05546 - GENETICA AGRARIA

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 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) Unità didattiche

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

1.1. L'eredità ed il materiale ereditario.

1.1.1. Composizione e replicazione del DNA.

1.1.2. Analisi del DNA: estrazione, purificazione, elettroforesi, denaturazione, restrizione e ligazione, PCR, sequenziamento.

1.2. Gene e sua espressione: RNA e trascrizione del messaggio. Codice genetico e traduzione del messaggio.

1.3. Regolazione genica e dogma centrale della biologia molecolare.

Conoscenze acquisite nell'unità didattica 1

· Conosce la struttura del materiale genetico e come può essere replicato (DNA) o trascritto (RNA). Conosce i principi su cui si basano i metodi per l'utilizzo del DNA a fini diagnostici, forensi o commerciali. Conosce i principali aspetti riguardanti la traduzione dell'informazione genetica e le principali modalità di regolazione di tale traduzione.

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).

2.1. Trasmissione del materiale ereditario: riproduzione sessuata e basi della ricombinazione, aspetti genetici di mitosi e meiosi. Omozigosi ed eterozigosi.

2.2. Esperimenti di Mendel: dominanza, segregazione, segregazione indipendente.

2.3. Associazione genica: ricombinazione di geni associati (crossing-over), verifica dell'indipendenza dei caratteri con test statistico Chi quadrato.

2.4. 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

· Conosce le modalità di trasmissione ereditaria dei caratteri mendeliani. Conosce il ruolo della riproduzione sessuata per l'ottenimento di genotipi ricombinanti. Conosce le procedure utilizzate per la costruzione di mappe genetiche.

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

3.1. Mutazioni cromosomiche e genomiche.

3.2. Importanza dei poliploidi: processi evolutivi tramite la poliploidia nelle piante (approfondimento del caso particolare del genere Triticum).

3.3. Mutazioni geniche e creazione di nuova variabilità.

3.4. Mutagenesi artificiale: agenti mutageni, mutazioni indotte.

3.5. Elementi di ingegneria genetica. Trasformazione genetica delle piante con Agrobacterium tumefaciens e con il metodo biolistico.

Conoscenze acquisite nell'unità didattica 3

· Conosce le principali modificazioni del materiale ereditario (mutazioni). Conosce le relazioni fra tali modificazioni e la manifestazione di variabilità genetica. Conosce gli aspetti generali relativi alla trasformazione genetica delle piante e all'impiego degli organismi geneticamente modificati in agricoltura.

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

4.1. Generalità, esperimenti Johannsen, effetto genotipico ed effetto fenotipico, importanza economica dei caratteri quantitativi.

4.2. Analisi delle componenti della media nel caso di determinazione genetica multifattoriale, effetti additivo e di dominanza. Inbreeding ed eterosi.

4.3. Esperimenti di East, componenti della varianza fenotipica, contributo della variabilità ambientale, ereditabilità.

Conoscenze acquisite nell'unità didattica 4

· Conosce le modalità di trasmissione ereditaria dei caratteri quantitativi, con particolare riguardo ai caratteri di interesse agrario. Comprende come caratteri di interesse agronomico ed economico siano determinati da effetti genetici multifattoriali.

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

5.1. Legge di Hardy Weimberg, frequenze alleliche e genotipiche, verifica dell'equilibrio con test statistici appropriati (Chi quadrato)

5.2. 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.

5.3. 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

· Conosce gli aspetti genetici di popolazioni di individui che si riproducono tramite incrocio. Conosci i fattori che determinano variazioni di frequenze alleliche e genotipiche. Conosce i principali aspetti genetici alla base della conservazione della biodiversità intra-specifica.

6. Evoluzione e miglioramento genetico (6 ore)

6.1. Evoluzione e domesticazione delle piante coltivate: storia del miglioramento genetico.

6.2. Miglioramento genetico in piante autogame e allogame. Principali aspetti della gestione dei programmi di miglioramento genetico.

6.3. Genetica nella produzione sementiera e nel commercio delle sementi.

Conoscenze acquisite nell'unità didattica 6

· Conosce i principali aspetti genetici coinvolti nella selezione artificiale. Conosce gli aspetti genetici più salienti della commercializzazione delle sementi. E' in grado di comprendere l'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 e 24 ore di esercitazioni.

