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Oggetto:
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Genetica forestale (Anno Accademico 2015/2016)

Oggetto:

FOREST GENETICS

Oggetto:

Anno accademico 2015/2016

Codice dell'attività didattica
AGR0096
Docente
Dott. Piero BELLETTI (Affidamento interno)
Corso di studi
[f001-c711] L - Scienze forestali e ambientali
Anno
2° anno
Tipologia
A - Di base
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 ed orale
Prerequisiti
Nessuno / None
Oggetto:

Sommario insegnamento

Oggetto:

Obiettivi formativi

Fornire agli studenti conoscenze di base per la comprensione dei meccanismi di trasmissione dei caratteri ereditari e sulle principali tecniche, di tipo sia tradizionale che biotecnologico, finalizzate al miglioramento genetico delle specie di interesse forestale, nonché relative alle problematiche legate alla valutazione e salvaguardia delle risorse genetiche forestali.

 

To provide students with a basic understanding on the principles of genetic transmission of traits. as well as on the most important techniques, both traditional and innovative, aimed at breeding of forest tree plants. Emphasis is also given to aspects linked with evaluation and preservation of forest genetic resources.

Oggetto:

Risultati dell'apprendimento attesi

Rendere gli studenti consapevoli delle potenzialità e dei rischi legati alla manipolazione genetica degli organismi vegetali, nonché dell’importanza della conservazione della variabilità genetica.

 

To give students knowledge useful to critically evaluate potentiality and risks linked to genetic manipulation of plants, and stimulate awareness for the conservation and sustainable use of plant genetic resources in agriculture.

Oggetto:

Modalità di insegnamento

Il corso consiste di 48 ore di lezione frontale e 12 di esercitazioni. Queste ultime vengono svolte in aula e consistono nella verifica della comprensione degli argomenti trattati a lezione, mediante la soluzione di esercizi e problemi pratici. Le lezioni frontali si avvalgono dell'utilizzazione di diapositive (presentazioni in PowerPoint), che sono a disposizione degli studenti.

The course consist of 48 hours of lectures and 12 hours devoted to practical activities, carried on in classroom and concerning the solution of exercises. Lectures are facilitated by the use of slides, that are available for students.

Oggetto:

Modalità di verifica dell'apprendimento

Svolgimento con scadenza settimanale di esercizi da parte degli studenti, sotto la supervisione del docente, inerenti la parte di programma svolta fino ad allora. Riproposizione di argomenti risultati di difficile comprensione alla maggior parte degli studenti. Svolgimento di due prove di simulazione del test finale, senza valore per la valutazione ma utile agli studenti per verificare il proprio livello di preparazione

L'esame finale consiste in un test scritto, il cui superamento consente l'accesso ad un colloquio orale, svolto immediatamente dopo il test. Il test consiste in 60 domande, per la maggior parte a risposta chiusa. Ogni risposta esatta conferisce un punto positivo e ogni risposta errata detrae 0.25 punti. Le risposte lasciate in bianco non danno alcun punteggio. Il test è superato qualora si raggiunga un punteggio minimo di 36. Il colloquio orale completa la verifica dell'apprendimento da parte del candidato - con particolare riferimento agli argomenti sui quali il test scritto ha consentito di evidenziare carenze di conoscenze - e consente di definire la valutazione finale.

 

Execution, on weekly basis, of exercises on parts of program already carried out by students, under the control of the lecturer. Repetition of topics non properly understood by the majority of students. Twice a year a simulation of the final test is performed, without effect on final evaluation but useful for student to estimate the own learning degree.

Final examination consists of a written test immediately followed, in case of positive result, by an oral interview. Written test consists of 60 multiple choice questions: each correct answer gives 1 point and each incorrect answer deducts 0.25 point. Not answered questions do not give any points. Test is considered passed if a score of at least 36 is reaches. Oral interview focuses on the full program covered during the lectures.

Oggetto:

Programma

AREA DELLE CONOSCENZE PROPEDEUTICHE

- L’origine della vita: evoluzione chimica ed evoluzione biologica. L’evoluzione: lotta per la sopravvivenza e selezione dei più adatti. Concetto di specie. Modalità di speciazione. Meccanismi di isolamento. Origine della variabilità genetica.

- Cenni sull’evoluzione delle teorie relative alla trasmissione dei caratteri ereditari. L’individuazione del materiale ereditario. La struttura chimica degli acidi nucleici. Il DNA. La replicazione del DNA. Vari tipi di RNA. Il codice genetico e la sintesi delle proteine. La maturazione dell’RNA messaggero. Regolazione della sintesi proteica.

- Organizzazione del materiale ereditario. Struttura dei cromosomi. Il cariotipo. Il ciclo cellulare e i processi di divisione cellulare: mitosi e meiosi. Il crossing-over e i suoi effetti genetici. Organizzazione genetica dei genomi extra-nucleari: genoma plastidiale e mitocondriale.

