Korisne asocijacije biljaka i mikroorganizama (144083)
Nositelj predmeta
Opis predmeta
Biljke žive u asocijacijama sa različitim korisnim mikroorganizmima i u agroekosustavima kao i u prirodnom okolišu. Asocijacije biljaka sa korisnim mikroorganizmima imaju vrlo značajnu ulogu u funkcioniranju različitih ekosustava, a naročito u suvremenom konceptu održive poljoprivrede koja teži smanjenoj primjeni agrokemikalija, što većem iskorištavanju prirodnih procesa i zaštiti okoliša. Studenti stječu osnovna znanja o procesima i organizmima uključenim u različite tipove korisnih asocijacija kao i njihovu interakciju sa uvjetima sredine te način djelovanja u složenim ekosustavima s ciljem očuvanja i podizanja razine plodnosti tla te očuvanja okoliša i poljoprivredne proizvodnje. Cilj predmeta obuhvaća povezivanje fundamentalnih i primijenjenih znanja iz različitih znanstvenih disciplina kao što su mikrobiologija tla, mikrobna ekologija i genetika, taksonomija mikroorganizama, molekularna mikrobiologija. Obzirom da je za poljoprivrednu proizvodnju od svih oblika korisnih asocijacija najznačajnija biološka fiksacija dušika i mikorizne asocijacije, najveći dio predavanja odnosi se na ovu problematiku. Glavni programski dijelovi predmeta su uvod u biološku fiksaciju dušika, simbiozna fiksacija dušika (članovi simbioze, nodulacija, biokemija BNF, inokulacija leguminoza), asocijativna i asimbiozna fiksacija dušika te mikorizne asocijacije. Navedeni glavni programski dijelovi uključuju: mjesto biološke fiksacije dušika u kruženju dušika, značaj simbiozne fiksacije dušika za poljoprivrednu proizvodnju,tipovi simbioznih asocijacija, izolacija i identifikacija kvržičnih bakterija, taksonomija kvržičnih bakterija, rasprostranjenost leguminoza i njihov ekonomski značaj, stupnjevi infekcije i razvoj kvržica, struktura i funkcija nitrogenaze, inokulacija leguminoza, značaj i glavna obilježja asocijativne i asimbiozne fiksacije dušika, rasprostranjenost i raznolikost mikoriznih asocijacija.
Vrsta predmeta
- Diplomski studij / Agroekologija / Agroekologija (Izborni predmet, 2. semestar, 1. godina)
- Diplomski studij / Agroekologija / Mikrobna biotehnologija u poljoprivredi (Obvezni predmet, 2. semestar, 1. godina)
ECTS: 6.00
Engleski jezik: R1
E-učenje: R1
Sati nastave: 60
Predavanja: 40
Laboratorijske vježbe: 6
Seminar: 14
Izvođač predavanja
- prof. dr. sc. Sanja Sikora
- prof. dr. sc. Mihaela Blažinkov
- izv. prof. dr. sc. Nataša Hulak
Izvođač vježbi
- dr. sc. Sanja Kajić
- Irina Tanuwidjaja, mag. ing. agr.
- doc. dr. sc. Ivana Rajnović
Izvođač seminara
Ocjenjivanje
Dovoljan (2): 60-70%
Dobar (3): 71-80%
Vrlo dobar (4): 81-90%
Izvrstan (5): 91-100%
Opće kompetencije
Predmet upoznaje studente sa organizmima i procesima koji su uključeni u najvažnije asocijacije biljaka i korisnih mikroorganizmima u održivoj poljoprivredi. Nakon odslušanog predmeta studenti će dobiti neophodna teorijska i praktična znanja o glavnim korisnim asocijacijama biljaka i mikroorganizama te će biti osposobljeni za razumijevanje složenih interakcijskih odnosa u sustavu biljka-mikroorganizam kao i za primjenu stečenih znanja u području agroekologije i šire agronomske struke.
Oblici nastave
- Predavanja
- Laboratorijske vježbe
Laboratorijske vježbe provode se u manjim skupinama kako bi se svakom studentu omogućilo sudjelovanje u praktičnom radu vezanom uz primjenu tradicionalnih i molekularnih metoda u izolaciji, identifikaciji i karakterizaciji najznačajnijih simbioznih fiksatora dušika kao i provjeru njihovih simbioznih svojstava u vegetacijskim pokusima. - Seminari
Skupine (3 studenta) samostalno izrađuju i prezentiraju predavanje iz pojedinih programskih dijelova modula koje je najčešće tematski povezano sa novim spoznajama iz ovoga područja ili specifičnim agroekološkim uvjetima. Na ovaj način potiče se timski rad, provjerava sposobnost pronalaženja odgovarajućih referenci i njihovog kritičkog vrednovanja kao i razvoj komunikacijskih vještina.
