1001498 - BIOTECNOLOGIE ENTOMOLOGICHE

1) Conoscenza e comprensione: Il corso mira a fornire elementi conoscitivi sulle più moderne tecniche d’indagine anche molecolare applicabili agli studi sia di base che applicati sugli insetti. In particolare, gli studenti acquisiranno conoscenze teoriche e pratiche su : i) morfologia, anatomia e fisiologia degli insetti; ii) impatto degli insetti fitofagi sulle colture agrarie; iii) mezzi di controllo degli insetti fitofagi, con particolare riguardo all’uso di agenti di controllo biologico, alla lotta genetica, all’impiego di piante transgeniche resistenti, all’utilizzo di proteine di fusione e RNAi, alle tecniche derivanti dalla modificazione genetica degli insetti e alle applicazioni di tecnologie molecolari per lo sviluppo di nuovi insetticidi di sintesi e biologici; iv) ruolo degli insetti vettori nella diffusione di agenti fitopatogeni; v) meccanismi genetici di resistenza degli insetti agli insetticidi e relative strategie di prevenzione.

2) Capacità di applicare conoscenza e comprensione: Attraverso l’acquisizione di conoscenze sulla biologia e sulla fisiologia degli insetti, nonché sulle relazioni insetti – piante – microrganismi, gli studenti acquisiranno la capacità di programmare moderne strategie di controllo sostenibile degli insetti dannosi alle produzioni agrarie e alimentari, con particolare riferimento ai mezzi di controllo che prevedono il ricorso a biotecnologie.

3) Autonomia di giudizio: Con l’ausilio di lezioni frontali, esercitazioni di laboratorio, visite aziendali e seminari, gli studenti acquisiranno piena autonomia nell’analisi di infestazioni da insetti in ambito agrario, sviluppando autonomia di giudizio per la scelta delle più idonee e moderne misure di contenimento.

4) Abilità comunicative: Attraverso la lettura di articoli scientifici e la partecipazione a seminari di completamento di alcuni argomenti, ma soprattutto attraverso la realizzazione, alle fine del corso, di approfondimenti tematici di gruppo con conseguente presentazione dei relativi risultati, gli studenti svilupperanno una corretta terminologia tecnico-scientifica nel campo delle biotecnologie entomologiche nonché capacità di lavorare e di comunicare in gruppo, anche attraverso la simulazione di interazioni in ambito lavorativo.

5) Capacità di apprendimento: Il corso contribuirà allo sviluppo di competenze e di autonomia di analisi utili per lo sviluppo di capacità nello svolgimento di attività di ricerca, soprattutto volte al reperimento di fonti di informazioni scientificamente valide, all’analisi di risultati scientifici e alla preparazione dell’elaborato di tesi, predisponendo gli studenti anche alla prosecuzione di studi universitari di livello superiore.

Lezioni frontali (21 ore) ed esercitazioni (attività di laboratorio, visite aziendali, seminari, lavori di gruppo) (42 ore). Le lezioni si svolgeranno con l'ausilio di presentazioni PowerPoint che saranno messe a disposizione degli studenti sulla piattaforma Studium.

Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato in precedenza, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel syllabus.

A garanzia di pari opportunità e nel rispetto delle leggi vigenti, gli studenti interessati possono chiedere un colloquio personale in modo da programmare eventuali misure compensative e/o dispensative, in base agli obiettivi didattici ed alle specifiche esigenze. È possibile rivolgersi anche ai docenti referenti CInAP (Centro per l’Inclusione Attiva e Partecipata - Servizi per le Disabilità e/o i DSA) del Dipartimento.

- Generalità sugli insetti: cenni di morfologia, anatomia e fisiologia, con particolare attenzione ai sistemi nervoso, digerente, secretore e riproduttore e alla regolazione della risposta immunitaria.

- Gli insetti e le piante: effetti negativi e dannosità.

- Tecniche di laboratorio (con particolare attenzione alle tecniche di olfattometria e di antennografia) e di allevamento per lo studio degli insetti fitofagi e dei loro nemici naturali.

- Aspetti di base sulle strategie di controllo degli insetti dannosi: cenni sui mezzi agronomici, fisici, meccanici, biologici e chimici. Il controllo biologico (BC) e integrato (IPM) degli insetti nocivi.

- Il genoma degli insetti. Metodi d’indagine molecolare impiegati nel riconoscimento delle specie. Bioinformatica applicata agli studi entomologici.

- Etologia ed ecologia chimica degli insetti: semiochimici. Sistemi di difesa naturale delle piante: Volatile Organic Compounds (VOCs) e relativi studi di laboratorio. Interazioni pianta-insetto: difese naturali delle piante indotte da Artropodi (Arhtropod-induced plant defences).

- Virus e batteri entomopatogeni. Bacillus thuringiensis. Biotecnologie applicate ai microrganismi entomopatogeni.

- Manipolazioni genetiche delle piante per la difesa dagli insetti dannosi. GMO e insetti. Valutazione di aspetti ecotossicologici e gestione della resistenza.

- Strategie genetiche e autocide di controllo degli insetti dannosi. Sterile Insect Technique (SIT).

- Sviluppo di molecole insetticide. Resistenza degli insetti agli insetticidi: basi genetico-molecolari; gestione della resistenza.

