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Biologia molecolare e biodiversià genetica vegetale

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MOLECULAR BIOLOGY AND PLANT GENETIC BIODIVERSITY

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Anno accademico 2018/2019

Codice dell'attività didattica
SAF0098
Docenti
Prof. Alberto ACQUADRO (Affidamento interno)
Prof. Ezio PORTIS (Affidamento interno)
Corso di studi
[001717-101] SCIENZE E TECNOLOGIE AGRARIE - curr. Agrobiotecnologie
Anno
2° anno
Tipologia
B - Caratterizzante
Crediti/Valenza
8
SSD dell'attività didattica
AGR/07 - genetica agraria
Modalità di erogazione
Convenzionale
Lingua di insegnamento
Italiano
Modalità di frequenza
Facoltativa
Tipologia d'esame
Scritto
Prerequisiti
Nessuno / None
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Sommario del corso

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Obiettivi formativi

I contenuti dell'insegnamento rientrano nell'area delle produzioni vegetali. L'insegnamento si propone di: (i) fornire conoscenze di biologia molecolare, fornire le competenze per l'utilizzo e l'applicazione di software per la costruzione di dendrogrammi di similarità, l'analisi della variabilità genetica e la valutazione della struttura genetica delle popolazioni; (ii) fornire gli strumenti conoscitivi per operare nel settore della collezione, valutazione e salvaguardia delle risorse genetiche vegetali.

  

The class focuses on subject that are configured in the learning context of plant production . Aim of the course is to illustrate the main aspects of molecular  biology, the evaluation and conservation of genetic variability and the main aspect of the utilization of the plant biodiversity. Moreover, softwares for similarity dendrogram construction of for evaluation of the genetic structure of the populations will be described and applied.

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Risultati dell'apprendimento attesi

Sensibilizzare gli studenti nei confronti dei problemi della biologia molecolare e della conservazione della biodiversità vegetale, con particolare riferimento alle specie di interesse agrario. Stimolare l'approccio critico alla materia, in particolare per quanto riguarda gli aspetti legati alla valutazione, alla gestione ed allo sfruttamento della variabilità genetica.

Lo svolgimento dell'insegnamento consentirà inoltre allo studente di acquisire o migliorare alcune abilità nel ambito dei seguenti campi:

-          Lingua inglese: lettura di un articolo scientifico e la successiva esposizione in aula

-          Uso banche dati: consultazione, download sequenze DNA da database dedicati (GenBank su NCBI), e l'utilizzo di software per il disegno di primer specifici (per analisi PCR)

-          Uso portali e siti web inerenti alla conservazione del germoplasma (i.e: USDA, GRIN, ESCOnet)

-          Capacità Espositive: gli studenti analizzeranno un articolo scientifico (in inglese) e lo esporranno oralmente (con l'ausilio del software Power Point)

-          Analisi bibliografica (banche dati bibliogafiche): Consultazione database di letteratura scientifica e download di articoli (PubMed su NCBI; Web of Science di ISI-Thompson)

-          Operazioni e attività in laboratorio: sono previste 20 ore di esercitazioni in laboratorio durante le quali gli studenti processeranno un campione a testa)

-          E learning: il materiale didattico verrà caricato su piattaforma moodle

 

At the end of the course the student will know topics related to molecular biology, plant biodiversity conservation, with particular emphasis on cultivate crops, evaluation, characterization, methods of conservation and utilization of the genetic variability.

The course will also enable the student to acquire/improve some skills in the following fields:

 - English Language: reading of a scientific article and classroom exposure

- Use of genomic databases: Consultation, download of DNA sequences from GenBank on NCBI, and use of specific primer drawing software (for PCR analysis)

- Use of portals and websites related to germplasm storage banks (ie: USDA, GRIN, ESCOnet)

- Exposure capability: Students will analyse a scientific article (in English) and will expose it orally (with the help of the PowerPoint software)

- Bibliographic analysis: Browsing of scientific literature databases and downloading of articles (PubMed on NCBI, ISI-Thompson's Web of Science)

- Laboratory activity: 20 hours of laboratory activities are scheduled, during which students will execute their own experiment

- E-learning: the material provided by the teacher will be uploaded in the Moodle platform

 

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Modalità di insegnamento

L'insegnamento consiste di 40 ore di lezione frontale, 20 ore dedicate a attività di laboratorio e 20 ore dedicate a attività in aula informatica. Per le lezioni frontali il docente si avvale di presentazioni e slide che sono  a disposizione degli studenti. 

The course consists of 40 hours of lectures 20 hours devoted to bioinformatics activities nd 20 hours devoted to laboratory work. For lectures the teacher makes use of presentations and slides that are available to students.

