SCIENZE BIOMEDICHE E BIOTECNOLOGICHEBiotecnologieAnno accademico 2023/2024

1016092 - GENETICA E MIGLIORAMENTO GENETICO DELLE PIANTE AGRARIE 1
Modulo 1016094 - MIGLIORAMENTO GENETICO DELLE PIANTE AGRARIE

Docente: ANGELO SICILIA

Risultati di apprendimento attesi

L’obiettivo formativo della disciplina “Miglioramento genetico delle piante agrarie” è di trasferire allo studente conoscenze e strumenti per la valutazione della variabilità genetica naturale e indotta per la sua utilizzazione ai fini selettivi. Alla fine del corso, gli studenti saranno in grado di:

● Pianificare un programma di miglioramento genetico e di scegliere le procedure più idonee alla costituzione di nuove varietà integrando le procedure tradizionali del miglioramento genetico con strumenti biotecnologici.

● Comprendere i meccanismi genetici alla base dell’evoluzione delle piante e di applicare disegni sperimentali al fine di individuare e selezionare genotipi per ottenere varietà migliorate.

● Organizzare e gestire i processi di tracciabilità genetica delle varietà vegetali nell'intera filiera produttiva.

Modalità di svolgimento dell'insegnamento

L'insegnamento (6CFU) prevede lezioni frontali ed esercitazioni in aula. Per le lezioni frontali il docente si avvarrà di presentazioni in power point e di filmati, anche in inglese. Le esercitazioni consisteranno nella soluzione di problemi ed esercizi sugli argomenti trattati, anche mediante applicazione di appropriati test statistici ed avvalendosi della piattaforma SOCRATIVE. Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato al fine di rispettare il programma qui riportato. 

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. 

Prerequisiti richiesti

Lo studente che accede a questo insegnamento deve possedere una buona conoscenza dei fondamenti di matematica e chimica forniti dagli insegnamenti di base erogati durante il primo semestre. E’, inoltre, necessaria la conoscenza di nozioni preliminari di biologia (la struttura e funzione della cellula vegetale, processi di divisione cellulare), di genetica e biochimica

Frequenza lezioni

Obbligatoria

Contenuti del corso

Eredità ed ereditabilità dei caratteri quantitativi - il miglioramento genetico e utilizzo della variabilità genetica - sistemi riproduttivi delle piante coltivate - barriere riproduttive: autoincompatibilità, maschiosterilità - relazione tra sistema riproduttivo e metodi di miglioramento genetico - struttura genetica delle popolazioni - metodi tradizionali di miglioramento genetico in specie che si riproducono per propagazione vegetativa, per autogamia e per allogamia - metodi moderni di miglioramento delle piante - ingegneria genetica - metodi di selezione

Testi di riferimento

1. Miglioramento genetico delle piante agrarie, Lorenzetti F., Albertini E., Frusciante L., Rosellini D., Russi L., Tuberosa L., Veronesi F. Edagricole 

2. Genetica e genomica, Barcaccia G. e Falcinelli M., Liguori editore. Volume II. 

3. Genetica e genomica, Barcaccia G. e Falcinelli M., Liguori editore. Volume III. 

4. Biotecnologie sostenibili, Galbiati M., Gentile A., La Malfa S., Tonelli C., Edagricole 

5. Genetica Agraria-Genetica e biotecnologie applicate all’agricoltura, F. Lorenzetti, S. Ceccarelli, D. Rossellini, F. Veronesi, Patron ed. 

