- Oggetto:
Miglioramento genetico e biotecnologie applicate alle specie erbacee
- Oggetto:
Anno accademico 2010/2011
- Codice dell'attività didattica
- AGR0190
- Docente
- Prof. Ezio PORTIS (Affidamento)
- Insegnamento integrato
- Crediti/Valenza
- 4
- SSD dell'attività didattica
- AGR/07 - genetica agraria
- Oggetto:
Sommario insegnamento
- Oggetto:
Obiettivi formativi
Il corso si propone di fornire le conoscenze di base relative al miglioramento genetico delle specie erbacee, mediante l’applicazione dei principi della genetica mendeliana e quantitativa. In particolare verranno descritte le metodologie di breeding classico, in relazione al sistema riproduttivo delle specie, ed i concetti innovativi della selezione assistita mediante l’utilizzo di marcatori molecolari (MAS – marker assisted selection)
- Oggetto:
Risultati dell'apprendimento attesi
Alla fine del corso lo studente dovrà essere in grado di:
- individuare, in relazione al sistema riproduttivo, le principali metodologie classiche ed innovative di miglioramento genetico vegetale da applicare ai fini del miglioramento genetico
- applicare software per la costruzione di dendrogrammi di similarità e la valutazione della struttura genetica delle popolazioni
- scegliere, in funzione della specie in studio, le adeguate strategie di mappaggio genico e gli opportuni metodi di associazione carattere-marcatore
- applicare software per la costruzione di mappe genetico-molecolari e per effettuare analisi QTL
- Oggetto:
Programma
Metodi tradizionali di miglioramento genetico applicato alle specie erbacee.
Variabilità naturale ed interventi dell’uomo sulla variabilità.
Miglioramento genetico delle specie prevalentemente autogame: selezione massale, selezione per linea pura, metodo pedigree, metodo per popolazione riunita, 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.
Caratterizzazione di germoplasma, analisi filogenetiche e fingerprinting varietale
Campi di applicazione dei marcatori molecolari per la caratterizzazione di germoplasma e fingerprinting varietale: i brevetti vegetali e la loro protezione, l'attività dell'UPOV, il problema delle varietà 'essenzialmente derivate'; identificazione varietale per applicazioni commerciali, costituzione di database per profili varietali, certificazione sementiera ed analisi della purezza genetica, richiamo sui principali coefficienti di similarita’ (Nei e Li, Jaccard, Simple matching) e loro utilizzo in relazione ai marcatori molecolari impiegati.
Costruzione di un dendrogramma di distanze con l’utilizzo del metodo UPGMA (Unweighted Pair Group Method with Arithmetic Mean): terminologia impiegata nell’analisi filogenetica, alberi filogenetici (cladogrammi, alberi addittivi e dendrogrammi), rappresentazione grafica degli alberi filogenetici, teoria della condizione ‘tre punti’; valutazione dell’affidabilità degli alberi filogenetici, bootstrap analysis ed ottenimento di alberi consenso; applicazioni pratiche mediante i softwares Excell, RAPDplot, , Neighbour, NTSYSpc, Consense.
Caratterizzazione della variabilità e della struttura genetica delle popolazioni
Indici di variabilità genetica: numero osservato ed effettivo di alleli per locus, eterozigosi osservata ed attesa, indice di Shannon, indici di fissazione; marcatori co-dominanti e statistiche di Wright, effetti della deriva genetica e della frammentazione degli habitat; marcatori dominanti e statistiche di Nei; valutazione del flusso genico e delle distanze genetiche tra popolazioni; applicazioni pratiche mediante i softwares Popgene, GenPop, AFLPsurv Neighbour, Consense.
Marker assisted selection (MAS) – selezione assistita da marcatori molecolari
Strategie di mappaggio genico: analisi dei segreganti riuniti (BSA = bulked segregant analysis) e linee quasi isogeniche (NIL = near isogenic lines), preparazione dei materiali, screening e verifica dell’associazione carattere-marcatore.
Mappaggio di geni che controllano caratteri quantitativi (QTL = quantitative trait loci): ipotesi multifattoriale e poligenica, prerequisiti, base metodologica; metodi per il mappaggio di QTL, analisi ai singoli marcatori (simple mapping), analisi per intervalli semplice (simple interval mapping), analisi per intervalli composta (composite interval mapping); applicazioni pratiche mediante i software JoinMap, MapQTL e QTL Cartographer.
Linkage disequilibrium (LD) e mappaggio per associazione: basi metodologiche, considerazioni generali e concetti innovativi; parametri per la stima del LD, coefficienti di disequilibrio, coefficiente di correlazione tra frequenze geniche ed aplotipiche, esempi di stima per marcatori co-dominati e per marcatori dominati, misure teoriche di disequilibrio gametico in relazione a differenzi frequenze gametofitiche; entità e decadimento del LD, whole-genome scanning e strategia del gene candidato.
Principali applicazioni dei marcatori molecolari ai fini della selezione assistita (MAS): rimozione dei linkage drag, combinazione di geni di resistenza (pyramiding dei geni di resistenza), selezione per caratteri monogenici, selezione per caratteri poligenici
Testi consigliati e bibliografia
- Oggetto:
- BARCACCIA G., FALCINELLI M. Genetica e genomica, Volumi II e III, Liguori Editore.
Saranno forniti dal docente articoli tratti da riviste internazionali inerenti gli argomenti trattati a lezione ed i software utilizzati durante le esercitazioni pratiche. Il materiale didattico presentato a lezione varrà messo a disposizione degli studenti.
- Oggetto:
Note
Lezioni 32 ore Esercitazioni 8 ore L'esame si svolge come colloquio sugli argomenti presentati a lezione e sugli approcci metodologici utilizzati durante le esercitazioni pratiche.
- Oggetto:
