29978 - MIGLIORAMENTO GENETICO DELLE COLTURE ERBACEE

Scheda insegnamento

SDGs

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

Sconfiggere la fame Lavoro dignitoso e crescita economica Consumo e produzione responsabili La vita sulla terra

Anno Accademico 2021/2022

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso lo studente conosce e applica i principi statistici importanti nel miglioramento genetico e finalizzati al calcolo della ereditabilità. Conosce le principali metodologie selettive delle piante erbacee autogame, allogame e a propagazione vegetativa. Conosce la struttura genetica delle varietà coltivate.

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 otto unità didattica teoriche (36 ore) e quattro unità didattiche applicative (24 ore).

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

Conoscenze acquisite nell'unità didattica 1.

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 (4 ore)

Conoscenze acquisite nell'unità didattica 2.

Principali tecnologie di analisi dei polimorfismi del DNA utili nella caratterizzazione varietale, del germoplasma e per il miglioramento genetico, valutando criticamente vantaggi e limitazioni; saranno presentati esempi in specie di interesse agrario.

3. Basi genetiche della variabilità: mutagenesi, transgenesi, gene editing (6 ore)

Conoscenze acquisite nell'unità didattica 3.

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.

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

Conoscenze acquisite nell'unità didattica 4.

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

5. Caratteri quantitativi: ereditabilità e risposta alla selezione (6 ore)

Conoscenze acquisite nell'unità didattica 5.

Basi genetiche dei caratteri quantitativi e delle componenti della varianza fenotipica: varianza genetica e ambientale. Metodi per la stima dell'ereditabilità in senso ampio e in senso stretto, dell'ereditabilità su base individuale e su base media. Uso dell'ereditabilità nella previsione della risposta alla selezione e dei suoi limiti. Selezione per più caratteri e per l'adattamento a diverse condizioni ambientali.

6. Miglioramento genetico assistito dalla genomica (4 ore)

Conoscenze acquisite nell'unità didattica 6.

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.

7. Miglioramento genetico delle specie prevalentemente autogame (4 ore)

Conoscenze acquisite nell'unità didattica 7.

Comprensione della struttura genetica delle popolazioni naturali di specie prevalentemente autogame.  Effetti della selezione entro popolazioni naturali, della selezione massale e della selezione per linea pura. Criteri per la scelta dei genitori e del metodo di selezione. Schemi selettivi: pedigree, per popolazione riunita, per discendenza da singolo seme (SSD). Metodi per l'ottenimento di linee pure mediante la produzione di di-aploidi e dei metodi del reincrocio per il trasferimento di un allele dominante o di un allele recessivo.

8. Miglioramento genetico di specie prevalentemente allogame (4 ore)

Conoscenze acquisite nell'unità didattica 8.

Comprensione della struttura genetica delle popolazioni naturali in relazione alla legge Hardy e Weinberg. Metodi di selezione ricorrente per il miglioramento delle popolazioni. Costituzioni ibride, dei metodi di stima dell'attitudine alla combinazione generale e specifica delle linee e dei metodi per la scelta del tester. Metodi per l'ottenimento di linee pure mediante la produzione di di-aploidi e dei metodi del reincrocio. Problematiche relative alla produzione commerciale di seme ibrido.

Esercitazioni (24 ore)

A1. Applicazioni di genetica vegetale nell’ambito del miglioramento genetico (4 ore)

Conoscenze acquisite nell'unità didattica A1.

Consolidamento delle conoscenze di genetica formale e di base per l’applicazione nel miglioramento genetico.

A2. Laboratorio di marcatori molecolari (4 ore)

Conoscenze acquisite nell'unità didattica A2.

Competenza nella identificazione di marcatori molecolari del DNA utilizzabili per l'identificazione varietale e per la selezione

A3. Analisi della variabilità genetica per caratteri fenotipici (8 ore)

Conoscenze acquisite nell'unità didattica A3.

Conoscenza dei metodi per l'impostazione e l'analisi di prove di valutazione fenotipica per lo studio dell'ereditabilià, dell'interazione genotipo e ambiente e dell'attitudine combinatoria generale e specifica

A4. Analisi di dati genetici e fenotipici per la determinazione della struttura delle popolazioni e per la mappatura di QTL (6 ore)

Conoscenze acquisite nell'unità didattica A4.

Conoscenza di base di metodi per l'analisi della struttura genetica delle popolazioni, delle relazioni genetiche nel germoplasma, per la mappatura di loci e la conduzione di MAS

Sono previste inoltre visite ad aziende sementiere e relativi campi di selezione, ed alla collezione di germoplasma di frumento.

Osservazione diretta degli aspetti legati alla selezione in un'azienda sementiera, con allevamento di materiali segreganti e realizzazione delle prove di comparazione agronomica dei materiali sotto selezione. Lo studente apprezzerà come si configura, in pratica, un lavoro di miglioramento genetico articolato nelle sue varie fasi presso l’Azienda Sperimentale di UNIBO e/o presso un’azienda sementiera nelle vicinanze di Bologna. Verrà inoltre effettuata una visita alla collezione di materiali sviluppati appositamente dal docente ed allevati nel campo didattico di via Fanin. Questo approccio diretto consente allo studente di apprezzare il significato di variabilità genetica tipica delle popolazioni da utilizzarsi per l'avvio di un lavoro

Testi/Bibliografia

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

G. Barcaccia, M. Falcinelli. Genetica e genomica. Volume II. Miglioramento genetico. 2005. Liguori editore, Napoli.

Materiale didattico fornito attraverso piattaforma Moodle (Insegnamenti On Line, iol): 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 analizzati i principali aspetti concernenti la biologia riproduttiva delle colture erbacee, la stima e l'impiego della ereditabilità nel miglioramento genetico e le principali metodologie di selezione in relazione alla variabilità genetica disponibile e agli obiettivi.

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 classe.

Strumenti di didattica innovativa come 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 tre 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 IOL.

Blog/forum per comunicazioni docente-studenti su piattaforma IOL, 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 [https://www.unibo.it/sitoweb/elisabetta.frascaroli]

Consulta il sito web di Marco Maccaferri [https://www.unibo.it/sitoweb/marco.maccaferri]

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Elisabetta Frascaroli

Consulta il sito web di Marco Maccaferri