Ishodi učenja i način provjere
| Ishod učenja | Način provjere |
|---|---|
| navesti i objasniti karakteristične strukture i mehanizme uspostavljanja različitih mutualističkih odnosa između biljaka i mikroorganizama | Aktivno sudjelovanje u raspravama tijekom nastave seminarski rad, pismeni i usmeni ispit |
| razumjeti značenje različitih asocijacija biljaka sa korisnim mikroorganizmima u poljoprivrednoj proizvodnji i zaštiti okoliša | Aktivno sudjelovanje u raspravama tijekom nastave seminarski rad, pismeni i usmeni ispit |
| procijeniti potrebu za primjenom određenih mikrobioloških preparata u specifičnim agroekološkim uvjetima | Aktivno sudjelovanje u raspravama tijekom nastave seminarski rad, pismeni i usmeni ispit |
| odabrati vrstu mikrobioloških preparata i preporučiti način primjene i iskorištavanja prirodnih procesa u održivoj poljoprivrednoj proizvodnji i zaštiti okoliša | Aktivno sudjelovanje u raspravama tijekom nastave seminarski rad, pismeni i usmeni ispit |
| razumjeti kompleksnost interakcijskih odnosa u različitim asocijacijama biljka-mikroorganizam kao i utjecaj ekoloških uvjeta i antropogenog djelovanja na učinkovitu uspostavu i funkcioniranje korisnih asocijacija | Aktivno sudjelovanje u raspravama tijekom nastave seminarski rad, pismeni i usmeni ispit |
| vrednovati teorijska znanja iz područja biokemije, mikrobiologije i genetike koja su važna za primjenu molekularnih metoda u proučavanju sastava mikrobnih populacija | Aktivno sudjelovanje u raspravama tijekom nastave seminarski rad, pismeni i usmeni ispit |
| razviti vještine i sposobnosti integriranja različitih metoda koje će im pomoći u razumijevanju novih spoznaja u području mikrobiologije tla i molekularne mikrobiologije | Aktivno sudjelovanje u raspravama tijekom nastave seminarski rad, pismeni i usmeni ispit |
Način rada
Obveze nastavnika
Održavanje predavanja, priprema tema i materijala studentima za izradu seminarskog rada, organizacija izlaganja seminarskih radova, individualne konzultacije vezane uz seminarski rad, organizacija i izvedba laboratorijskih vježbi, evidencija prisutnosti studenata na predavanjima i vježbama, praćenje aktivnosti studenata tijekom predavanja, seminara i vježbi, priprema nastavnih materijala (predavanja i vježbe) studentima, konzultacije, organiziranje i održavanje pismenih i usmenih provjera znanja tijekom semestra i ispitnih rokova
Obveze studenta
Prisutnost na predavanjima i vježbama, izrada pisanog seminarskog rada na osnovu predloženih tema, usmeno izlaganje seminarskog rada, polaganje ispita tijekom semestra ili u ispitnim rokovima
Polaganje ispita
| Elementi praćenja | Maksimalno bodova ili udio u ocjeni | Bodovna skala ocjena | Ocjena | Broj sati izravne nastave | Ukupni broj sati rada prosječnog studenta | ECTS bodovi |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Pohađanje nastave i aktivno sudjelovanje na nastavi | Korektivni bodovi | 44 | 44 | 1 | ||
| Seminarski rad (ocjena vještine pisanja i izlaganja) | 20 |
procjena nastavnika procjena nastavnika procjena nastavnika procjena nastavnika |
Dovoljan (2) Dobar (3) Vrlo dobar (4) Izvrstan (5) |
14 | 30 | 1 |
| Test znanja 1 (T1) | 20 |
60-70% 71-80% 81-90% 91-100% |
Dovoljan (2) Dobar (3) Vrlo dobar (4) Izvrstan (5) |
1 | 35 | 1,5 |
| Test znanja 2 (T2) | 20 |
60-70% 71-80% 81-90% 91-100% |
Dovoljan (2) Dobar (3) Vrlo dobar (4) Izvrstan (5) |
1 | 35 | 1,5 |
| Ispitni rok *Usmeni | 40 |
60-70% 71-80% 81-90% 91-100% |
Dovoljan (2) Dobar (3) Vrlo dobar (4) Izvrstan (5) |
36 | 1 | |
| UKUPNO | 100% | 60 | 180 | 6 |
| Elementi praćenja | Maksimalno bodova ili udio u ocjeni | Bodovna skala ocjena | Ocjena | Broj sati izravne nastave | Ukupni broj sati rada prosječnog studenta | ECTS bodovi |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Pohađanje nastave i aktivno sudjelovanje na nastavi | korektivni bodovi | 44 | 44 | 1 | ||
| Seminarski rad (ocjena vještine pisanja i izlaganja) | 20% |
procjena nastavnika procjena nastavnika procjena nastavnika procjena nastavnika |
Dovoljan (2) Dobar (3) Vrlo dobar (4) Izvrstan (5) |
14 | 30 | 1 |
| Ispitni rok **Pisani/usmeni | 80% |
60-70% 71-80% 81-90% 91-100% |
Dovoljan (2) Dobar (3) Vrlo dobar (4) Izvrstan (5) |
2 | 106 | 4 |
| Ukupno | 100% | 60 | 180 | 6 |
| Elementi praćenja | Opis | Rok | Nadoknada |
|---|---|---|---|
| Test znanja 1 (T1) | Pismenim putem provjerava se prvi programski dio modula. | tijekom semestra | ispitni rokovi (cjelokupno gradivo) |
| Test znanja 2 (T2) | Drugom testu znanja mogu pristupiti studenti koji su položili prvi test znanja. | tijekom semestra | ispitni rokovi (cjelokupno gradivo) |
| Ispitni rok *Usmeni | * Studenti koji su uspješno položili oba testa znanja (pismeni dio ispita) mogu pristupiti usmenom dijelu ispita. | ispitni rokovi | |
| Ispitni rok **Pisani/usmeni | Ukoliko student ne položi testove znanja tijekom semestra , cjelokupno gradivo polaže pismenim te nakon toga usmenim putem. | ispitni rokovi |
Tjedni plan nastave
- Uvod u biološku fiksaciju dušika: definicija i tipovi fiksacije N,. Značaj biološke fiksacije dušika. Mjesto biološke fiksacije dušika u kruženju dušika.
