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GENETICA AGRARIA
REGGIO DI CALABRIA
Dati Generali
Periodo di attività
Syllabus
Obiettivi Formativi
Obiettivo del Modulo è fornire allo studente conoscenze sull'analisi delle basi genetiche dell'evoluzione e dello sviluppo delle popolazioni agrarie. Lo studente dovrà apprendere le tecniche avanzate di miglioramento genetico delle piante e i principi di selezione, in particolare le tecniche di ampliamento della variabilità genetica e di selezione delle principali piante coltivate. Il modulo si prefigge di fornire agli studenti elementi di conoscenza della struttura genetica di specie erbacee, del controllo genetico dei caratteri di interesse agrario, dei metodi di incrocio per creare nuova variabilità, dei modelli di gestione delle generazioni segreganti e i principali metodi di miglioramento delle specie erbacee coltivate. L’acquisizione degli argomenti trattati consentirà di studiare il controllo genetico dei principali caratteri delle piante e la loro ereditabilità, la struttura genetica delle popolazioni e le principali cause di variazione. Infine lo studente dovrà acquisire conoscenze sui metodi per creare nuova variabilità genetica; stimare il valore del materiale genetico parentale; realizzare il miglior guadagno selettivo nel miglioramento delle specie autogame ed allogame; costituire nuove varietà attraverso metodi tradizionali ed innovativi. Il modulo fornirà infine gli strumenti per il fingerprinting genetico e la tracciabilità genetica di matrici alimentari semplici e complesse.
RISULTATI DI APPRENDIMENTO ATTESI
Conoscenza e capacità di comprensione
- Conoscenza dei principali metodi di miglioramento genetico delle piante convenzionali e non convenzionali.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione
- Capacità di applicare in autonomia le conoscenze teoriche apprese per la selezione di nuovi genotipi per areali diversificati, con particolare riferimento all’areale mediterraneo.
Autonomia di giudizio
- Essere in grado di valutare le diverse soluzioni e di orientarsi nella scelta delle migliori strategie di miglioramento genetico delle piante tenendo conto soprattutto dei fattori economici e di competitività dei nuovi genotipi.
Abilità comunicative
- Capacità di relazionarsi con figure tecniche specialistiche del settore sementiero.
Capacità d’apprendimento
- Capacità di documentarsi al fine di confrontarsi con nuove problematiche e di individuare strategie di miglioramento genetico efficaci.
Prerequisiti
Buona conoscenza dei fondamenti di genetica agraria, colture erbacee, botanica, statistica, entomologia e patologia delle piante. Questi prerequisiti sono forniti dagli insegnamenti inclusi nelle lauree triennali della classe L-25 - SCIENZE E TECNOLOGIE AGRARIE E FORESTALI. Si raccomanda di riprendere il corso di GENETICA AGRARIA (con particolare riferimento agli argomenti relativi a "Linkage" e "Caratteri Quantitativi") e di utilizzare per tempo il materiale informativo che sarà fornito col presente insegnamento.
Metodi didattici
Le attività di lezione frontale si svolgono in aula, le esercitazioni nei laboratori didattici e di genetica
Verifica Apprendimento
L'esame consiste in una prova orale alla fine del corso. Qualora la classe utilizzasse lo strumento dello studio individuale con costanza giornaliera sarà programmata una prova scritta in itinere che consente di acquisire il 50-60% dei CFU
Testi
Barcaccia G. – Falcinelli M. – Genetica e Genomica [volume 2 – Miglioramento Genetico] – Liguori Editore
Barcaccia G. – Falcinelli M. – Genetica e Genomica [volume 3 – Biotecnologie] – Liguori Editore
Lorenzetti F. – Miglioramento Genetico delle Piante Agrarie – Edagricole
Dispense e materiali del docente
Contenuti
Introduzione al modulo. Principi di statistica applicata alla pratica della selezione. Metodi per creare nuova variabilità. Autoimpollinazione controllata e ibridazione intraspecifica. Ibridazione interspecifica. Fondamenti genetici della selezione. Selezione per caratteri monogenici e per caratteri poligenici, il ruolo dei geni e dell’ambiente nella determinazione del fenotipo.
Principi di miglioramento genetico, la produzione di linee pure, varietà sintetiche, linee inbred, ibridi commerciali e cloni. Aspetti genetici dell'attività sementiera. Definizione di varietà. La protezione delle varietà vegetali. Diritti del costitutore. Brevetti. Requisiti per l'iscrizione al Registro Nazionale delle varietà. Sistemi riproduttivi e propagazione delle specie coltivate. Selezione conservatrice.
Le risorse genetiche vegetali. Domesticazione ed evoluzione delle piante coltivate. Ecotipi e landraces. Cause dell’erosione e dell’inquinamento genetico. Esplorazione del germoplasma come fonte di geni utili. Conservazione in situ ed ex situ delle risorse genetiche agrarie.
Manipolazione del livello di ploidia, costituzioni di allopoliploidi sperimentali. Induzione di mutazioni e mutagenesi sperimentale per la costituzione di nuova variabilità genetica.
Metodi di miglioramento delle autogame. Selezione entro popolazioni naturali; selezione massale, selezione per linea pura; metodo pedigree, metodo Single Seed Descent, metodo per popolazione riunita, reincrocio.
Metodi di miglioramento delle allogame. inbreeding ed eterosi, attitudine alla combinazione generale e specifica: prove di progenie. Gli ecotipi ed il miglioramento delle allogame. Ottenimento di popolazioni di base migliorate: la selezione ricorrente. La costituzione varietale nelle specie allogame: costituzione di varietà in equilibrio. La maschiosterilità genetica e la costituzione di varietà sintetiche ed ibridi commerciali.
Fingerprinting del DNA. Identificazione genetico-molecolare delle varietà. Costituzione di mappe genetico-molecolari. Mappatura di tratti genetici complessi: QTL (loci per caratteri quantitativi).
Il sequenziamento dei genomi vegetali: prospettive per il miglioramento genetico. Strategie di selezione assistita da marcatori (MAS). Genomica e breeding assistito. Marcatori molecolari. Analisi del genoma.
Esercitazione in laboratorio: Estrazione del DNA
Principi di ingegneria genetica. Tecnologia del DNA ricombinante. Colture in vitro e micropropagazione. Organismi geneticamente modificati (OGM). Metodi di trasformazione genetica.
Esercitazione in laboratorio: Analisi del DNA e utilizzazione della PCR
Genomica della risposta agli stress biotici ed abiotici: adattamento ambientale e basi genetiche e molecolari della fitness, della plasticità genotipica e fenotipica. Genomica della risposta agli stress biotici: resistenze verticali ed orizzontali.
Analisi di OGM e tracciabilità dei loro derivati alimentari. Varietà transgeniche di I, II e III generazione. Aspetti normativi relativi alla commercializzazione di alimenti OGM-derivati.
Modelli di tracciabilità genetica per la tutela dei prodotti tipici: prodotti freschi e matrici alimentari complesse.
Esercitazioni:
- estrazione del DNA da tessuti vegetali
- amplificazione del DNA
- analisi dei frammenti (marcatori SSR)
- analisi dell'espressione genica
- estrazione del DNA da matrici vegetali complesse.
Altre informazioni
Il corso ha uno spazio dedicato sul portale di Ateneo per la didattica, a cui gli studenti iscritti all'anno in corso possono accedere previo login con le proprie credenziali di Ateneo. L'insegnamento contribuisce al perseguimento di almeno 4 Obiettivi di Sviluppo Sostenibile dell'Agenda 2030 dell'ONU.