B1835 - BIOTECNOLOGIE APPLICATE ALLA DIFESA DELLE PIANTE

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso lo studente comprende le basi molecolari e biochimiche dell’interazione tra piante di interesse agrario, forestale e ornamentale e i diversi agenti biotici dannosi. Inoltre, lo studente conosce gli approcci biotecnologici applicati alla diagnosi, caratterizzazione, studio e controllo delle avversità delle piante di interesse agrario e di quelle coltivate a scopo non alimentare. Lo studente possiede gli strumenti necessari per lo sviluppo degli approcci biotecnologici più adatti al controllo ecocompatibile delle avversità delle piante, per il disegno di protocolli diagnostici finalizzati al miglioramento della qualità sanitaria del materiale di propagazione vegetale e per lo sviluppo di programmi di miglioramento genetico, a livello vivaistico e sementiero, per ottenere varietà compatibili con una gestione sostenibile delle colture.

Contenuti

 

Prerequisiti

Lo studente che accede a questo insegnamento deve possedere una conoscenza complessiva delle basi della genetica e della biologia molecolare. In particolare, è necessario che abbia familiarità con i principali concetti di ereditarietà, struttura e funzione del DNA, RNA e proteine, nonché con i meccanismi di regolazione genica e le tecniche di manipolazione genetica. E’ inoltre necessario che abbia acquisito i fondamenti della biologia dei principali microrganismi patogeni delle piante, funghi, batteri e virus. Questi argomenti sono stati già trattati in corsi precedenti e sono fondamentali per comprendere in modo approfondito i contenuti avanzati di questo insegnamento.

Modulo 1 Prof.ssa Elena Baraldi

Argomento 1 – Le basi molecolari dell’interazione pianta patogeno. Come si difendono le piante, dalla percezione del pericolo all’espressione più intensa ed efficace delle forme immunitarie a disposizione delle piante.

Argomento 2 – Biotecnologie per la difesa di tipo endogeno. Lo sfruttamento dei geni di resistenza e suscettibilità nelle biotecnologie più avanzate applicate alla difesa. I casi di studio di maggior successo e loro applicazione.

Prospettive future e cenni sulla regolamentazione europea

Argomento 3 – Biotecnologie per la difesa di tipo esogeno.

-Le strategie a base di RNA interferente. Sviluppo ed applicazioni, dall’identificazione dei target alla applicazione in campo. I passaggi necessari e i casi di successo ed insuccesso.

-L’utilizzo di peptidi. Tipologie di peptidi, loro identificazione e applicazione.

-L’utilizzo di nano- o pico- bodies. Scoperta e idee applicative.

-Controllo dei patogeni fungini a base di micovirus.

Prospettive future e cenni sulla regolamentazione europea

Esercitazioni di laboratorio – Applicazione della tecnologia RNA interferente in laboratorio. Sviluppo di molecole dsRNA in laboratorio e applicazioni per la difesa delle piante contro la muffa grigia da Botrytis cinerea.

Modulo 2 Prof. Riccardo Baroncelli

Argomento 1 - Diagnostica avanzata

Verranno approfonditi gli aspetti tecnici delle principali tecniche di sequenziamento, mettendo in luce i punti di forza e i limiti di ciascuna in termini di accuratezza, costi, tempi di sequenziamento e applicazioni specifiche. Il modulo esaminerà la caratterizzazione molecolare avanzata attraverso tecniche come il barcoding, il multi locus sequence typing (MLST) e l’uso delle tecnologie di sequenziamento per la caratterizzazione di patogeni e parassiti vegetali. Un’attenzione particolare sarà dedicata all’applicazione di queste tecnologie nella diagnostica, dalla tassonomia all’analisi funzionale, con esempi pratici di identificazione dei patogeni tramite sequenziamento, introducendo i concetti di genomica e metagenomica.

Argomento 2 – Genomica degli organismi patogeni e parassiti delle piante

Il modulo tratterà la genomica funzionale, focalizzandosi sull’identificazione dei fattori di patogenicità e dei geni coinvolti nella degradazione dei tessuti vegetali. Verranno presentati esempi pratici di analisi genomiche (comparata, di popolazione, ecc.) dei patogeni, evidenziando come abbiano portato all’identificazione di fattori di patogenicità chiave. Sarà discusso come tali elementi genici possano essere target per approcci di difesa innovativi, esplorando come la comprensione dei meccanismi molecolari della patogenicità possa portare allo sviluppo di strategie di controllo più efficaci.

Argomento 3 – Espressione genica e trascrittomica

Il modulo esplorerà lo studio dell’espressione genica e della trascrittomica, con particolare attenzione all’analisi dei profili di espressione in risposta a stimoli biotici e abiotici. Saranno discusse tecniche avanzate come il RNA-Seq, esaminandone i punti di forza e i limiti in termini di accuratezza, costi, tempi di analisi e applicazioni specifiche. Esempi pratici mostreranno come l’analisi trascrittomica possa essere utilizzata per identificare geni regolatori, vie metaboliche e risposte adattative, dimostrando il potenziale di queste tecnologie nella comprensione delle interazioni pianta-patogeno.

Nel corso, affronteremo anche le conoscenze necessarie per approfondire questi argomenti, come ad esempio la bioinformatica. Verranno trattati strumenti e metodi bioinformatici fondamentali per l’analisi dei dati genomici e trascrittomici, nonché per l’identificazione e la caratterizzazione dei fattori di patogenicità. Queste competenze sono essenziali per sviluppare approcci innovativi nella diagnosi e nella gestione delle malattie delle piante.

 

Testi/Bibliografia

Testi/Bibliografia

Fondamentale sarà l'utilizzo del materiale reso disponibile in Virtuale.

Si consiglia anche la consultazione di parti dei seguenti testi:

-Vannacci G., Bianco P.A., Bonanomi G., Brunelli A., Gonthier P., Lorito M., Polizzi G., Rossi V., Sarocco S., Scortichini M., 2021 – Patologia Vegetale. EdiSES Università

-a cura di: Butturini A. e Galassi T., 2014 - Difesa fitosanitaria in produzione integrata. Edagricole

Reverberi M., Ruocco M., Covarelli L., Sella L., 2022 – Patologia Vegetale Molecolare. Piccin Editore

Metodi didattici

Gli argomenti verranno sviluppati con lezioni frontali ed esercitazioni pratiche in laboratorio. 

Alcune lezioni potranno essere svolte da ospiti, studiosi di particolari argomenti della materia, su invito da parte dei professori.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Quiz a domande chiuse

Strumenti a supporto della didattica

Le lezioni proiettate in powerpoint in aula, saranno rese disponibili in formato pdf sulla piattaforma VIRTUALE. 

 

Eventuali comunicazioni saranno rese note attraverso le piattaforme VIRTUALE e ALMAESMI

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Elena Baraldi

Consulta il sito web di Riccardo Baroncelli