28429 - ELEMENTI DI GENETICA VEGETALE

Scheda insegnamento

SDGs

L'insegnamento contribuisce al perseguimento degli Obiettivi di Sviluppo Sostenibile dell'Agenda 2030 dell'ONU.

Sconfiggere la fame Energia pulita e accessibile Lotta contro il cambiamento climatico La vita sulla terra

Anno Accademico 2021/2022

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine dell'insegnamento lo studente acquisisce le conoscenze sulla base genetica che sottende la variabilità espressa in popolazioni vegetali naturali o artificiali. In particolare lo studente è in grado di comprendere le basi genetiche utili ad una corretta e funzionale gestione ed utilizzazione della biodiversità delle suddette popolazioni.

Contenuti

A)   Prerequisiti

Lo studente che accede a questo insegnamento deve possedere una buona conoscenza dei fondamenti di matematica, chimica e biologia vegetale; questi prerequisiti sono forniti dagli insegnamenti di base erogati durante il primo anno di corso, primo ciclo.

B)   Unità didattiche                      

1. Basi molecolari della replicazione dell'informazione genetica, della sua espressione e della sua trasmissione a generazioni successive (Totale unità didattica: 2 ore)

Struttura del materiale genetico; acidi nucleici e nucleotidi. DNA e sua replicazione. RNA e sua sintesi (trascrizione). RNA ribosomale, di trasferimento e messaggero. Codice genetico e sintesi proteica (traduzione). Regolazione dell'espressione genica e ruolo delle regioni promotrici. Geni inducibili e geni ad espressione costitutiva. Mitosi e meiosi. Crossing-over e sue conseguenze per la trasmissione dell'informazione genetica.

Conoscenze acquisite nell'unità didattica 1

·         Conosce la struttura del materiale genetico e come può essere replicato (DNA) o trascritto (RNA).

·         Conosce i principali aspetti sulla traduzione dell'informazione genetica e le principali modalità di regolazione di tale traduzione.

·         Conosce i punti salienti della meiosi e le conseguenze della ricombinazione genica e del crossing-over nel generare nuova variabilità genetica e fenotipica.

2. Eredità dei caratteri mendeliani, associazione genica e mappe genetiche (Totale unità didattica: 2 ore)

Esperimenti di Mendel e rispettive leggi. Geni e alleli. Omozigosi ed eterozigosi. Principio della segregazione. Segregazione indipendente. Quadrato di Punnett. Associazione genica e ricombinazione dei geni associati. Interazioni geniche ed epistasia.

Conoscenze acquisite nell'unità didattica 2

·         Conosce le modalità di trasmissione ereditaria dei caratteri mendeliani.

·         Conosce le procedure da seguire per la costruzione di mappe genetiche.

3. Eredità dei caratteri quantitativi (Totale unità didattica: 3 ore)

Valore fenotipico e valore genotipico. Effetto ambientale sulla espressione dei caratteri quantitativi. Effetto additivo e di dominanza. Esperimento di Johannsen.

Conoscenze acquisite nell'unità didattica 3

·         Conosce le modalità di trasmissione ereditaria dei caratteri quantitativi, con particolare riguardo ai caratteri di interesse agrario.

·         Comprende come l'esperimento di Johannsen abbia permesso di separare a livello fenotipico il ruolo degli effetti genetici da quelli ambientali

4. Modificazioni del materiale ereditario (Totale unità didattica: 2 ore)

Mutazioni geniche. Sostituzioni di basi e loro effetti, inserzioni e delezioni di basi. Mutazioni cromosomiche (cenni). Mutazioni genomiche. Poliploidia e sue basi citologiche. Autopoliploidia e allopoliploidia. Processi evolutivi nelle piante tramite la poliploidia (caso particolare del genere Triticum). Esempi relativi a specie utilizzate nel floro-vivaismo.

Conoscenze acquisite nell'unità didattica 4

·         Conosce le principali modificazioni del materiale ereditario (mutazioni).

·         Conosce l'importanza delle mutazioni nei processi evolutivi delle piante.