La didattica frontale è volta ad illustrare la materia ed a stimolare il coinvolgimento degli studenti allo scopo di verificare le conoscenze pregresse, il livello di apprendimento degli argomenti svolti e a promuovere una discussione critica dei temi trattati.

Le esercitazioni si svolgono presso il campo didattico/dimostrativo del DISTAL di viale Fanin, presso altre strutture dimostrative del DISTAL ed in aula. Le esercitazioni comprendono: dimostrazioni di analisi del DNA, osservazioni e rilievi su materiale vegetale didattico appositamente costituito ed allevato, l'esame di dati rilevati dagli studenti o simulati dal docente e semplice analisi statistica, l'analisi critica di semplice bibliografia (anche in inglese), guidata dal docente ma condotta dallo studente, e lo svolgimento di relazioni e di brevi seminari (anche in inglese). Gli obiettivi delle lezioni pratiche sono molteplici. Si intende far acquisire agli studenti familiarità con i risultati di analisi diagnostiche utili a fini forensi o commerciali; far sviluppare la capacità di riconoscere nella pratica i principali fenomeni genetici e l'acquisizione del metodo scientifico in ambito genetico per mezzo della verifica statistica dei dati. Si intende inoltre stimolare la propensione ad acquisire autonomamente nuove informazioni, utilizzando 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.

L'esame finale mira a verificare il raggiungimento degli obiettivi didattici e le capacità critiche e metodologiche maturate dallo studente.

 

EMERGENZA SANITARIA COVID-19 - Aggiornamento

Durante il corso "a distanza" sono stati adottati metodi scritti di autovalutazione e pertanto è data la possibilità di scegliere se sostenere esami scritti in alternativa al colloquio orale. In entrambi i casi le prove saranno somministrate "a distanza". Su questo sito UNIBO  sono fornite istruzioni dettagliate.

Per questo esame saranno quindi previste e pubblicate su AlmaEsami prove d'esame orale e prove d'esame scritto, a scelta dello studente.

 

ESAME ORALE: A causa dell’emergenza COVID-19 gli esami si terranno in modalità remota fino a nuovo ordine. L’applicazione Microsoft Teams sarà impiegata per la gestione dei colloqui; si consiglia l’installazione della versione desktop prima dell’appello. La sessione potrà essere registrata.

Materiale occorrente all’esame: PC collegato ad internet, con webcam e microfono, documento di riconoscimento con fotografia (ad es. carta d'identità, badge universitario con foto).

L'esame orale prevede tre quesiti specifici su: 1) basi dell'informazione genetica, della sua espressione e della genetica mendeliana, 2) principali modificazioni del materiale ereditario e controllo dei caratteri quantitativi, 3) genetica di popolazione e basi del miglioramento genetico. Ogni quesito consente di ottenere un massimo di 10 punti. Per superare l’esame occorre ottenere almeno 18 punti, e non meno di 5 in ogni quesito. Una prova orale eccellente su questi argomenti può di per sé consentire il superamento dell'esame con il punteggio massimo. La durata della prova orale è solitamente di circa 30 minuti.

Per tutti gli studenti che hanno conseguito un punteggio almeno sufficiente nella prova orale, è possibile inoltre valutare in sede di esame i risultati relativi alle attività pratiche (relazione e seminario), così come specificato nel programma. Questa valutazione (per un massimo di 4 punti) si somma a quella ottenuta nel colloquio.

 

ESAME SCRITTO: A causa dell’emergenza COVID-19 gli esami si terranno in modalità remota fino a nuovo ordine. L’applicazione Zoom sarà impiegata per la sorveglianza; si consiglia l’installazione della versione desktop prima dell’appello. La sessione potrà essere registrata. L'esame verrà somministrato attraverso la piattaforma Esami OnLine (EOL).

Materiale occorrente all’esame: PC collegato ad internet, con webcam e microfono, documento di riconoscimento con fotografia (ad es. carta d'identità, badge universitario con foto).

L'esame scritto consiste di un test di 36 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 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.

Orario di ricevimento

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

Orario di ricevimento

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