99870 - GENETICA APPLICATA E MIGLIORAMENTO GENETICO DELLE PIANTE

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso lo studente (Modulo 1) conosce le basi della struttura del genoma delle piante e i principali metodi per la sua modifica attraverso incrocio, selezione e metodi innovativi molecolari e biotecnologici, per l'ottenimento di varietà migliorate di colture erbacee con procedure più efficienti e rapide. Lo studente inoltre (Modulo 2) conosce gli elementi di genetica quantitativa e di popolazione che permettono di valorizzare e proteggere la biodiversità genetica delle piante, di impostare un programma di selezione identificandone gli obiettivi, di pianificarne le attività e valutarne potenzialità e sostenibilità, anche economiche.

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 sei unità didattica teoriche (36 ore) e tre unità didattiche applicative (24 ore).

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

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 (6 ore)

Struttura del gene, del cromosoma e del genoma di un eucariote e di una pianta; basi molecolari dell’espressione genica e della sua regolazione in relazione allo sviluppo della pianta e all’interazione con stimoli biotici e abiotici; natura ed analisi dei polimorfismi del DNA; caratterizzazione varietale e del germoplasma; introduzione alla base genetica della resistenza ai parassiti, geni R; esempi ed applicazioni in specie di interesse agrario. 

3. Basi genetiche della variabilità: mutagenesi, transgenesi, gene editing (8 ore)

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)

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

5. Caratteri quantitativi: ereditabilità e risposta alla selezione (8 ore)

Caratteri quantitativi e componenti della varianza fenotipica, genetica e ambientale. Ereditabilità e suo uso nella previsione della risposta alla selezione. Selezione per più caratteri e per l'adattamento a diverse condizioni ambientali. 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 (GS).

6. Miglioramento genetico delle specie autogame e allogame (6 ore)

Metodi di selezione entro popolazioni, selezione massale, selezione ricorrente, selezione per linea pura. Criteri per la scelta dei genitori e del metodo di selezione. Principali schemi selettivi: pedigree, discendenza da singolo seme (SSD) produzione di di-aploidi. Costituzioni ibride, eterosi, attitudine alla combinazione generale, specifica e scelta del tester.

 

Esercitazioni

Applicazioni di genetica vegetale nell’ambito del miglioramento genetico: Consolidamento delle conoscenze di genetica formale e di base per l’applicazione nel miglioramento genetico(6 ore)

Laboratorio di marcatori molecolari: Competenza nella identificazione di marcatori molecolari del DNA utilizzabili per l'identificazione varietale e per la selezione (6 ore)

Analisi della variabilità genetica per caratteri fenotipici: Introduzione di metodi per l'impostazione e l'analisi di prove di valutazione fenotipica per lo studio dell'ereditabilià, dell'interazione genotipo-ambiente e dell'attitudine combinatoria generale e specifica (12 ore)

Testi/Bibliografia

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

Russell PJ et al (2016) Genetica Agraria. EdiSES, Napoli.

Materiale didattico fornito attraverso piattaforma Moodle (Virtuale): 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

L'insegnamento si compone di 36 ore di didattica frontale assistite da materiale grafico, animazioni e filmati, e 24 ore di esercitazioni svolte singolarmente o in gruppi di lavoro presso laboratori, campi didattico/dimostrativi ed informatici.

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 argomenti trattati.

Le esercitazioni pratiche comprendono: analisi di marcatori molecolari in collaborazione con l'insegnamento di Biologia, produzione e controllo delle sementi; visite guidate a campi di allevamento di materiali in selezione; analisi di dati e simulazioni di selezione.

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.

Sono previste ore di tutorato per supportare il corso, anche in considerazione dei diversi livelli di conoscenza pregressa della materia.

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 VIRTUALE.

Blog/forum per comunicazioni docente-studenti su piattaforma VIRTUALE, 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