Guía docente de Fitorremediación y Protección de Cultivos (M48/56/2/14)

Como parte de esta materia se abordará el uso de plantas en la eliminación de contaminantes, tantos inorgánicos como orgánicos, principalmente en suelos degradados por actividades mineras o por agricultura intensiva, haciendo énfasis en los siguientes aspectos: la relación planta-contaminante, las relaciones químicas y bioquímicas del contaminante con el suelo y con la planta y las distintas fitotecnologías de descontaminación o procesos de descontaminación por parte de las plantas. Por otra parte, se abordarán los mecanismos que regulan la interacción de las plantas con organismos perjudiciales, causantes de daños y pérdidas en los cultivos, y con microorganismos beneficiosos del suelo. Los microorganismos beneficiosos mejoran la salud de la planta protegiéndola de múltiples estreses y estimulando su sistema inmune frente a la infección por patógenos, plagas y plantas parásitas. En esta materia se hará una revisión de las señales químicas importantes para el establecimiento de interacciones beneficiosas planta-microorganismo y planta-planta parásita, de los mecanismos de defensa vegetales y de las posibles estrategias biotecnológicas para estimularlos, con especial énfasis en el uso de microorganismos beneficiosos para el control de patógenos y plagas.

Los objetivos de la materia se cubrirán más fácilmente si el alumno posee conocimientos previos de fisiología, bioquímica vegetal y edafología.

Los estudiantes:

RA1. Sabrán diagnosticar y solucionar problemas ambientales de contaminación mediante la utilización de plantas y sus mecanismos de descontami-nación en suelos agrícolas.

RA2. Serán capaces de evaluar el impacto ambiental de la aplicación de un programa de fitorremediación.

RA3. Conocerán las bases moleculares de la interacción de plantas con microorganismos beneficiosos, perjudiciales y con plantas parásitas, así comolas técnicas y herramientas para su análisis.

RA4. Aprenderán las herramientas para diagnosticar problemas de infección por patógenos y parásitos en cultivos, y estrategias para estimular el sis-tema inmune de la planta.

RA5. Conocerán los mecanismos de control biológico de patógenos por microorganismos beneficiosos del suelo, su importancia y aplicaciones agro-biotecnológicas en el contexto de agricultura sostenible.

RA6. Serán capaces de desarrollar la capacidad de análisis crítico mediante la discusión de artículos relevantes en el tema y de las presentaciones detemas asignados.

Unidad temática 1.- Fitorremediación
Tema 1.- Aspectos generales de la degradación y contaminación de suelos. Principales tipos de contaminantes orgánicos e inorgánicos. Declaración de suelo contaminado
Tema 2.- Comportamiento de los contaminantes en el suelo. Bioensayos de toxicidad. Movilidad y biodisponibilidad de los contaminantes en relación a la vegetación.
Tema 3.- Relaciones suelo-planta. Mecanismos de adaptación, plantas bioindicadoras e hiperacumuladoras.
Tema 4.- Aspectos generales de la Fitorremediación: Definición, tecnologías, características, ventajas y desventajas, aplicabilidad.
Tema 5.- Estudio de casos de Fitorremediación de suelos afectados por contaminantes orgánicos.
Tema 6.- Estudio de casos de Fitorremediación de suelos afectados por elementos traza. El Corredor Verde del Guadiamar.
Unidad temática 2.- Protección de cultivos
Tema 14.- Patógenos vegetales: problemática en agricultura
Tema 15.- Aspectos generales de la interacción planta-organismos perjudiciales
Tema 16.- Aspectos generales de la interacción planta-organismos beneficiosos
Tema 17.- Mecanismos de defensa de las plantas.
Tema 18.- Sistema inmune de las plantas: cross-talk hormonal
Tema 19.- Comunicación planta-(micro)organismo.
Tema 20.- Estrategias biotecnológicas para el biocontrol de microorganismos patógenos y plagas

Las actividades prácticas de esta asignatura serán las siguientes:

Resolución de problemas y estudio de casos prácticos.
Prácticas de laboratorio (fitotoxicidad y suelos contaminados)
Salida al campo a una zona de interés.