- Le leggi di Mendel. Geni e alleli. Omozigosi ed eterozigosi. Dominanza, recessività e segregazione. Segregazione indipendente. Autofecondazione e progresso verso l’omozigosi. Allelia multipla. Autoincompatibilità gametofitica. Associazione e ricombinazione. Frequenza di ricombinazione e mappe genetiche.

- Determinazione del sesso: ambientale, monogenica, cromosomica. Sistemi XO, XY, WZ. Eredità dei caratteri legati al sesso. Eredità extracromosomica: effetto materno, eredità plastidiale e citoplasmatica.

- Eredità dei caratteri quantitativi. Effetto dell’ambiente e concetto di additività. Segregazione trasgressiva. Scomposizione della variabilità fenotipica. Ereditabilità. Progresso genetico e risposta alla selezione.

- Genetica di popolazioni. Frequenze genotipiche e geniche. La legge di Hardy-Weinberg e i fattori che ne alterano l’equilibrio. Polimorfismo bilanciato e carico genetico. La deriva genetica.

- Mutazioni spontanee e indotte. Mutazioni genomiche euploidi e aneuploidi: aploidi e poliploidi. Importanza in campo forestale. Mutazioni geniche. Mutazioni cromosomiche. Mutagenesi e agenti mutageni.

AREA SELVICOLTURALE

- Autogamia ed allogamia. Condizioni che favoriscono l’allogamia, con particolare riferimento alle specie di interesse forestale. Biodiversità ed adattabilità. Biodiversità a livello di ecosistema, di specie e di gene. Lo studio della variabilità genetica mediante l'uso di marcatori. Caratteristiche del marcatore ideale.

- La variabilità genetica e la conservazione del germoplasma. Metodi in situ ed ex situ. La conservazione dei semi nel breve e nel lungo periodo. Semi recalcitranti. La Direttiva UE 105/1999 e il D.Leg 386 del 10/11/2003. Le Regioni di Provenienza e i Boschi da Seme.

- Obiettivi e strategie del miglioramento genetico. Impostazione di un programma di breeding. Aspetti peculiari del miglioramento genetico forestale. La selezione. Aspetti generali e possibilità di incrementare il guadagno genetico. Selezione inter ed intra-ecotipica. Selezione clonale, per boschi plus e per individui. Selezione per famiglie half-sib e full-sib. Progeny test. Gli arboreti da seme; arboreti clonali ed ottenuti da seme. Inbreeding ed eterosi. Attitudine generale e specifica alla combinazione.

- Colture in vitro e propagazione vegetativa. Rigenerazione ed embriogenesi somatica: Variabilità soma-clonale. Ottenimento di aploidi e di linee aplo-diploidi. Applicabilità in campo forestale.

- Ingegneria genetica. Clonaggio dei geni e trasformazione genetica. Protoplasti e ibridazione somatica. Rischi legati al rilascio di OGM nell’ambiente. Potenzialità in campo forestale.

 

BASIC KNOWLEDGE AREA

- Origin of life. Chemical evolution and biological evolution. Struggle for existence and survival of the fittest. The species. Way of speciation. Isolation mechanisms. Origin of genetic variability.

- Historical review on hypothetical mechanisms for heredity. Search for genetic material. Structure of nucleic acids. DNA. DNA replication. Types of RNA. Genetic code and synthesis of proteins. RNA splicing. Gene expression control.

- Structure of chromosomes. Karyotype. Cell cycle. Cell division: mitosis and meiosis. Crossing-over and its genetic effects. Extra-nuclear genomes.

- Mendelian inheritance. Genes and alleles. Homozygosity and heterozygosity. Genotype and phenotype. Dominance, recessiveness and segregation. Self-pollination and increase of homozygosity. Multiple allelism. Self-incompatibility. Linkage and recombination. Genetic maps.

- Sex determination. Effect of environment. Monogenic and chromosomal control of sex expression: systems XO, XY and WZ. Inheritance of traits linked to sex. Extra-chromosomal inheritance: maternal effect, mitochondrial and chloroplastic inheritance.

- Quantitative traits inheritance. Effect of the environment. Additive effect of alleles. Phenotypic and genotypic variability. Heritability. Genetic gain and response to selection

- Population genetics. Genotypic and allelic frequencies. Hardy-Weinberg principle and factors of disequilibrium. Balancing selection and genetic drift.

- Mutations. Genomic mutations, chromosomal mutations and point mutations. Haploidy and polyploidy. Mutagenesis.

SYLVICULTURE AREA

- Autogamy and allogamy. Ecological and evolutive importance. Biodiversity and adaptability. Biodiversity among and within ecosystems, species and individuals. Genetic variability analysis by means of genetic markers. Characteristics of ideal marker.

