B8532 - PATOLOGIA VEGETALE AVANZATA

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso lo studente ha appreso come le piante percepiscono e decodificano i segnali degli agenti biotici e abiotici di malattia, nonché quali siano i principali fattori di virulenza degli agenti di malattie infettive. Conosce l''applicazione critica dei mezzi di lotta e prevenzione per approntare strategie di difesa sostenibili. Trattando casi di studio selezionati di tutti i tipi di malattie, lo studente è arricchito nella sua preparazione professionale e stimolato in creatività e senso critico.

Contenuti

PATOLOGIA VEGETALE AVANZATA

Modulo 2: Biologia computazionale applicata alla patologia vegetale (3 CFU)

Prerequisiti:
È richiesta una conoscenza di base di Patologia vegetale, biologia molecolare, genetica e delle principali metodologie utilizzate per l’identificazione e la caratterizzazione dei patogeni vegetali.

Il modulo introduce gli studenti ai principi e alle applicazioni della biologia computazionale nello studio delle malattie delle piante e nella caratterizzazione dei microrganismi fitopatogeni. Lo sviluppo delle tecnologie di sequenziamento ad alta processività e degli approcci avanzati di analisi dei dati biologici ha profondamente trasformato la patologia vegetale, permettendo di studiare in modo integrato la diversità genetica dei patogeni, i meccanismi molecolari alla base dell’interazione pianta–patogeno, i processi evolutivi che determinano l’emergenza e l’adattamento dei patogeni e la struttura delle comunità microbiche associate alle piante.

Attraverso lezioni teoriche, analisi di dataset reali, esercitazioni pratiche e discussione di casi studio, gli studenti acquisiranno conoscenze sulle principali strategie computazionali utilizzate per l’analisi di dati genomici, trascrittomici e metagenomici. Il corso fornirà competenze applicabili alla diagnosi avanzata, al monitoraggio epidemiologico, alla caratterizzazione dei patogeni e allo sviluppo di strategie innovative per la gestione sostenibile delle malattie delle piante.

Il corso comprende i seguenti argomenti:

1. Introduzione alla biologia computazionale applicata alla patologia vegetale

Il ruolo dei dati biologici su larga scala (big data) nello studio delle malattie delle piante. Principi di bioinformatica, gestione e analisi dei dati biologici, principali database genomici e strumenti computazionali applicati allo studio dei patogeni vegetali. (6 ore)

2. Genomica dei patogeni vegetali e analisi comparative

Assemblaggio e annotazione dei genomi, analisi genomiche comparative, identificazione di geni associati alla patogenicità e alla virulenza, analisi della variabilità genetica dei patogeni, genomica di popolazione ed epidemiologia genomica. Applicazione di approcci basati su whole genome sequencing (WGS) per lo studio dell’evoluzione, dell’adattamento e della diffusione dei patogeni vegetali. (6 ore)

3. Trascrittomica e analisi dell’espressione genica nelle interazioni pianta–patogeno

Principi di RNA sequencing (RNA-seq), analisi dell’espressione differenziale, identificazione di geni candidati coinvolti nei processi di patogenicità, virulenza e adattamento all’ospite. Applicazione degli approcci trascrittomici allo studio delle risposte della pianta e dei meccanismi molecolari associati all’infezione. (6 ore)

4. Metabarcoding e metagenomica per lo studio dei microbiomi associati alle piante

Principi e applicazioni del sequenziamento amplicon-based, metabarcoding e metagenomica shotgun per la caratterizzazione delle comunità microbiche associate a piante sane e malate. Analisi della diversità microbica, identificazione di patogeni emergenti e studio delle interazioni tra patogeni, microbiota e ospite. (6 ore)

5. Esercitazioni, casi studio e applicazioni pratiche

Analisi di dataset genomici, trascrittomici e metagenomici mediante workflow bioinformatici dedicati. Interpretazione dei risultati di analisi computazionali applicati a casi reali di diagnosi, epidemiologia e caratterizzazione molecolare dei patogeni vegetali. (6 ore)

Metodi didattici

l modulo sarà articolato attraverso lezioni frontali, esercitazioni pratiche e attività di analisi di dati biologici reali. Le lezioni frontali saranno finalizzate alla presentazione dei principi teorici della biologia computazionale applicata alla patologia vegetale, con particolare riferimento agli approcci genomici, trascrittomici e metagenomici utilizzati per lo studio dei patogeni vegetali e delle interazioni pianta–microrganismo.

Le esercitazioni pratiche saranno dedicate all’analisi e all’interpretazione di dataset ottenuti mediante tecnologie di sequenziamento ad alta processività (whole genome sequencing, RNA-seq, metabarcoding e metagenomica), attraverso l’utilizzo di database biologici, strumenti bioinformatici e workflow computazionali dedicati.

Saranno inoltre proposti casi studio tratti dalla letteratura scientifica e da applicazioni reali in ambito fitopatologico, con l’obiettivo di sviluppare negli studenti la capacità di integrare informazioni molecolari, genomiche ed epidemiologiche per la caratterizzazione e il monitoraggio dei patogeni vegetali.

Le attività didattiche potranno includere seminari tenuti da esperti del settore e momenti di discussione guidata finalizzati all’analisi critica di approcci innovativi applicati alla diagnosi, alla sorveglianza e alla gestione sostenibile delle malattie delle piante.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La verifica finale consiste in una prova scritta e/o orale finalizzata alla valutazione delle conoscenze acquisite sui principi della biologia computazionale applicata alla patologia vegetale e della capacità dello studente di interpretare dati genomici, trascrittomici e metagenomici nell’ambito dello studio delle malattie delle piante.

Strumenti a supporto della didattica

La didattica sarà supportata dall’utilizzo di materiale multimediale, presentazioni elettroniche, articoli scientifici e risorse bibliografiche aggiornate relative agli argomenti trattati. Saranno inoltre utilizzati database biologici pubblici, piattaforme di analisi genomica e strumenti bioinformatici per l’elaborazione e l’interpretazione di dati molecolari.

Durante le esercitazioni pratiche saranno impiegati ambienti computazionali e workflow dedicati all’analisi di dati genomici, trascrittomici e metagenomici, con particolare riferimento a strumenti per l’analisi di sequenze, annotazione genomica, analisi comparativa, analisi dell’espressione genica e caratterizzazione delle comunità microbiche.

Saranno forniti agli studenti dataset reali, materiali didattici, protocolli di analisi e guide operative per favorire l’apprendimento degli approcci computazionali applicati alla patologia vegetale. Le attività potranno prevedere l’utilizzo di piattaforme online e risorse open-source per l’analisi bioinformatica e la consultazione di banche dati scientifiche.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Riccardo Baroncelli

Consulta il sito web di Elena Baraldi