- Barea JM, Pozo MJ, Azcón R, Azcón-Aguilar C 2005. Microbial co-operation in the rhizosphere. Journal of Experimental Botany 56: 1761-1778.
- Birch AN, Begg GS, Squire GR 2011. How agro-ecological research helps to address food security issues under new IPM and pesticide reduction policies for global crop production systems. Journal of Experimental Botany 62: 3251-3261.
- Bouwmeester HJ, Roux C, López-Ráez JA, Bécard G 2007. Rhizosphere communication of plants, parasitic plants and AM fungi. Trends in Plant Science 12: 224-230.
- Boyd RS 2004. Ecology of metal hyperaccumulation. New Phytologist 162: 563-567.
- Cobbett CH, Goldsbrough P 2002. Phytochelatins and metallothioneins: roles in heavy metal detoxification and homeostasis. Annual Review of Plant Biology 53: 159-182.
-Fernandez-Ondoño, E., Bacchetta, G., Lallena-Rojo, A- M., Navarro-Reyes, F.B., Jimenez-Morales, M. N., 2017. Use of BCR sequential extraction procedures for soils and plant metal transfer predictions in contaminated mine tailings in Sardinia. Journal of Geochemical Exploration.172:133-141.
- Garbisu C, Alkorta I 2001. Phytoextraction: a cost-effective plant-based technology for the removal of metals from the environment. Bioresource Technology 77: 229-236
- Garbisu C, Alkorta I 2001. Phytoremediation of organic contaminants in soils. Bioresource Technology 79: 273-276.
-Jimenez-Morales, M. N., Mauro,C., Bacchetta, G., Navarro-Reyes, F.B. Lallena-Rojo, A- M., Fernandez-Ondoño, E., 2011. potencial use in phytoremediation of three plant species growing on contaminated mine-tailing soils in sardinia. Ecological engineering, 37: 392-398
- Kabata-Pendias A 2011. Trace Elements in Soils and Plants. CRC Press Taylor & Francis Group.
- Khan FI, Husain T, Hejazi R 2004. An overview and analysis of site remediation technologies. Journal of Environmental Management 71: 95-122.
- Kothe E, Varma A (eds.) 2012. Bio-Geo Interactions in Metal-Contaminated Soils. Springer-Verlag.
- Martín Peinado FJ, Romero Freire A, García Fernández I, Sierra Aragón M, Ortiz Bernad I, Simón Torres M 2015. Long-term contamination in a recovered area affected by a mining spill. Science of the Total Environment 514: 219–223
- Pozo MJ, Azcón-Aguilar C 2007. Unravelling mycorrhiza-induced resistance. Current Opinion in Plant Biology 10: 393-398.
- Raskin I, Ensley BD (eds.) 2000. Phytoremediation of toxic metals. Using plants to clean up the environment. Jonh Wiley & Sons, Inc.
- Yin X, Yuan L (eds.) 2012. Phytoremediation and Biofortification. Two Sides of One Coin. SpringerBriefs in Green Chemistry for Sustainability.

Revistas: International Journal of Phytoremediation, Chemosphere, Journal of Environment Management, Plant and Soil, Environmental Research, Environmental and Experimental Botany, New Phytologist, Journal of Experimental Botany, Journal of Chemical Ecology
Base de datos: Web of Science, Scopus

https://www.epa.gov/brownfields
http//: www.epa.gov
http//: www.clu-in.org
http//: www.ismpmi.org
http//: www.edafologia.net

Pruebas, ejercicios y problemas, resueltos en clase o individualmente a lo largo del curso: 50%
Informes, trabajos, proyectos y presentaciones (individuales o en grupo): 35 %
Informe salida campo: 15%

Se realizará un examen único en el que se incluirán todos los contenidos básicos tratados en la asignatura.

Examen único de los conceptos impartidos en la asignatura.