- Genetic variability and genetic resources preservation. Methods ex situ and in situ. Seed storage for short and long periods. Recalcitrant seeds. UE Council Directive 105/1999 and Italian act no. 386/2003. Regions of Provenance and Seed Stands.

- Objectives and strategies of plant breeding. Specific aspects of forest tree breeding. The selection. Strategies to improve genetic gain. Selection within and between ecotypes. Clonal selection. Selection of plus stands. Phenotypic and genotypic selection. Progeny test: half-sib and full-sib families. Seed orchards. Inbreeding and heterosis. General and specific combining ability.

- In vitro culture and vegetative propagation. Regeneration and somatic embriogenesis. Soma-clonal variability. Production of haploid and haplo-diploid lines. Protoplasts and somatic hybridisation. Perspectives in forestry.

- Genetic engineering. Production of genetically modified organisms. Risks linked to the release of GMO. Perspectives in forestry.

Testi consigliati e bibliografia

Oggetto:

I testi base consigliati per il corso sono:

  • Lorenzetti F., Ceccarelli S., Rosellini D., Veronesi F. Genetica agraria. Patron Editore, Bologna
  • Barcaccia G., Falcinelli M. Genetica e genomica. Vol. I, II, III (cap. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 9, 10, 11, 12, 16, 17, 19). Liguori Editore, Napoli.
  • Figliuolo G. Genetica vegetale. Edizioni Favia, Bari.
  • Ducci F. (a cura di). Linee guida per il reperimento e l’impiego di materiali forestali di base per l’applicazione della Direttiva Europea 1999/105/CE e del D.Lgs. 386/2003. CRA, Istituto Sperimentale per la Selvicoltura, Arezzo.
  • White T.L., Adams W.T., Neale D.B. Forest Genetics. CABI Publishing, Cambridge, USA.

 

E’ consigliato l’utilizzo del seguente materiale per approfondimenti e integrazioni:

  • Young A., Boshier D., Boyle T. (Editors). Forest Conservation Genetics. Principles and Practice. CSIRO Publishing, Collingwood, Australia.
  • Piotto B., Di Noi A. Propagazione per seme di alberi e arbusti della flora mediterranea. Agenzia Nazionale per la protezione dell’Ambiente, Dipartimento Prevenzione e Risanamento Ambientali, Roma (http://www.apat.it/site/_contentfiles/00135600/135622_propagazione_per_seme.pdf).
  • Grassi F., Labra M., Sala F. Introduzione alla biodiversità del mondo vegetale. Piccin, Padova, 2006.
  • Buiatti M. La biodiversità. Il Mulino, Bologna, 2007.

 

Basic bibliography:

  • Lorenzetti F., Ceccarelli S., Rosellini D., Veronesi F. Genetica agraria. Patron Editore, Bologna
  • Barcaccia G., Falcinelli M. Genetica e genomica. Vol. I, II, III (cap. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 9, 10, 11, 12, 16, 17, 19). Liguori Editore, Napoli.
  • Figliuolo G. Genetica vegetale. Edizioni Favia, Bari.
  • Ducci F. (a cura di). Linee guida per il reperimento e l’impiego di materiali forestali di base per l’applicazione della Direttiva Europea 1999/105/CE e del D.Lgs. 386/2003. CRA, Istituto Sperimentale per la Selvicoltura, Arezzo.
  • White T.L., Adams W.T., Neale D.B. Forest Genetics. CABI Publishing, Cambridge, USA.

 

Suggested bibliography for integrations:

  • Young A., Boshier D., Boyle T. (Editors). Forest Conservation Genetics. Principles and Practice. CSIRO Publishing, Collingwood, Australia.
  • Piotto B., Di Noi A. Propagazione per seme di alberi e arbusti della flora mediterranea. Agenzia Nazionale per la protezione dell’Ambiente, Dipartimento Prevenzione e Risanamento Ambientali, Roma (http://www.apat.it/site/_contentfiles/00135600/135622_propagazione_per_seme.pdf).
  • Grassi F., Labra M., Sala F. Introduzione alla biodiversità del mondo vegetale. Piccin, Padova, 2006.
  • Buiatti M. La biodiversità. Il Mulino, Bologna, 2007.



Oggetto:

Note

La copia dei lucidi proiettati durante le lezioni, una traccia dei vari argomenti e link a siti di interesse sono disponibili presso la pagina http://www.personalweb.unito.it/piero.belletti/didattica e verranno nei prossimi giorni trasferiti sulla piattaforma campusent.

 

Copy of the slides projected during lectures, abstracts of the topics and link to sites of interest are available at http://www.personalweb.unito.it/piero.belletti/didattica and soon also at campusnet platform.

Oggetto:
Ultimo aggiornamento: 29/05/2015 10:42
Location: https://www.san.unito.it/robots.html
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