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Modalità di verifica dell'apprendimento

All'inizio di ogni lezione il docente stimolerà la discussione con gli studenti sugli argomenti trattati nelle lezioni precedenti con il fine di chiarire eventuali dubbi e verificare lo stato di apprendimento della classe.

Analisi critica di un articolo scientifico ed esposizione orale (lavoro di gruppo).

 L'esame sarà scritto con quattro-cinque domande teoriche e due esercizi pratici su tematiche che sono state trattate nell'insegnamento ed applicate durante esercitazioni.  

  

At the beginning of each lesson the teacher will stimulate discussion with students on the topics covered in previous lessons with the aim to clarify any doubts and verify the state of learning in the class.

Critical analysis of a scientific paper and oral presentation (group work).

 The exam will be written with 4-5 theoretical question and 2 practical exercises  which were covered in the course and applied during exercises. 

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Attività di supporto

 

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Programma

1) Biologia molecolare

- Struttura delle macromolecole (DNA, RNA e proteine) 

- Genoma: Struttura, cromatina, e il nucleosoma la replicazione del DNA (procarioti ed eucarioti)

- Mutazione e riparazione del DNA

- Espressione genica: meccanismi di trascrizione, splicing dell'RNA, traduzione e codice genetico,  l'origine e la prima evoluzione della Vita

- Regolazione genica: la regolazione trascrizionale nei procarioti e negli eucarioti, RNA regolatori, la regolazione genica nello sviluppo e nell'evoluzione

- Organismi modello in biologia molecolare

- Tecniche di biologia molecolare, cenni di analisi genomica e metodi per l'analisi dell'espressione a livello genomico (trascrittomica e proteomica).

 

2) Biodiversità genetica vegetale

- Marcatori molecolari e loro applicazione per la caratterizzazione di germoplasma e fingerprinting varietale.

- Richiami sui principali database e formati di sequenza; recupero di sequenze da un database primario (GeneBank). Disegno di primer (con Primer3); progettazione in silico di marcatori microsatellite e SNP (BatchPrimer3).

- Caratterizzazione di germoplasma, analisi filogenetiche e fingerprinting varietale (Area delle produzioni vegetali).

- Origine ed evoluzione delle specie coltivate (Area delle produzioni vegetali).

- Biodiversita' genetica vegetale (Area delle produzioni vegetali).

- Caratterizzazione della variabilità e della struttura genetica delle popolazioni (Area delle produzioni vegetali).

  

1) Molecular biology

- Structure of macromolecules (DNA, RNA and proteins)   

- Genome structure, chromatin, and nucleosome 

- DNA replication (prokaryotes and eukaryotes) 

- Mutation and DNA repair 

- Gene expression; transcription Mechanisms, RNA splicing, translation, the genetic code, the origin and the first evolution of Life.

- Gene regulation: transcriptional regulation in prokaryotes and eukaryotes, RNA regulators, gene regulation in development and evolution, model organisms in molecular biology.

- Molecular biology techniques and overview of the methods for the analysis of expression at the genomic level (transcriptomics and proteomics)

 

2) Plant Biodiversity part

- Molecular markers and their application for germplasm characterization and varietal fingerprinting.

- Outlines on the main database and sequence formats; recovery of sequences from a primary database (GeneBank). 

- Primer design (with Primer3); 

- In silico design of microsatellite markers and SNPs (BatchPrimer3).

- Germplasm characterization, phylogenetic analyses and varietal fingerprinting.

- Origin and evolution of the cultivated species. 

- Plant Biodiversity

- Estimation of genetic variation and population structure. 

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Testi consigliati e bibliografia

James D Watson, Tania A Baker, Stephen P Bell, Alexander Gann, Michael Levine, Richard Losick
Biologia molecolare del gene. Zanichelli Editore.

Barcaccia G., Falcinelli M. Genetica e genomica. Vol. II, III (cap. 10, 11, 12, 17, 20). Liguori Editore, Napoli.

Verrà fornito dal docente il materiale didattico presentato a lezione, inerente gli argomenti trattati a lezione e durante le esercitazioni pratiche in laboratorio ed in Aula Informatica

 

James D Watson, Tania A Baker, Stephen P Bell, Alexander Gann, Michael Levine, Richard Losick
Biologia molecolare del gene. Zanichelli Editore.

Barcaccia G., Falcinelli M. Genetica e genomica. Vol. II, III (cap. 10, 11, 12, 17, 20). Liguori Editore, Napoli.

Articles from journals related to the topics covered in class and the software used during the practical exercises, will be provided by the teacher.

The educational material presented in class will be worth made available to students.

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Ultimo aggiornamento: 10/07/2018 00:24
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