaluation a domande con risposta guidata e/o aperta (le valutazioni non saranno parte del voto finale). 

In presenza: esame orale in presenza basato su una presentazione di Power Point di un argomento a scelta dello studente (tra una lista di argomenti definiti dalla docente) o sulla discussione di un report di lunghezza standard che studenti e studentesse dovranno consegnare al docente entro un limite temporale prestabilito dalla data di appello. Da presentazione/report scaturirà una discussione con domande finalizzate alla verifica dell'apprendimento su tutto il resto del programma.

Su Webex (esame da remoto; https://unito.webex.com/meet/alessandra.ferrandino): report scritto di 8-10 pagine (2500/3500 parole) da cui si partirà per la discussione degli argomenti trattati.  

Il voto è espresso in trentesimi. 

 

 

Lessons will be very interactive and modulated in relation to the students' former knowledge (that can largely vary depending on the year). This approach allows to evaluate the students' level of learning, in itinere. During each class the teacher makes at least two summaries of the treated subjects.   

At half course, students, organized in groups: 1) will present a summary of the treated subjects. This lesson, prepared by students for the teacher and for the other students (=pairs) will not be evaluated for the definition of the final score OR 2) the teacher will organize a mid-term test evaluation with fixed and/or opened answers (no scores, no influence of the final score). 

At the end of the course, the teacher will organize a final-term evaluation with opened and multiple-answers (out of the final score).  

In presence: oral examination based on a Power Point presentation that is the staring point for a critical discussion of the studied subjects or report to be sent to the teacher within two days prior to the exam (see instruction for webex exam modalities). 

In Webex (https://unito.webex.com/meet/alessandra.ferrandino): students must present a text report in Word (must be editable) of 8/10 pages (2500/3500 words), the initial point for the oral examination. 

Scores are expressed in out of thirty.

 

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Attività di supporto

La docente mette a disposizione su piattaforma Moodle le videoregistrazioni delle lezioni, i pdf del materiale didattico presentato a lezione e i lavori scientifici commentati. 

The teacher will share on the Moodle platform the recorded lessons, the pdf of slides of each lesson and of the most relevant papers commented during the lectures.   

Testi consigliati e bibliografia

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Keller M., (2015). The science of Grapevines. ISBN-9780124199873, Elsevier Academic Press. Testo integralmente disponibile on line tramite servizio TROVA della Biblioteca AGROVET, a seguito di emergenza Coronavirus. 

Roubelakis-Angelakis K.A., (2009). Grapevine molecular physiology & biotechnology, 2nd Edition. ISBN-9789048123056, Springer Ed.

I lavori scientifici che saranno utilizzati durante le lezioni verranno forniti agli studenti in formato pdf su piattaforma Moodle. 

 

 

Keller M., (2015). The science of Grapevines. ISBN-9780124199873, Elsevier Academic Press.

This book is now on-line by the TROVA service of the AGROVET Library, following the Coronavirus Emergency. 

Roubelakis-Angelakis K.A., (2009). Grapevine molecular physiology & biotechnology, 2nd Edition. ISBN-9789048123056, Springer Ed.

Scientific papers discussed during lessons will be given to students in pdf format through the Moodle platform. 



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Note

Sede di Alba in presenza e on line: https://unito.webex.com/meet/alessandra.ferrandino

Le modalità di svolgimento dell'attività didattica potranno subire variazioni in base alle limitazioni imposte dalla crisi sanitaria in corso. In ogni caso è assicurata la modalità a distanza per tutto l'anno accademico 2020-2021.

 

Alba in classroom and on line at https://unito.webex.com/meet/alessandra.ferrandino.

Changes could become necessary in case of a further Sars Cov 2 diffusion. Anyway, the on-line course erogation will be warranted along the 2020-2021 academic year.  

Registrazione
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    Ultimo aggiornamento: 27/09/2021 15:14