- Oggetto:
- Oggetto:
Secondary metabolites in grapevine
- Oggetto:
Secondary metabolites in grapevine
- Oggetto:
Anno accademico 2023/2024
- Codice attività didattica
- SAF0048
- Docente
- 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
- B - Caratterizzante
- Crediti/Valenza
- 5
- SSD attività didattica
- AGR/03 - arboricoltura generale e coltivazioni arboree
- Erogazione
- Convenzionale
- Lingua
- Inglese
- Frequenza
- Facoltativa
- Tipologia esame
- Orale
- 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 nelle aree di apprendimento "
Produzione e qualità dell'uva" e "Wine diversity, authenticity and safety". 1) Fornire approfondimenti sul metabolismo secondario della vite e sul conseguente accumulo di metaboliti secondari come risposta della pianta (bacche ed organi vegetativi) all'ambiente, in funzione di stress abiotici (tipologia di suolo, acqua, luce, ecc...) e biotici (flavescenza dorata, principali patologie fungine, virus).
2) Fornire conoscenze sull'interazione tra metabolismo dell'acido abscissico, dell'acido jasmonico e di 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).
3) Fornire conoscenze su metabolismo, concentrazioni e profili dei principali metaboliti secondari della vite, polifenoli e composti volatili (tra cui sesquiterpeni, C6 e C9) e carotenoidi.
4) 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).
5) Conoscere nuove tecniche, anche non distruttive, per la determinazione 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 sectors: "Production and grape quality" and "Wine diversity, authenticity and safety".
1) To provide new insights about grapevine secondary metabolism and metabolites as berry/plant response to the environment, with a particular focus on abiotic (soil characteristics, water, light, etc...) and biotic (Flavescence dorée phytoplasma, fungal pathogens, viruses) stressors.
2) To provide knowledge about the mediation role of abscissic acid, jasmonic acid, salycilic 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).
3) To provide new insights about the accumulation of polyphenols and volatiles (VOCs), focusing on less investigated molecules such as sesquiterpenes, C6 and C9 volatiles and carotenoids.
4) 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).
5) 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 all'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/Le student* 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 student* e tra pari ed alla modalità di esame (presentazione power point di un argomento seguita da discussione dello stesso OPPURE preparazione di un report in word su di un argomento definito, seguita da discussione).
Capacità di apprendimento
Alla fine dell'insegnamento gli/le student* saranno stat* stimolat* 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 (studying their involvement in defense mechanisms) and for techonological (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' every year. 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 in word followed by a discussion).
Learning skills
At the end of the class, students will be able to to find and understand links among the main biosynthetic pathways treated during the lessons. Students will be able to propose and discuss comparisons on the effects of different cultural/environmental viticultural systems on secondary metabolite accumulation in berries and in vegetative organs. They will be able to find and understand technical and scientifc information, autonomously.
- Oggetto:
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, sugli stilbenoidi e sui principali prodotti della via biosintetica dei fenilpropanoidi, quindi antocianine, flavonoli, flavan-3-oli monomerici/dimerici, principali flavanonoli e flavoni (in bacca ed 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 ed 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, stress idrico moderato, luce, ozono.
Il ruolo di mediazione degli ormoni (principalmente 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.
Se sarà possibile si organizzerà un seminario (tenuto da un/a esperto/a dell'argomento) sui meccanismi di regolazione genica e su applicazioni di tecniche molecolari nella vite.
The common thread of this course is the comprehension of the biological and ecological roles of grapevine main secondary metabolites in berries and in vegetative organs. Simultaneously, the teacher will focus on hormone 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 stilbenoids, 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 varieties, clones 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, salycilic 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.
If possible, a seminar about the gene regulation and the application of molecular techniques in grapevine will be taught by an expret in the field).
- Oggetto:
Modalità di insegnamento
Le lezioni di questo insegnamento saranno in presenza (presso Ampelion di Alba e ad Asti).
I pdf delle lezioni verranno caricati prima della lezione in Moodle.
Sono prerequisiti necessari per seguire proficuamente le lezioni conoscenze di base di biologia, botanica, chimica, fisica.
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 oral lessons in classroom (at Ampelion, Alba and in Asti). The pdf files of the presentations will be uploaded on the Moodle platform, before the lesson.
Classes will be organized as seminars (critical review of some texts inherent to the program subjects).
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Modalità di verifica dell'apprendimento
Le lezioni saranno interattive. 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 una valutazione intermedia (mid-term evaluation) a domande multiple e/o aperte (le valutazioni non saranno parte del voto finale). A fine insegnamento la docente, tempo permettendo, proporrà un test di valutazione finale (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 (previo accordo con la docente) o sulla discussione di un report (vedi oltre per descrizione) di lunghezza standard che studenti e studentesse dovranno consegnare al docente almeno 24 ore prima dell'appello. Da presentazione in power point oppure dal report scaturirà una discussione con domande finalizzate alla verifica dell'apprendimento su tutto il resto del programma.
Se sarà necessario per limitazioni imposte da COVID-19, l'esame potrà svolgersi su Webex ( https://unito.webex.com/meet/alessandra.ferrandino). L'esame da remoto richiede necessariamente la presentazione del report in word (non si può fare presentazione in power point): 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. Voto minimo 18.
Lessons will be interactive. This approach allows to evaluate the students' level of learning, in itinere. During each lesson, the teacher makes 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), if there will be time.
In presence: oral examination based on 1) a Power Point presentation of a subject chosen by students that is the starting point for a critical discussion of the studied subjects OR a word report (see after) to be sent to the teacher at least 24 hours before the exam.
If oral exams in presence will not ne possible, the exam will be on line at https://unito.webex.com/meet/alessandra.ferrandino: in this case students must present a text report in Word (must be editable; the power point presentation is not allowed in the on-line exam) of 8/10 pages (2500/3500 words), the initial point for the oral examination. The report must be sent at least 24 hours before the exam.
Scores are expressed in out of thirty. Minimum score eigtheen.
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Attività di supporto
La docente potrà mettere a disposizione su piattaforma Moodle le videoregistrazioni delle lezioni (di anni precedneti per un tempo limitato e se autorizzata). La docente metterà a disposizione i pdf del materiale didattico presentato a lezione e i lavori scientifici commentati.
The teacher could (not sure) share on the Moodle platform the recorded lessons (lessons of former years) for a limited time, if she will be allowed. The teacher will load the pdf of the slides proposed during the lessons and of the most relevant papers commented during the lectures.
Testi consigliati e bibliografia
- Oggetto:
- Libro
- Titolo:
- The science of Grapevines
- Anno pubblicazione:
- 2015
- Editore:
- Elsevier Academic Press
- Autore:
- Markus Keller
- ISBN
- Obbligatorio:
- No
- Oggetto:
- Libro
- Titolo:
- Grapevine in a changing environment
- Anno pubblicazione:
- 2016
- Editore:
- Wiley
- Autore:
- AA.VV.
- ISBN
- Obbligatorio:
- No
- Oggetto:
- Libro
- Titolo:
- Grapevine molecular physiology & biotechnology
- Anno pubblicazione:
- 2009
- Editore:
- Springer
- Autore:
- Roubelakis-Angelakis K.A
- ISBN
- Obbligatorio:
- No
- Oggetto:
I lavori scientifici che saranno utilizzati durante le lezioni verranno forniti agli studenti in formato pdf su piattaforma Moodle.
Scientific papers discussed during lessons will be given to students in pdf format through the Moodle platform.
- Oggetto:
Note
Sede di Alba/Asti in presenza.
- Registrazione
- Aperta
- Oggetto:
