29978 - MIGLIORAMENTO GENETICO DELLE COLTURE ERBACEE

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

Programma/Contenuti

A) Prerequisiti

Lo studente che accede a questo insegnamento è in possesso di una buona conoscenza dei fondamenti di genetica agraria, colture erbacee, botanica, statistica, entomologia e patologia delle piante. Questi prerequisiti sono forniti dagli insegnamenti del precedente corso di laurea triennale e dagli insegnamenti del primo anno, primo ciclo, del corso di laurea magistrale in Scienze e Tecnologie Agrarie.

B) Unità didattiche

1. Introduzione al miglioramento genetico delle piante ed al ruolo nell’ambito della filiera agroalimentare ed agroindustriale (Totale unità didattica 2 ore)

Conoscenze acquisite nell'unità didattica 1.

· Apprende i contributi che il miglioramento genetico ha dato in passato e più recentemente tramite l’uso delle biotecnologie per aumentare la competitività della produzione primaria vegetale e migliorare la salubrità dei prodotti alimentari derivati.

2. Impostazione e pianificazione di un progetto di miglioramento genetico volto al rilascio varietale (Totale unità didattica 2 ore)

Conoscenze acquisite nell'unità didattica 2.

· Apprende i principali fattori critici da considerare nella pianificazione di un progetto di miglioramento genetico in funzione della biologia riproduttiva della specie e del carattere oggetto di selezione. Cenni sulle procedure di valutazione dei materiali genetici e di iscrizione varietale.

3. Raccolta e conservazione delle risorse genetiche vegetali; centri di diversità; collezioni di germoplasma (Totale unità didattica 2 ore)

Conoscenze acquisite nell'unità didattica 3.

· Apprende i principali fattori da considerare nella raccolta e modalità di conservazione delle risorse genetiche vegetali; rilevanza della biodiversità nei programmi di miglioramento genetico.

4. Sistemi riproduttivi e ibridazione interspecifica (Totale unità didattica 3 ore)

Conoscenze acquisite nell'unità didattica 4.

· Apprende le principali modalità per realizzare l’ibridazione interspecifica e valutarne gli obiettivi, ivi compresi l’ottenimento di nuove specie e di piante aploidi.

5. Mutagenesi (Totale unità didattica 3 ore)

Conoscenze acquisite nell'unità didattica 5.

· Apprende le principali modalità per realizzare programmi di mutagenesi, valutandone criticamente vantaggi e limitazioni; saranno presentati esempi in specie di interesse agrario

6. Aploidia e poliploidia (Totale unità didattica 3 ore)

Conoscenze acquisite nell'unità didattica 6.

· Apprende le modalità per ottenere aploidi artificiali e per csratterizzare le diverse categorie di poliploidi, valutandone criticamente vantaggi e limitazioni; saranno presentati esempi in specie di interesse agrario.

7. Selezione per caratteri qualitativi (Totale unità didattica 2 ore)

Conoscenze acquisite nell'unità didattica 7.

· Richiami alla genetica Mendeliana che regola la segregazione di caratteri qualitativi; apprende le modalità per selezionare in popolazioni autogame e per valutare l’efficacia di tali metodi in funzione del grado di dominanza ai singoli loci.

8. Caratteri quantitativi: ereditabilità e risposta alla selezione (Totale unità didattica 4 ore)

Risposta alla selezione per caratteri qualitativi e per caratteri quantitativi. Analisi della varianza applicata ai caratteri quantitativi. Componenti della varianza fenotipica: varianza genetica e ambientale. Componenti della varianza genetica: componente dovuta ad effetti additivi e di dominanza. Ereditabilità in senso ampio e in senso stretto; ereditabilità su base individuale e su base media. Utilizzazione della ereditabilità nel miglioramento genetico. Differenziale di selezione e previsione della risposta alla selezione. Ereditabilità realizzata.

Conoscenze acquisite nell'unità didattica 8.

· Apprende come suddividere la varianza fenotipica nelle sue diverse componenti, stimare il valore dell’ereditabilità ed utilizzare opportunamente tale stima in un programma di selezione.

9. Miglioramento genetico delle specie prevalentemente autogame (Totale unità didattica 8 ore)

Struttura genetica delle popolazioni naturali di specie prevalentemente autogame. Autofecondazione ed omozigosi. Selezione entro popolazioni naturali. Selezione massale e selezione per linea pura. Creazione di nuova variabilità genetica mediante l'incrocio. Scelta dei genitori e del metodo di selezione. Metodo pedigree, per popolazione riunita e per discendenza da singolo seme. Ottenimento di linee pure mediante la produzione di di-aploidi. Reincrocio: trasferimento di un allele dominante e di un allele recessivo.

Conoscenze acquisite nell'unità didattica 9.

· Apprende come scegliere ed applicare il metodo di selezione più idoneo per una determinata specie autogama, in relazione al materiale di base e agli obiettivi.

10. Miglioramento genetico di specie prevalentemente allogame (Totale unità didattica 6 ore)

Struttura genetica delle popolazioni naturali in relazione alla legge Hardy e Weinberg. Ecotipi. Selezioni ricorrenti per il miglioramento delle popolazioni. Metodi di selezione intra-popolazione: selezione massale, per famiglie da autofecondazione e per famiglie test-cross. Costituzioni ibride. Stima della attitudine alla combinazione generale e specifica delle linee. Scelta del tester.

Conoscenze acquisite nell'unità didattica 10.

· Apprende come scegliere ed applicare il metodo di selezione più idoneo per una determinata specie allogama, in relazione al materiale di base e agli obbiettivi. Apprende le principali problematiche relative alla produzione commerciale di seme ibrido.

11. Miglioramento genetico di specie a propagazione agamica (Totale unità didattica 2 ore)

Selezione clonale; incrocio tra cloni e selezione.

Conoscenze acquisite nell'unità didattica 11.

· Apprende come scegliere ed applicare il metodo di selezione più idoneo per una determinata specie a propagazione agamica, in relazione al materiale di base e agli obbiettivi.

12. Miglioramento genetico assistito dalla genomica (Totale unità didattica 6 ore)

Marcatori molecolari e loro utilizzazione per l’identificazione di loci (geni e QTL) e la selezione assistita per migliorare le caratteristiche quali-quantitative della pianta.

Conoscenze acquisite nell'unità didattica 12.

· Apprende le nozioni fondamentali in merito ai principali tipi di marcatori molecolari marcatori per l’individuazione di geni e QTL (Quantitative Trait Locus) ed alle metodiche con cui applicare queste conoscenze nell’ambito del miglioramento genetico per implementare la selezione assistita con marcatori molecolari (MAS).

6. Esercitazioni (Totale unità didattica 18 ore)

Le esercitazioni riguardano quanto segue:

• Apprendimento su come identificare marcatori molecolari del DNA e come utilizzarli in un programma di selezione.
• Visita alla collezione di materiali creati 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 di selezione.
• Visite ai campi di selezione in cui si allevano materiali segreganti e si realizzano le prove di comparazione agronomica dei materiali sotto selezione, allo scopo di far apprezzare allo studente come si configura, in pratica, un lavoro di miglioramento genetico articolato nelle sue varie fasi. A tal fine sarà organizzata una visita presso l’Azienda Sperimentale di UNIBO ed una presso un’azienda sementiera nelle vicinanze di Bologna.

Testi/Bibliografia

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

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.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La prova di accertamento viene effettuata mediante un esame finale orale. Sono previste 3 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. 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 e (ii) popolazioni sperimentali da allevarsi nel campo didattico per l'analisi della variabilità genetica.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Roberto Tuberosa

Consulta il sito web di Marco Maccaferri