6. Breeding Field Crops, Sleper DA, Poehlman JM, Ames, Iowa, USA: Blackwell Publ., 2006. 

7. Genetica, Binelli G e Ghisotti D., Edises, 2018 

Programmazione del corso

 ArgomentiRiferimenti testi
1Il miglioramento genetico delle piante agrarie e il suo ruolo nell'agricoltura - La domesticazione delle pianteTesto 1: cap. 1- 2, Testo 2: cap. 12
2Basi biologiche e genetiche del miglioramento genetico - Sistemi riproduttivi e propagazione delle piante coltivate - Specie a propagazione sessuale o gamica - Meccanismi genetici che interagiscono con le strutture fiorali: incompatibilità e maschiosterilità - Specie a propagazione asessuale o vegetativa o agamica – ApomissiaTesto 1: cap. 3, Testo 2: cap. 10
3Struttura genetica delle popolazioni vegetali - Struttura genetica delle popolazioni di piante a propagazione vegetativa - Struttura genetica delle popolazioni di piante autogame - Struttura genetica delle popolazioni di piante allogameTesto 1: cap. 4, Testo 2: cap. 11
4Fondamenti genetici della selezione - La selezione per caratteri monogenici e per caratteri poligenici o quantitativi - Il concetto di ereditabilità - Parametri statistici per lo studio dei caratteri quantitativi – Il ruolo dei geni e dell’ambiente nella determinazione del fenotipo - Determinazione delle quote di variabilità dovute a cause genetiche ed ambientali - Possibilità e limiti genetici della selezioneTesto 1: cap. 5, Testo 2: cap. 8-9
5Strumenti molecolari per la selezione - Marcatori molecolari - Sequenziamento dei genomiTesto 1: cap. 6, Testo 3: cap. 17
6Miglioramento genetico assistito e selezione genomica - Costruzione di mappe genetiche e mappaggio dì geni QTL - Mappaggio di QTL - Selezione assistita da marcatoriTesto 1: cap. 7, Testo 3: cap. 20
7Le risorse genetiche vegetali ed il miglioramento genetico delle piante - Le specie selvatiche come risorsa genetica - Erosione genetica - Salvaguardia delle risorse genetiche Organizzazione della raccolta del germoplasma – Conservazione dei materialiTesto 1: cap. 8, Testo 2: cap. 12
8Incremento della variabilità genetica - Controllo dell'autoimpollinazione e dell'incrocio - Ibridazione intraspecifica- Ibridazione interspecifica - Manipolazione del livello di ploidia - Colture in vitro per il miglioramento genetico - Mutagenesi per creare variabilità geneticaTesto 1: cap. 9-10 -11-12, Testo 2: cap. 12, Testo 3: cap. 16
9Trasformazione genetica e genome editing - La trasformazione genetica per il miglioramento delle piante - Espressione transiente - Trasformazione del genoma dei plastidi - Tecniche nuove di ingegneria genetica delle piante - Cisgenesi e intragenesi - genome editingTesto 1: cap 13, Testo 3: cap. 19
10Metodi di miglioramento e costituzione varietale - I metodi di miglioramento genetico delle specie prevalentemente autogame - Selezione entro popolazioni naturali - Selezione entro popolazioni costituite dall'uomoTesto 1: cap. 14, Testo 2: cap. 13
11Metodi di miglioramento genetico delle specie prevalentemente allogame - Attitudine alla combinazione generale e specifica e loro valutazione: le prove di progenie - Le popolazioni di base per il miglioramento genetico delle piante allogame - La costituzione di varietà nelle specie allogame - Metodi di miglioramento genetico delle specie a propagazione vegetativa - Obiettivi del miglioramento geneticoTesto 1: cap. 15-16-17, Testo 2: cap. 13-14

Verifica dell'apprendimento

Modalità di verifica dell'apprendimento

L’esame è scritto e comprende sei quesiti di cui due a risposta aperta, due con risposte a multiscelta, e due problemi o esercizi sugli argomenti trattati, risolvibili anche mediante l’applicazione di test statistici. A ciascun esercizio verrà attribuito un punteggio stabilito, per un totale di 31 punti. La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni legate al persistere dell'emergenza epidemiologica Covid-19 lo dovessero richiedere.

Esempi di domande e/o esercizi frequenti

1. Distinzione tra piante con diverso sistema riproduttivo e conseguenze genetiche dei diversi metodi riproduttivi;

2. Distinzione tra caratteri mendeliani e caratteri quantitativi; 

3. Principali parametri statistici per la descrizione della variabilità genetica 

4. Concetto di ereditabilità 

5. Sistemi per incremento della variabilità genetica 

6. Le colture in vitro 

7. L’importanza della poliploidia, il significato della selezione e il progresso conseguito con la selezione 

8. L’importanza dei marcatori molecolari nel miglioramento genetico

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