05546 - GENETICA AGRARIA

Scheda insegnamento

SDGs

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

Sconfiggere la fame Consumo e produzione responsabili 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 conoscenze sull'eredità dei caratteri Mendeliani e dei caratteri quantitativi, sulle problematiche dell'associazione genica e della costruzione di mappe genetiche, sulle basi molecolari della replicazione dell'informazione genetica e della sua espressione, sulle principali modificazioni del materiale ereditario (mutazioni) e sulle principali problematiche della genetica di popolazione.

Contenuti

A) PREREQUISITI FORMATIVI

Per affrontare questo insegnamento lo studente deve possedere nozioni elementari dei fondamenti della biologia, della matematica e della statistica. Tali conoscenze sono in acquisite nella scuola superiore e negli insegnamenti di base impartiti durante il primo ciclo del primo anno di corso e con i quali questo è coordinato.

B) UNITA' DIDATTICHE

1. Basi molecolari della replicazione dell'informazione genetica e della sua espressione (6 ore)

L'eredità ed il materiale ereditario. Composizione e replicazione del DNA. Analisi del DNA: estrazione, purificazione, elettroforesi, denaturazione, restrizione e ligazione, PCR, sequenziamento. Gene e sua espressione: RNA e trascrizione del messaggio. Codice genetico e traduzione del messaggio. Regolazione genica e dogma centrale della biologia molecolare.

Conoscenze acquisite nell'unità didattica 1
Struttura del materiale genetico e come può essere replicato (DNA) o trascritto e tradotto (RNA). Principi su cui si basa l'utilizzo del DNA a fini diagnostici, forensi o commerciali. Principi dell'espressione genica e le principali modalità di regolazione.

2. Trasmissione del materiale ereditario: esperimenti di Mendel, associazione genica e mappe genetiche (8 ore)
(integrazione con il corso di biologia: la riproduzione e aspetti morfologici-funzionali di mitosi e meiosi; integrazione con il corso di statistica: il test del Chi quadrato).

Trasmissione del materiale ereditario: riproduzione sessuata e basi della ricombinazione, aspetti genetici di mitosi e meiosi. Omozigosi ed eterozigosi. Esperimenti di Mendel: dominanza, segregazione, segregazione indipendente. Associazione genica: ricombinazione di geni associati (crossing-over), verifica dell'indipendenza dei caratteri con test statistico Chi quadrato. Costruzione di mappe di associazione e uso di marcatori genetici. Test a due punti e test a tre punti.

Conoscenze acquisite nell'unità didattica 2
Modalità di trasmissione ereditaria dei caratteri mendeliani. Ruolo della riproduzione sessuata nella ricombinazione. Costruzione di mappe genetiche.

3. Il genoma dinamico: principali modificazioni del materiale ereditario e ingegneria genetica (10 ore)

Mutazioni geniche e creazione di nuova variabilità. Mutazioni cromosomiche e genomiche. Importanza dei poliploidi: processi evolutivi tramite la poliploidia nelle piante (approfondimento del caso particolare del genere Triticum).

Mutagenesi artificiale: agenti mutageni, mutazioni indotte. Elementi di ingegneria genetica. Trasformazione genetica delle piante con Agrobacterium tumefaciens e con il metodo biolistico. Tecniche di evoluzione assistita: gene editing.

Conoscenze acquisite nell'unità didattica 3
Principali modificazioni del materiale ereditario (mutazioni). Relazioni fra tali modificazioni e la manifestazione di variabilità genetica. Trasformazione genetica delle piante e altri mezzi per indurre variabilità utile.

4. Eredità dei caratteri quantitativi (6 ore)
(integrazione col corso di statistica: media e varianza).

Generalità, esperimenti Johannsen, effetto genotipico ed effetto fenotipico, importanza economica dei caratteri quantitativi. Analisi delle componenti della media nel caso di determinazione genetica multifattoriale, effetti additivo e di dominanza. Inbreeding ed eterosi. Esperimenti di East, componenti della varianza fenotipica, contributo della variabilità ambientale, ereditabilità.

Conoscenze acquisite nell'unità didattica 4
Trasmissione ereditaria dei caratteri quantitativi, con particolare riguardo ai caratteri di interesse agrario. Caratteri di interesse agronomico ed economico determinati da complessi genici multifattoriali.

5. Genetica di popolazioni (6 ore)
(integrazione con il corso di statistica: il test del Chi quadrato).

Legge di Hardy Weimberg, frequenze alleliche e genotipiche, verifica dell'equilibrio con test statistici appropriati (Chi quadrato).Fattori dell'equilibrio di una popolazione: mutazioni, migrazione, selezione, unioni non casuali, ampiezza della popolazione (deriva genetica). Effetto di depressione da inbreeding ed eterosi sull'equilibrio.

Biodiversità intra-specifica ed evoluzione. Studio delle popolazioni per la conservazione del germoplasma e la valorizzazione delle risorse genetiche. Aspetti teorici e gestionali.

