99870 - GENETICA APPLICATA E MIGLIORAMENTO GENETICO DELLE PIANTE

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso lo studente (Modulo 1) conosce le basi della struttura del genoma delle piante e i principali metodi per la sua modifica attraverso incrocio, selezione e metodi innovativi molecolari e biotecnologici, per l'ottenimento di varietà migliorate di colture erbacee con procedure più efficienti e rapide. Lo studente inoltre (Modulo 2) conosce gli elementi di genetica quantitativa e di popolazione che permettono di valorizzare e proteggere la biodiversità genetica delle piante, di impostare un programma di selezione identificandone gli obiettivi, di pianificarne le attività e valutarne potenzialità e sostenibilità, anche economiche.

Contenuti

A) PREREQUISITI

Buona conoscenza dei fondamenti di genetica agraria, colture erbacee, botanica, statistica, entomologia e patologia delle piante. Questi prerequisiti sono forniti dagli insegnamenti dalle lauree triennali della classe L-25 - SCIENZE E TECNOLOGIE AGRARIE E FORESTALI e dagli insegnamenti del primo anno, primo ciclo, del corso di laurea magistrale in Scienze e Tecnologie Agrarie.

Si raccomanda di riprendere il corso di GENETICA AGRARIA o di utilizzare per tempo il materiale informativo che sarà fornito col presente insegnamento.

 

B) UNITA' DIDATTICHE

Il corso è suddiviso in due Moduli, ognuno con 18 ore di lezione frontale e 12 ore di attività applicate.

 

Modulo1

1. Introduzione al miglioramento genetico nella filiera agroalimentare ed agroindustriale (4 ore)

Contributo del miglioramento genetico per l'aumento e la sostenibilità della produzione primaria vegetale e per il miglioramento della salubrità dei prodotti alimentari vegetali. Principali fattori critici per la pianificazione di un progetto di miglioramento genetico in funzione dell'obiettivo da raggiungere e della biologia della specie.

2. Tecniche molecolari di analisi del DNA applicate al miglioramento genetico (6 ore)

Struttura del gene, del cromosoma e del genoma di un eucariote e di una pianta; basi molecolari dell’espressione genica e della sua regolazione in relazione allo sviluppo della pianta e all’interazione con stimoli biotici e abiotici; natura ed analisi dei polimorfismi del DNA; linkage e mappaggio genetico, caratterizzazione varietale e del germoplasma; introduzione alla base genetica della resistenza ai parassiti, geni R; esempi ed applicazioni in specie di interesse agrario.

3. Basi genetiche della variabilità: mutagenesi, transgenesi, gene editing (8 ore)

Principali modalità per la realizzazione di programmi di mutagenesi e delle tecniche di individuazione dei mutanti. Principali modalità di introduzione di variabilità grazie alla transgenesi e al gene editing e del loro utilizzo.

Esercitazioni Mod1

Applicazioni di genetica vegetale nell’ambito del miglioramento genetico: Consolidamento delle conoscenze di genetica formale e di base per l’applicazione nel miglioramento genetico.(6 ore)

Laboratorio di marcatori molecolari: Competenza nella identificazione di marcatori molecolari del DNA utilizzabili per l'identificazione varietale e per la selezione (6 ore)

Modulo2

1. Struttura genetica delle popolazioni. Risorse genetiche vegetali; collezioni di germoplasma (4 ore)

Principi alla base della struttura genetica delle popolazioni naturali e artificiali e i metodi di analisi e di miglioramento delle stesse. Modalità di raccolta e di conservazione delle risorse genetiche vegetali. Pre-breeding e ruolo della biodiversità nei programmi di miglioramento genetico.

2. Caratteri quantitativi: ereditabilità e risposta alla selezione (8 ore)

Caratteri quantitativi e componenti della varianza fenotipica, genetica e ambientale. Ereditabilità e suo uso nella previsione della risposta alla selezione. Selezione per più caratteri e per l'adattamento a diverse condizioni ambientali. Uso di marcatori molecolari per l’identificazione di loci che controllano caratteri quantitativi (QTL). Principali applicazioni di selezione assistita da marcatori (MAS) e selezione genomica (GS).

3. Miglioramento genetico delle specie autogame e allogame (6 ore)

Metodi di selezione entro popolazioni, selezione massale, selezione ricorrente, selezione per linea pura. Criteri per la scelta dei genitori e del metodo di selezione. Principali schemi selettivi: pedigree, discendenza da singolo seme (SSD) produzione di di-aploidi. Costituzioni ibride, eterosi, attitudine alla combinazione generale, specifica e scelta del tester.

Esercitazioni Mod 2

Analisi della variabilità genetica per caratteri fenotipici: Introduzione di metodi per l'impostazione e l'analisi di prove di valutazione fenotipica per lo studio dell'ereditabilià, dell'interazione genotipo-ambiente e dell'attitudine combinatoria generale e specifica (12 ore)

Testi/Bibliografia

F. Lorenzetti et al. Miglioramento genetico delle piante agrarie. 2017. Edagricole, Milano.

Russell PJ et al (2016) Genetica Agraria. EdiSES, Napoli.

Materiale didattico fornito attraverso piattaforma Moodle (Virtuale): Schemi presentati a lezione, dataset per esercitazioni, raccolta dei risultati degli esercizi, questionari di autovalutazione. Blog/forum per comunicazioni e discussioni docente-studenti.

Metodi didattici

Il corso è articolato in lezioni ed esercitazioni.

Durante le lezioni vengono descritti i principi della genomica e le basi della selezione in relazione alla variabilità genetica disponibile e agli obiettivi del miglioramento.

Le esercitazioni pratiche sono imperniate sull'analisi dei marcatori molecolari. Inoltre, vengono effettuate visite guidate a campi di allevamento di materiali in selezione per acquisire una migliore comprensione delle procedure descritte in teoria.

Gruppi di discussione, esame di casi-studio, preparazione di seminari e "giochi di simulazione" verranno utilizzati per approfondire argomenti di attualità tecnica inerenti la materia di studio.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La prova di accertamento viene effettuata mediante un esame finale orale. Sono previste due domande miranti all'accertamento delle conoscenze relative agli aspetti di base e applicativi sviluppati nelle ore di lezione e di esercitazione. La durata della prova è di circa 30 minuti.

Strumenti a supporto della didattica

Per la didattica frontale è previsto l'uso di PC e videoproiettore.

Materiale bibliografico disponibile presso il Sistema Bibliotecario di Ateneo e fornito supiattaforma VIRTUALE.

Blog/forum per comunicazioni docente-studenti su piattaforma VIRTUALE, accessibile ai soli studenti del corso.

Schemi di supporto mostrati a lezione e note di orientamento alla consultazione dei testi di studio.

Per le esercitazioni, è prevista la preparazione, da parte del docente, di (i) attività di laboratorio per l’analisi dei marcatori molecolari utilizzati per la selezione assistita, (ii) dati reali e simulati per l’analisi e (ii) popolazioni sperimentali da allevarsi nel campo didattico per l'analisi della variabilità genetica.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Elisabetta Frascaroli

Consulta il sito web di Silvio Salvi