Corso di Laurea Magistrale in Scienze animali - SAN

Genetica applicata alle produzioni alimentari

Anno accademico 2010/2011

Sommario insegnamento

• Obiettivi formativi
• Risultati dell'apprendimento attesi
• Programma
• Testi consigliati e bibliografia
• Note
• Strumenti didattici

Obiettivi formativi

Il corso si propone di far acquisire agli studenti conoscenze di base ed applicative nel campo della genetica e miglioramento genetico di organismi di interesse agrario ed alimentare. Gli studenti dovranno pertanto: - conoscere i meccanismi alla base dell’ evoluzione delle specie di interesse agrario - conoscere i meccanismi che regolano la trasmissione dei caratteri ereditari; - essere a conoscenza dei possibili interventi atti a migliorare la produzione qualitativa e quantitativa di prodotti agro-alimentari; - conoscere le principali tecniche di analisi del genoma e le loro possibili applicazioni; - conoscere le potenzialità di interventi biotecnologici, atti ad ottimizzare l'efficienza produttiva degli organismi di interesse agrario ed agro-alimentare - conoscere i potenziali rischi dell'utilizzo di OGM in agricoltura e per l’alimentazione

Risultati dell'apprendimento attesi

Fornire conoscenze sui meccanismi genetici e molecolari alla base della riproduzione e trasmissione dei caratteri ereditari. - Fornire conoscenze sull’organizzazione del materiale genetico cromosomico ed extracromosomico - Fornire conoscenze sull’eredità dei caratteri quantitativi (eredità poligenica) e la loro interazione con i fattori ambientali - Fornire conoscenze sui meccanismi alla base della evoluzione delle piante coltivate: mutazioni puntiformi, cromosomiche, poliploidizzazione, ibridazione. - Fornire conoscenze sulle tecniche di analisi molecolare del genoma e la loro applicazione in studi di genetica di popolazione, caratterizzazione e conservazione della biodiversità, caratterizzazione genetica degli alimenti.

Programma

- Genetica Mendeliana e teoria cromosomica dell’eredità: principi di Mendel; ricombinazione di geni indipendenti; interazioni geniche e modelli di segregazione atipici; allelia multipla; caratteri legati al sesso; penetranza ed espressività.

- Associazione, scambio e mappe genetiche: concetti fondamentali; eccezioni dell’assortimento indipendente; crossing over e ricombinazione di geni associati; mappatura cromosomica di geni associati mediante test a due punti e test a tre punti, interferenza e coefficiente di coincidenza; costruzione di mappe genetiche.

- Eredità extranucleare: Organizzazione del DNA extracromosomico, genomi mitocondriali, genomi cloro plastici; modelli di eredità citoplasmatica.

- Mutazioni: mutazioni geniche o puntiformi, sostituzione di basi azotate, inserzione e delezioni di basi; mutazioni cromosomiche, delezioni, duplicazioni, inversioni e traslocazioni; mutazioni genomiche, il corredo cromosomico, euploidia ed aneuploidia, triploidia, autopoliploidi ed allopoliploidi,  aploidia, effetti citologici della poliploidia e della aploidia.

- Eredità dei caratteri quantitativi: Valore medio, varianza e deviazione standard; influenza dei fattori ambientali sui caratteri quantitativi; effetti della componente genetica sulla variabilità dei caratteri quantitativi; eredità dei caratteri quantitativi e determinazione del numero dei poligeni; ereditabilità dei caratteri quantitativi, ereditabilità in senso largo e stretto, risposta alla selezione e progresso genetico.

- Struttura genetica delle popolazioni: popolazioni di specie apomittiche e a propagazione vegetativa; popolazioni di specie autogame; popolazioni di specie allogame, frequenze geniche e genotipiche, legge dell’equilibrio genetico di Hardy-Weinberg e fattori che ne disturbano l’equilibrio; variabilità genetica nelle popolazioni naturali.

- Metodi di miglioramento genetico:  variabilità naturale ed interventi dell’uomo sulla variabilità; miglioramento genetico delle specie  prevalentemente autogame, slezione massale, selezione per linea pura, metodo pedigree, metodo per popolazione riunita e metodo SSD (single seed descent), reincrocio; miglioramento genetico delle specie  prevalentemente allogame, selezione fenotipica e genotipica, progeny test, il fenomeno dell'eterosi e la costituzione di ibridi F1, le varietà sintetiche.

- Marcatori molecolari ed analisi genomica: definizione e classificazione dei marcatori molecolari, rilevazione dei polimorfismi mediante elettroforesi; marcatori basati su tecniche di restrizione ed ibridazione, marcatori RFLP; marcatori basati su tecniche di amplificazione PCR, marcatori RAPD e microsatelliti; utilizzazione dei marcatori molecolari, identificazione varietale, studi di filogenesi, sviluppo di mappe genetico-molecolari, individuazione di regioni codificanti per caratteri di interesse agronomico ed applicazione della selezione assistita da marcatori molecolari (MAS: marker assisted selection).

- Trasformazione genetica ed organismi geneticamente modificati: definizioni di biotecnologie ed aspetti tecnico-scientifici; trasformazione e DNA ricombinate; piante geneticamente modificate (PGM); espressione e regolazione genica del transgene; sistemi di trasformazione nelle piante, Agrobacterium tumefaciens e metodo biolistico; normative sugli OGM; analisi per l’identificazione e la quantificazione degli OGM negli alimenti; principali caratteri ingegnerizzabili ed ingegnerizzati nei vegetali, mais BT e golden rice; stato attuale delle coltivazioni transgeniche nel mondo. Potenziali rischi dell'utilizzo di organismi geneticamente modificati in agricoltura e per l'alimentazione.

- BARCACCIA G., FALCINELLI M. Genetica e genomica, Volumi I, II e III, Liguori Editore. - Verrà fornito dal docente il materiale didattico presentato a lezione, inerente gli argomenti trattati a lezione e durante le esercitazioni pratiche

Note

Lezioni 64 ore Esercitazioni 16 ore L'esame si svolge come colloquio sugli argomenti presentati a lezione e sugli approcci metodologici utilizzati durante le esercitazioni pratiche.

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