Conoscenze acquisite nell'unità didattica 5
Aspetti genetici di popolazioni naturali e artificiali. Fattori che determinano variazioni di frequenze alleliche e genotipiche. Principali aspetti genetici alla base della conservazione della biodiversità intra-specifica.

6. Evoluzione, miglioramento genetico e protezione della biodiversità (6 ore)

Evoluzione e domesticazione delle piante coltivate: storia del miglioramento genetico. Miglioramento genetico in piante autogame e allogame. Principali aspetti della gestione dei programmi di miglioramento genetico. Cenni di genetica nella produzione sementiera e nel commercio delle sementi.

Conoscenze acquisite nell'unità didattica 6
Principali aspetti genetici nella selezione artificiale e nella diffusione delle sementi. Comprensione dell'importanza della biodiversità intraspecifica e i principali aspetti genetico-gestionali della conservazione del germoplasma.

7. Esercitazioni (24 ore)

Le esercitazioni sono da considerarsi parte integrante delle altre unità didattiche. Sono di seguito riportate tutte insieme per esigenze espositive.

Attività svolte durante le esercitazioni:

a) dimostrazioni di semplici analisi del DNA,
b) osservazioni e rilievi su materiale vegetale didattico appositamente costituito e allevato,
c) esame di dati rilevati dagli studenti o simulati dal docente e semplice analisi statistica,
d) analisi critica di semplice bibliografia, guidata dal docente ma condotta dallo studente,
e) svolgimento di relazioni e presentazione di brevi seminari.

Conoscenze acquisite nell'unità didattica 7
Acquisizione di familiarità con i risultati di analisi diagnostiche utili a fini forensi o commerciali.· Capacità di riconoscere in pratica i principali fenomeni genetici.· Acquisizione del metodo scientifico in ambito genetico per mezzo della verifica statistica dei dati.· Capacità di acquisire autonomamente nuove informazioni, utilizzando capacità di critica e di verifica delle fonti, in parte in lingua inglese.· Acquisizione di esperienza di lavoro di equipe e di comunicazione in pubblico di elaborati tecnici.

Testi/Bibliografia

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

Approfondimenti:

M. Busconi e altri. Genetica agraria, EdiSES, Napoli, 2016

G. Barcaccia, M. Falcinelli. Genetica e genomica, Vol I genetica vegetale, Liguori Napoli, 2005; G. Barcaccia, M. Falcinelli. Genetica e genomica, Vol II miglioramento genetico, Liguori Napoli, 2005.

Materiale didattico fornito attraverso piattaforma Moodle (Insegnamenti On Line, iol): Schemi presentati a lezione, dataset per esercitazioni, raccolta dei risultati degli esercizi e di brevi relazioni a cura degli studenti, formazione di gruppi di lavoro per la preparazione dei seminari.

Metodi didattici

L'insegnamento si compone di 36 ore di didattica frontale assistite da materiale grafico, animazioni e filmati, e 24 ore di esercitazioni svolte songolarmente o in gruppi di lavoro presso campi didattico/dimostrativi ed in aula. Sono previste ore di tutorato per supportare il corso, anche in considerazione dei diversi livelli di conoscenza pregressa della materia.

La didattica frontale è volta ad illustrare la materia ed a stimolare il coinvolgimento degli studenti per verificare il livello di apprendimento degli argomenti svolti e per promuovere la formazione di capacità critica riguardo gli trattati. Verranno approfonditi temi di attualità o di particolare interesse connessi agli argomenti trattati nel corso in discussioni a gruppi, esame di casi-studio e seminari.

Le esercitazioni intendono far acquisire agli studenti familiarità con i risultati di analisi diagnostiche e con il metodo scientifico in ambito genetico, anche per mezzo della verifica statistica dei dati. Si intende inoltre stimolare la capacità di critica e di verifica delle fonti, in parte in lingua inglese. Non ultimo obiettivo è quello di promuovere il lavoro di equipe e la comunicazione in pubblico di elaborati tecnici.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

The exam can be taken in English, upon request.

La verifica dell'apprendimento è volta a valutare

L'esame scritto consiste di un test di 34 domande a risposta chiusa, a scelta multipla (a ciascuna domanda sono associate 4 risposte di cui solo una è giusta) e 3 domande aperte sugli argomenti del corso. Per ogni risposta giusta alle domande chiuse si attribuiscono 0,5 punti, per ogni domanda aperta si possono attribuire da 0 a 5 punti. Per tutti gli studenti che hanno conseguito un punteggio almeno sufficiente nel test scritto, è possibile inoltre sommare i punti acquisiti nelle attività pratiche (relazione e seminario), così come specificato nel programma (per un massimo di 4 punti).

Strumenti a supporto della didattica

Personal computer e videoproiettore per le attività in aula.

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.

Quiz di autovalutazione su piattaforma VIRTUALE per l'assistenza allo studio e per la preparazione all'esame.

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

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Elisabetta Frascaroli [https://www.unibo.it/sitoweb/elisabetta.frascaroli]

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Elisabetta Frascaroli