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 mutazioni. 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. Mutazioni genomiche, cromosomiche e geniche. Poliploidia.

Parte III: Genetica dei caratteri quantitativi e sistemi riproduttivi delle piante. Lezioni 8-9

1. Genetica dei caratteri quantitativi. Esperimento di Johannsen, esperimenti di Nilsson-Ehle e East.
2. Genetica di popolazione, frequenze alleliche, legge Hardy-Weinberg..
   
3. I sistemi riproduttivi delle piante. Riproduzione sessuata e asessuata, determinazione del sesso ed autoincompatibilità.
   
4. Origine delle piante coltivate e struttura genetica.

Parte IV: Biotecnologie in campo agrario. Lezioni 10-12

1. Tecniche base DNA ricombinate (Enzimi di restrizione, PCR, clonaggi...).
2. Marcatori genetici e molecolari e Marker Assisted Selection.
3. Tecniche di sequenziamento del DNA e dell’RNA.
4. Cenni di ingegneria genetica e New Genomic Techniques.

 

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).

Peter J. Russell . “GENETICA Un approccio molecolare” Edit. Pearson

Genetica. G. Binelli, D. Ghisotti. Edit. EdiSES (2023)

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

MIGLIORAMENTO GENETICO DELLE PIANTE AGRARIE (F. Lorenzetti et al. 2017, Edagricole, Milano).

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 esercitazioni in laboratorio.

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 orale.

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