5. Genetica di popolazioni e principi fondamentali di miglioramento genetico (Totale unità didattica: 5 ore)

Frequenze alleliche e genotipiche nelle popolazioni. Popolazioni in equilibrio e legge di Hardy e Weinberg. Analisi dei fattori che disturbano l'equilibrio di Hardy e Weinberg: mutazioni, selezione, migrazione, deriva genetica e unioni non casuali. Inbreeding e coefficiente di inbreeding. Depressione da inbreeding. Eterosi e analisi delle principali ipotesi sull'eterosi (dominanza e superdominanza). Metodi di selezione per le specie a riproduzione sessuata e a riproduzione vegetativa. Esempi relativi a specie utilizzate nel floro-vivaismo.

Conoscenze acquisite nell'unità didattica 5

·         Conosce gli aspetti genetici di popolazioni di individui che si riproducono mediante incrocio.

·         Conosce i fattori che determinano variazioni di frequenze alleliche e genotipiche.

·         Conosce i principali aspetti genetici che sono alla base della depressione da inbreeding e dell'eterosi.

·         Conosce le metodologie per costituire varieta' migliorate.

6. Ingegneria genetica (Totale unità didattica 4 ore)

Elementi di ingegneria genetica. Trasformazione genetica delle piante con Agrobacterium tumefaciens e con il metodo biolistico. Realizzazione di costrutti plasmidiali. Applicazioni dell'ingegneria genetica in agricoltura e nel floro-vivaismo. Considerazioni socio-economiche sulle piante geneticamente modificate

Conoscenze acquisite nell'unità didattica 6

·         Conosce gli aspetti generali relativi alla trasformazione genetica delle piante e all'impiego degli organismi geneticamente modificati in agricoltura.

·         Acquisisce strumenti ed informazioni per una valutazione critica degli OGM di origine vegetale.

7. Contenuti dell'unità didattica di laboratorio (Totale unità didattica 12 ore)

Si organizzeranno le seguenti attività di laboratorio per meglio comprendere come le moderne tecniche molecolari ci consentino di analizzare la variabilità genetica presente in popolazioni naturali e sperimentali di specie vegetali. In particolare, lo studente sarà coinvolto nelle seguente attività:

  • Estrazione e purificazione del DNA genomico da piante erbacee.
  • Ottenimento di profili molecolari per caratterizzare la variabilità genetica presente in popolazioni naturali ed artificiali di specie erbacee.
  • Realizzazione di mappe genetiche e loro utilizzo per identificare i loci che controllano caratteri Mendeliani

Testi/Bibliografia

F. Lorenzetti, S. Ceccarelli, D. Rosellini, F. Veronesi. Genetica agraria - Genetica e biotecnologie applicate all'agricoltura. Patron, Bologna, 2011.

Metodi didattici

Nel corso delle lezioni vengono analizzate le principali problematiche relative alla manifestazione della variabilità genetica e alla trasmissione ereditaria dei caratteri, con particolare enfasi sui caratteri di interesse agrario e ornamentale . Le lezioni prevedono anche un coinvolgimento degli studenti, allo scopo di verificare le loro conoscenze pregresse e il livello di apprendimento degli argomenti svolti.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

L'insegnamento è parte del Corso Integrato Applicazioni di Genetica e Microbiologia insieme al seguente altro insegnamento: BIOLOGIA E GESTIONE DELLA MICROFLORA UTILE. Pertanto la valutazione del corso integrato tiene conto congiuntamente del livello di conoscenze e competenze acquisite dallo studente relativamente ai contenuti di tutti i suddetti insegnamenti. Le conoscenze e le competenze impartite dal presente insegnamento vengono valutate attraverso un colloquio, della durata di circa 20 minuti, dove vengono formulate tre domande; in particolare, due domande sono relative agli aspetti di base sviluppati nelle sei unità didattiche in cui è articolato il corso, mentre la terza domanda è di carattere più generale.

Strumenti a supporto della didattica

Per la didattica frontale è previsto l'uso, quando necessario, di PC e videoproiettore

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Roberto Tuberosa