- Značaj simbiozne fiksacije dušika u održivoj poljoprivredi: simbiozna fiksacija dušika-količina fiksiranog N, utjecaj različitih ekoloških i agrotehničkih zahvata na simbioznu učinkovitost, prednosti iskorištavanja simbiozne fiksacije dušika , tipovi simbioznih asocijacija.
- Rizobije-kvržične bakterije: morfološka, fiziološka i molekularna karakterizacija kvržičnih bakterija.
- Sadašnja taksonomija kvržičnih bakterija, nove vrste i njihove biljke domaćin.
- Leguminoze: raznolikost, biološke i agronomske karakteristike, rasprostranjenost i ekonomski značaj, iskorištavanje.
- Simbiozni odnosi: značaj simbioznih odnosa, mutualistički odnosi, uspostava simbioze; rizobije/leguminoze, aktinorize.
- Identifikacija rizobija: konvencionalne i molekularne metode u identifikaciji rizobija.
- Nodulacija: tipovi nodula, infekcija korijena, regulacija razvoja nodula, vrste i raspored kvržica. Mehanizmi prepoznavanja biljke i rizobija. Nodulacijski geni.
- Biokemija BNF - struktura i funkcija nitrogenaze i hidrogenaze. Uloga leghemoglobina u BNF.
- Cjepiva i inokulacija leguminoza: značaj inokulacije leguminoza. Glavne faze u proizvodnja inokuluma, kvaliteta inokuluma, tehnike inokulacije, čuvanje i primjena cjepiva . Simbiozna svojstava sojeva rizobija u proizvodnji inokuluma, prednosti bakterizacije, ograničavajući faktori za uspješnu inokulaciju , karakterizacija i selekcija autohtonih sojeva rizobija.
- Primijenjena istraživanja simbiozne fiksacije dušika - laboratorijski pokusi, vegetacijski i poljski pokusi. Metode za procjenu učinkovitosti simbioznih asocijacija.
- Asocijativna fiksacija dušika: značaj i glavna obilježja asocijative fiksacije dušika, mikroorganizmi, podjela asimbiozne fiksacije dušika, značaj i mikroorganizmi.
- Asimbiozna fiksacija dušika: značaj, karakteristike, mikroorganizmi, primjena.
- Mikorizne simbioze: uvod u mikorizne asocijacije, arbuskularne mikorize.
- Ektomikorize: arbutiodne, monotropoidne i erikoidne mikorize.
Obvezna literatura
- Dilworth, M. J., James, E. K., Sprent, J .I., Newton, W. E. (2007). Nitrogen-fixing Leguminous Symbioses. Springer.
- Werner, D., Newton, W. E. (2005). Nitrogen Fixation in Agriculture, Forestry, Ecology and the Environment. Springer.
- Pawlowski, K. (2009). Prokaryotic Symbionts in Plants. Springer.
- Smith, S. E., Read ,D .J. (1997). Mycorrhizal Symbiosis. Academic Press.
Preporučena literatura
- Leigh, G. J. (2002). Nitrogen fixation at the Millennium. Elsevier.
- Martinez, E., Hernandez, G. (1999). Highlights of Nitrogen Fixation Research. Kluwer Academic Publishers.
- Spaink, H. S., Kondorsi, A., Hooykaas, P. J.J. (1998). The Rhizobiaceae- molecular biology of model plant-associated bacteria. Kluwer Academic Publishers.
- Legocki, A., Bothe, H., Puhler, A. (1997). Biological Fixation of Nitrogen for Ecology and Sustainable Agriculture. Berlin , Heilderberg : Springer.
Sličan predmet na srodnim sveučilištima
- Beneficial associations of plants and microorganisms, MSc, Instituto Superior Politécnico José Antonio Echeverría (CUJAE), Cuba La Habana.
- Plant-Microbe Interactions, Department of Biology, Faculty of Science, Utrecht University.
- Agricultural Plant-Microbe Interactions , University of Sydney.