Genetica molecolare e tecniche di miglioramento genetico (2020/2021)



Codice insegnamento
4S008241
Crediti
6
Coordinatore
Antonella Furini
Settore disciplinare
AGR/07 - GENETICA AGRARIA
Lingua di erogazione
Italiano
L'insegnamento è organizzato come segue:
Attività Crediti Periodo Docenti Orario
Genetica molecolare teoria 2 II semestre Antonella Furini

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Miglioramento genetico teoria 3 II semestre Diana Bellin

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Genetica molecolare laboratorio 1 II semestre Antonella Furini

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Obiettivi formativi

Il corso analizza le principali strategie genetico molecolari utilizzate nel miglioramento delle piante coltivate. Tali strategie si basano sull’utilizzo dei marcatori molecolari e delle moderne tecniche per l’analisi genomica, sugli strumenti per l’analisi dell’espressione genica e sull’uso dei transgeni. Obiettivo del corso è anche fornire allo studente gli strumenti per lo studio della variabilità genetica e l’identificazione di sorgenti utili di variabilità da impiegare nel miglioramento. Durante il corso si analizzeranno le più avanzate tecniche biotecnologiche che possono essere applicate alle piante di interesse agro-alimentare per aumentarne la produttività e la qualità dei prodotti ottenibili mediante la coltivazione.

Programma

INTRODUZIONE ALLA GENETICA MOLECOLARE
Genetica molecolare per aumentare la produttività;
Rivoluzione verde, Harvest index;
GAI e i geni della rivoluzione verde;
Architettura della pianta e produttività;
Perennialismo.

I GENOMI VEGETALI
Evoluzione dei genomi delle piante superiori;
Elementi trasponibili ed influenza dei trasposoni sull’espressione genica;
Genoma degli organelli e loro interazione con il genoma nucleare.

STUDIO DELLA FUNZIONE GENICA
Collezione di mutanti;
Tilling;
Silenziamento genico;
RNA interfering.

EPIGENETICA
Modificazioni istoniche;
Metilazione del DNA;
Interazione pianta-ambiente e variabilità epigenetica.

TRASFORMAZIONE GENETICA
scelta ed espressione di geni esogeni in pianta (migliorare la qualità e/o aumentare la produttività). Genome editing applicato alle piante.

Discussione sul Genome editing e sulla coltivazione di piante transgeniche (Prof.ssa Furini).

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INTRODUZIONE AL MIGLIORAMENTO GENETICO ASSISTITO DA ANALISI GENOMICHE
MARCATORI MOLECOLARI:
Marcatori genetici fenotipici biochimici e a DNA;
Richiami a marcatori genetici a DNA classici;
Marcatori SNP;
Identificazione ed analisi di SNP (singolo SNP, analisi di SNP su media scala, genotipizzazione SNP su larga scala:
SNPChips, RADSeq e sue varianti, GBS, resequencing).

ANALISI DI DIVERSITA’ GENETICA
Distanza genetica; indici ed analisi genomiche per la valutazione della diversità genetica tra individui e popolazioni; analisi di raggruppamento;
Le varietà vegetali e l’analisi molecolare, Fingerprinting e identificazione varietale.

METODI PER L’IDENTIFICAZIONE DI GENI/QTL PER CARATTERI AGRONOMICI DI INTERESSE
Segregazione e produzione di mappe genetiche; strategie per il mappaggio di geni e QTL; fine mapping e clonaggio di geni e QTL; BSA; mapping by sequencing; QTL-Seq
Linkage disequilibrium; mappaggio di geni per associazione, GWAS;
Selezione assistita da marcatori molecolari (MAS);
Selezione genomica.
Discussione di esempi di analisi genomiche applicate al miglioramento genetico di piante di interesse agrario (Prof.ssa Bellin).

Modalità d'esame

La verifica dell'apprendimento avverrà mediante esame orale e verterà sull'intero programma svolto sia nelle lezioni frontali che di laboratorio. Gli studenti dovranno svolgere nello stesso appello entro la data dell'appello verbalizzante l'esame orale con le due docenti del corso. Il voto finale deriva dalla media dei voti ottenuti nelle due parti di esame.