- Oggetto:
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Genomica vegetale (Anno Accademico 2014/2015)
- Oggetto:
PLANT GENOMICS
- Oggetto:
Anno accademico 2014/2015
- Codice dell'attività didattica
- INT0523
- Docente
- Dott. Cinzia COMINO (Affidamento interno)
- Corso di studi
- [f056-c502] LM - Biotecnologie vegetali
- Anno
- 1° anno
- Tipologia
- B - Caratterizzante
- Crediti/Valenza
- 6
- SSD dell'attività didattica
- AGR/07 - genetica agraria
- Modalità di erogazione
- Tradizionale
- Lingua di insegnamento
- Italiano
- Modalità di frequenza
- Facoltativa
- Tipologia d'esame
- Scritto
- Prerequisiti
- Nessuno / None
- Oggetto:
Sommario insegnamento
- Oggetto:
Obiettivi formativi
Il corso si propone di fornire una conoscenza approfondita su:
- mappe genetico-molecolari (basi fisiche e cromosomiche della ricombinazione di geni marcatori associati, popolazioni di mappaggio);
- mappe fisiche (principali metodi di sequenziamento dei genomi);
-epigenetica e epigenomica;
-strumenti di analisi trascrittomica e proteomica adottati per l’analisi dell’espressione e dell’annotazione genica.
Aim of the course is to illustrate the main aspects of:
- the molecular-genetic maps (physical and chromosomal basis of the recombination of linked marker genes, mapping populations);
-the physical maps (main methods for genome sequencing);
-epigenetics and epigenomics;
-tools of transcriptomics and proteomics analysis used in the study of gene expression and annotation.
- Oggetto:
Risultati dell'apprendimento attesi
Alla fine del corso lo studente avrà acquisito conoscenze relative a:
- strategie utilizzate per la costruzione di mappe fisiche e genetico-molecolari;
- metodi di identificazione e annotazione del genoma;
- strumenti di analisi dell’epigenoma e dell’espressione genica;
- tecniche di analisi proteomica;
-strategie per la caratterizzazione funzionale.
At the end of the course the student will know the following topics:
- strategies for constructing molecular-genetic and physical maps;
- gene identification methods and annotation platform;
- analysis tools of epigenome and gene expression;
- proteomics analysis techniques;
- strategies for gene functional characterization.
- Oggetto:
Modalità di verifica dell'apprendimento
L'apprendimento sarà verificato attraverso la discussione con la classe degli argomenti trattati alla fine di ogni lezione. Inoltre, attraverso la presentazione di lavori di gruppo verranno verificate le capacità di comprensione e le abilità comunicative.
Learning will be assessed through class discussion of the topics at the end of each lesson. In addition, through the presentation of group work comprehension and communication skills will be assessed.
scritto
- Oggetto:
Programma
Genomica strutturale
Costruzione di mappe genetico-molecolari e fisiche (Area di formazione generale)
mappe genetico-molecolari: basi fisiche e basi cromosomiche della ricombinazione di geni marcatori associati. Popolazioni segreganti utilizzate per la costruzione di mappe genetico-molecolari: BC1, F2, RIL (linee inbred ricombinanti), DH (di-aploidi) ed F1 (pseudo-test cross). Confronto tra modelli di segregazione (marcatori co-dominanti e dominanti).
mappe fisiche: confronto tra mappe genetiche, mappe fisiche e citologiche. Tecnica FISH. Costruzione di librerie genomiche e vettori di clonaggio (plasmidi, batteriofagi, cosmidi, PAC, BAC, YAC). Sequenziamento del genoma: metodo gerarchico, metodo shotgun. Sequenziamento DNA: metodo Sanger; metodi di marcatura; sequenziatori automatici a gel e capillari. Sequenziamento di seconda generazione (Amplified single molecule sequencing: 454 Roche, Illumina technology, AB Solid, Ion Torrent). Sequenziamento di terza generazione (single molecule sequencing: Helicos, Pacific Bioscience, Oxford Nanopore). Progetti genoma nelle piante.
Epigenetica (Area biologico-molecolare)
Meccanismi epigenetici. Tecniche per l’analisi dell’epigenoma. MiRNA.
Identificazione e annotazione del genoma (Area biologico-molecolare)
I Genomi degli Eucarioti e loro caratteristiche (contenuto di DNA, numero di cromosomi, contenuto di eucromatina ed eterocromatina, compattezza, contenuto di G+C).