- RNAi e Genome editing in entomologia agraria.

- Insetti vettori e trasmissione di agenti fitopatogeni. Tecniche molecolari per lo studio delle interazioni insetti vettori – agenti fitopatogeni.

1. Gullan P.J., Cranston P.S., 2006 – Lineamenti di Entomologia. Zanichelli.

2. Pennacchio F. (ed.), 2014 – Gli insetti e il loro controllo. Liguori Editore.

3. Vinciskas A. (ed.), 2011 – Insect Biotechnology. Springer.

4. Presentazioni PowerPoint delle lezioni, fornite dal docente attraverso la piattaforma Studium.

Durante lo svolgimento del corso, alla fine della trattazione di ogni argomento o di gruppi di argomenti affini, sarà organizzata una discussione comune sul tema. A conclusione del corso, gruppi di 3-4 studenti analizzeranno un caso studio, concordato con il docente e pubblicato su rivista scientifica, e ne realizzeranno una presentazione in aula della durata di 30-45 minuti. Un colloquio orale finale completerà la valutazione dei singoli studenti, consentendone la verifica del grado di apprendimento.

Come sintesi delle attività sopra riportate, la valutazione della preparazione dei singoli studenti avverrà sulla base dei seguenti criteri: capacità di apprendimento e livello di approfondimento degli argomenti trattati, proprietà di sintesi ed esposizione, capacità di ragionamento. La votazione attribuita seguirà il seguente schema:

Non idoneo

Conoscenza e comprensione argomento: Importanti carenze. Significative imprecisioni.

Capacità di analisi e sintesi: Irrilevanti. Frequenti generalizzazioni. Incapacità di sintesi.

Utilizzo di referenze: Completamente inappropriato.

18-20

Conoscenza e comprensione argomento: A livello soglia. Imperfezioni evidenti.

Capacità di analisi e sintesi: Capacità appena sufficienti.

Utilizzo di referenze: Appena appropriato.

21-23

Conoscenza e comprensione argomento: Conoscenza routinaria.

Capacità di analisi e sintesi: Analisi e sintesi corrette, con capacità di argomentazione logica e coerente.

Utilizzo di referenze: Utilizzo di referenze standard.

24-26

Conoscenza e comprensione argomento: Buona.

Capacità di analisi e sintesi: Buone, con argomenti espressi coerentemente.

Utilizzo di referenze: Utilizzo di referenze standard.

27-29

Conoscenza e comprensione argomento: Più che buona.

Capacità di analisi e sintesi: Notevoli.

Utilizzo di referenze: Approfondite.

30-30L

Conoscenza e comprensione argomento: Ottima.

Capacità di analisi e sintesi: Notevoli.

Utilizzo di referenze: Importanti approfondimenti.

- Il sistema nervoso degli insetti: anatomia e fisiologia (con specifica menzione ai meccanismi di trasmissione degli impulsi nervosi).

- Il sistema digerente degli insetti: anatomia e fisiologia.

- Il sistema secretore degli insetti: anatomia e fisiologia (con particolare riferimento alla secrezione endocrina e agli ormoni coinvolti nello sviluppo postembrionale).

- Il sistema riproduttore degli insetti: anatomia e fisiologia.

- Effetti negativi indotti da diversi gruppi di insetti alle piante.

- Modalità di realizzazione di esperimenti in olfattometro.

- Modalità di realizzazione di esperimenti in elettroantennografo.

- Mezzi agronomici, fisici e meccanici di controllo degli insetti dannosi.

- Mezzi biologici di controllo degli insetti dannosi.

- Mezzi chimici di controllo degli insetti dannosi (con particolare riferimento allo sviluppo di nuove molecole insetticide).

- Il controllo biologico (BC) e integrato (IPM) degli insetti nocivi.

- Esempi di applicazioni molecolari per il riconoscimento di specie entomatiche.

- La bioinformatica e le sue applicazioni nello studio degli insetti.

- Semiochimici, con specifico riferimento ai feromoni, e loro impiego nel controllo degli insetti nocivi.

- Tecniche di laboratorio per lo studio dei Volatile Organic Compounds (VOCs) prodotti dalle piante.

- Arhtropod-induced plant defences: significato ed esempi in natura.

- Microrganismi entomopatogeni e loro impiego nel controllo degli insetti dannosi.

- Manipolazioni genetiche e applicazioni biotecniche per la produzione di microrganismi entomopatogeni.

- Manipolazioni genetiche per il miglioramento dei meccanismi di tolleranza o resistenza delle piante ai parassiti animali.

- Aspetti ecotossicologici nell’uso di GMO per la difesa delle colture dagli insetti dannosi.

- Fenomeni di resistenza degli insetti dannosi ai GMO e possibilità di gestione.

- Sterile Insect Technique (SIT): modalità di esecuzione e campi di applicazione.

- Geni coinvolti nei processi di resistenza alle molecole insetticide utilizzate per la difesa delle colture agrarie.

- Strategie di gestione della resistenza degli insetti dannosi agli insetticidi.

- Campi di applicazione della tecnica dell'RNAi per il controllo degli insetti dannosi.

- Modalità di trasmissione di agenti fitopatogeni da parte di insetti vettori.

- Interazioni insetti vettori – agenti fitopatogeni e tecniche molecolari per il loro studio.