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

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 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.

B) Unità 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.

Conoscenza del contributo del miglioramento genetico per l'aumento e la sostenibilità della produzione primaria vegetale e per il miglioramento della salubrità dei prodotti alimentari vegetali. Conoscenza dei 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.

Conoscenza di base delle 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.

Conoscenza delle principali modalità per la realizzazione di programmi di mutagenesi e delle tecniche di individuazione dei mutanti. Conoscenza delle 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.

Conoscenza dei principi alla base della struttura genetica delle popolazioni naturali e artificiali e i metodi di analisi delle stesse. Conoscenza delle modalità di raccolta e di conservazione delle risorse genetiche vegetali. Conoscenza della rilevanza della biodiversità nei programmi di miglioramento genetico.

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

Conoscenze acquisite nell'unità didattica 5.

Conoscenza delle basi genetiche dei caratteri quantitativi e delle componenti della varianza fenotipica: varianza genetica e ambientale. Conoscenza dei metodi per la stima dell'ereditabilità in senso ampio e in senso stretto, dell'ereditabilità su base individuale e su base media. Conoscenza dell'uso dell'ereditabilità nella previsione della risposta alla selezione e dei suoi limiti. Conoscenza della 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.

Conoscenza di base dell'uso di marcatori molecolari per l’identificazione di loci che controllano caratteri quantitativi (QTL). Conoscenza delle 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. Conoscenza degli effetti della selezione entro popolazioni naturali, della selezione massale e della selezione per linea pura. Conoscenza dei criteri per la scelta dei genitori e del metodo di selezione. Conoscenza degli schemi selettivi: pedigree, per popolazione riunita, per discendenza da singolo seme (SSD). Conoscenza dei 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. Conoscenza dei metodi di selezione ricorrente per il miglioramento delle popolazioni. Conoscenza delle costituzioni ibride, dei metodi di stima dell'attitudine alla combinazione generale e specifica delle linee e dei metodi per la scelta del tester. Conoscenza dei metodi per l'ottenimento di linee pure mediante la produzione di di-aploidi e dei metodi del reincrocio. Conoscenza delle 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.

Conoscenza degli aspetti legati alla selezione in un'azienda sementiera, in cui si allevano materiali segreganti e si realizzano le 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 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.

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 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. 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