Definizione di gene e famiglie geniche. Geni che codificano proteine, geni che non codificano proteine. Gene ontology. Porzione non codificante del genoma (pseudogeni, ripetizioni intersperse e ripetizioni in tandem).Genomica funzionale
Analisi dell’espressione genica (Area biologico-molecolare)
One-gene approach: northern blot e qPCR; Large-scale approach: (i) metodi basati sull’ibridazione di cDNA marcato a sonde immobilizzate su un supporto solido: Macroarray e Microarray; (ii) metodi basati sulla PCR e sulla visualizzazione di profili di frammenti di cDNA su gel ad alta risoluzione: DD (Differential Display), SSH (Suppressive subctractive hybridization), RDA (Representational difference analysis), cDNA-AFLP; (iii) metodi basati sul sequenziamentodei trascritti:SAGE, CAGE e RNA-seq
Analisi proteomica (Area biologico-molecolare)
Strumenti di Separazione e Display : “One-protein approach”: Western Blot (in 1DE e/o 2DE); “Large-scale approach”: Elettroforesi bidimensionale (2-DE).
Strumenti di identificazione proteica: sequenziamento con la chimica di Edman, spettrometria di massa.Caratterizzazione funzionale (Area biologico-molecolare)
Strategie per creare una mutazione: agenti chimici, agenti fisici e agenti biologici (Mutagenesi Inserzionale con T-DNA o treasposoni). Genetica diretta (FORWARD GENETIC), positional cloning e insertional mutagenesis; Genetica inversa (REVERSE GENETIC): insertional mutagenesis, RNAi e Tilling.
Esercitazioni pratiche
Costruzione di una libreria genomica per sequenziamento ILLUMINA
Genomics
Construction of physical and molecular-genetic maps (General formation area)
Molecular-genetic maps: physical and chromosomal bases of recombination of associated marker genes. Phases of association, segregant populations used for the construction of molecular-genetic maps: BC1, F2, RIL (recombinant inbred lines), DH (di-haploid) and F1 (pseudo-test cross). Comparison of segregation patterns (co-dominant and dominant markers).
Physical maps: comparison of genetic, physical and cytological maps. FISH technique. Construction of genomic libraries and cloning vectors (plasmids, phages, cosmids, PACs, BACs, YACs). Genome sequencing: hierarchical and shotgun methods. DNA sequencing: Sanger method, gel and capillary automatic sequencers. Next generation sequencing (Amplified single molecule sequencing: 454 Roche, Illumina technology, AB Solid, Ion Torrent). Next next generation sequencing (single molecule sequencing: Helicos, Pacific Bioscience, Oxford Nanopore). Genome projects in plants.
Epigenetics (Biological and molecular area)
Epigenetic mechanisms. Epigenome study tools. miRNA.
Identification and annotation of the genome (Biological and molecular area)
Genomes of eukaryotes and their characteristics (DNA content, number of chromosomes, euchromatin and heterochromatin content, content of G+C).
Definition of gene and gene families. Genes that encode proteins, genes that not encode proteins. Gene ontology. Non-coding portion of the genome (pseudogenes, interspersed and tandem repeats).Analysis of gene expression (Biological and molecular area)
One-gene approach: Northern blot and qPCR; Large-scale approach: (i) methods based on the hybridisation of labeled cDNA probes immobilized on a solid support: microarray and macroarray; (ii) methods based on PCR and on profiles of cDNA fragments gel high resolution: DD (differential display), SSH (suppress subctractive hybridization), RDA (representational difference analysis), cDNA-AFLP (iii) methods based on sequencing of transcripts: SAGE, CAGE and RNA-seq.
Proteomic analysis (Biological and molecular area)
Methods of separation and display: “One-protein approach”: Western Blot (in 1DE e/o 2DE); “Large-scale approach”: Two-dimensional electrophoresis (2-DE). Protein identification tools: sequencing with the Edman chemistry, mass spectrometry.
Functional characterization (Biological and molecular area)
Strategies to create a mutation: chemical, physical and biological (T-DNA or transposon insertional mutagenesis) agents. FORWARD genetic (positional cloning and insertional mutagenesis), REVERSE genetic (insertional mutagenesis, RNAi and Tilling).
Practical training
Construction of genomic libraries for ILLUMINA sequencing
Testi consigliati e bibliografia
- Oggetto:
I testi base consigliati per il corso sono: ‘Introduzione alla genomica’ G. Gibson, S.V. Muse. Ed. Zanichelli ‘Genetica e genomica’ G. Barcaccia, M. Falcinelli vol.3. Ed. Liguori.
Il materiale didattico presentato a lezione sarà disponibile sul sito internet.
‘Introduzione alla genomica’ G. Gibson, S.V. Muse. Ed. Zanichelli
‘Genetica e genomica’ G. Barcaccia, M. Falcinelli vol.3. Ed. Liguori
Slides presented in class will be available on the website.
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Note
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