96961 - GENETICA E BIOTECNOLOGIE AGRO-FORESTALI E AMBIENTALI

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine dell'insegnamento avrà una conoscenza di base sulla biologia e della struttura del genoma delle piante, su come il contenuto genetico e di elementi regolativi determina il fenotipo dell' organismo vegetale e risponde agli stimoli ambientali. Avrà precisa conoscenza delle basi genetiche della biodiversità delle comunità vegetali e di come evolvono nell’ambiente naturale e di coltivazione, al fine della loro gestione, utilizzo e miglioramento. Conoscerà le basi per comprendere i meccanismi che regolano la trasmissione dei caratteri qualitativi e quantitativi e gli strumenti per la valutazione della struttura genetica delle comunità vegetali naturali ed artificiali, erbacee e forestali. Conosce le principali metodologie selettive delle piante erbacee autogame, allogame e a propagazione vegetativa. Conosce la struttura genetica delle varietà coltivate di piante autogame, allogame, poliploidi, erbacee e forestali. Lo studente avrà inoltre una informazione generale e applicativa delle applicazioni genomiche e biotecnologiche per lo studio, la salvaguardia e l'utilizzo della Diversità genetica, incluso i Metodi molecolari per stimare la diversità genetica e la struttura di popolazione in popolazioni naturali e artificiali. Caratterizzazione e conservazione del germoplasma con metodi molecolari. Genetica di popolazione. Verranno inoltre fornite le basi sull'ingegneria genetica classica e le recenti applicazioni di cisgenesi e gene editing (CRISPR-CAS) nelle piante. Infine lo studente sarà informato sulle basi delle principali tecniche di miglioramento genetico delle piante di interesse ambientale, le applicazioni biotecnologiche per un'agricoltura produttiva e sostenibile, l'utilizzo delle piante come biofabbriche, bioraffinerie e bioremediation.

Contenuti

PARTE I: Struttura ed organizzazione del DNA. Lezioni 1-3

1. Gli acidi nucleici: composizione, struttura e biochimica.
2. Organizzazione del DNA: cromosomi, cromatina, sequenze ripetute ed elementi trasponibili.
3. La replicazione del DNA.
4. La struttura del gene.
5. Trascrizione e traduzione del DNA in proteine.
6. Regolazione dell’espressione genica.

PARTE II: Genetica classica o mendeliana e sistemi riproduttivi delle piante. Lezioni 4-7

1. Cicli di sviluppo: Mitosi e meiosi.
2. Variabilità genetica: Crossing-over, segregazione casuale dei cromosomi paterni e materni, formazione dello zigote.
3. Le leggi di Mendel.
4. Teorica Cromosomica dell’ereditarietà.
5. Dominanza incompleta e codominanza, allelia multipla, penetranza ed espressività, epistasi.
6. Associazione genica e mappe genetiche e fisiche.
7. I sistemi riproduttivi delle piante. Riproduzione sessuata e asessuata, determinazione del sesso ed autoincompatibilità.
8. Origine delle piante coltivate e struttura genetica.

Parte III: Mutazioni e Genetica dei caratteri quantitativi. Lezioni 8-10

1. Alterazioni cromosomiche e mutazioni genomiche, cromosomiche e geniche o puntiformi, aplotipi genici.
2. Poliploidia.
3. Inbreeding ed eterosi.
   
4. Genetica dei caratteri quantitativi. Esperimento di Johannsen, esperimenti di Nilsson-Ehle e East.
5. Genetica di popolazione. Frequenze alleliche e geniche, legge Hardy-Weinberg.
   

Parte IV: Biotecnologie in campo agrario. Lezioni 11-12

1. Tecniche di sequenziamento del DNA e dell’RNA.
2. Marcatori genetici e molecolari
3. Cenni di ingegneria genetica. Trasformazione mediata da agrobatterio e metodo biolistico.
4. New genomic techniques. ZFN, TALEN e CRISPR.

 

Testi/Bibliografia

Russell PJ et al GENETICA AGRARIA. EdiSES, 2016.

iGENETICA – FONDAMENTI (Peter J Russell, Edizione italiana a cura di Bellenchi, Gigliani, Ponti, EdiSES srl, Napoli).

BIOTECNOLOGIE MOLECOLARI – PRINCIPI E TECNICHE. (Brown TA, 2017, Zanichelli).

Articoli di tipo “Review” in lingua inglese, forniti dal docente.

Il docente rende disponibili le diapositive illustrate a lezione.

Metodi didattici

Il corso è articolato in 12 lezioni frontali per un totale di 30 ore di lezione. Gli argomenti trattati sono distribuiti in 4 unità didattiche, come da programma. Le lezioni frontali potranno essere integrate con seminari ad invito di specialisti e professionisti.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

L'insegnamento è parte del Corso Integrato SISTEMI ERBACEI SOSTENIBILI E BIOTECNOLOGIE (C.I.)  insieme al seguente insegnamento 96960 - SISTEMI ERBACEI SOSTENIBILI E PER LA PROTEZIONE DEL TERRITORIO. Pertanto la valutazione del corso integrato tiene conto congiuntamente del livello di conoscenze e competenze acquisite dallo studente relativamente ai contenuti dei due suddetti insegnamenti. L'apprendimento dell'insegnamento di Elementi di Genetica Agraria viene verificato mediante un esame scritto.

Strumenti a supporto della didattica

Per la didattica frontale è previsto l'uso di PC e videoproiettore. Le diapositive delle lezioni sono rese disponibili dal docente. Materiale bibliografico disponibile presso il Sistema Bibliotecario di Ateneo e fornito su piattaforma.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Francesco Camerlengo