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Laboratorio di selezione Genomica Vegetale

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GENOMIC SELECTION IN PLANT BREEDING

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Anno accademico 2018/2019

Codice dell'attività didattica
SAF0052
Docente
Prof. Ezio PORTIS (Affidamento interno)
Corso di studi
[001717] SCIENZE E TECNOLOGIE AGRARIE
Anno
3° anno
Tipologia
F - Altre attività
Crediti/Valenza
4
SSD dell'attività didattica
AGR/07 - genetica agraria
Modalità di erogazione
Convenzionale
Lingua di insegnamento
Italiano
Modalità di frequenza
Facoltativa
Tipologia d'esame
Prova pratica
Prerequisiti
Per poter seguire il laboratorio è propedeutico l'esame di "Genetica e miglioramento genetico"
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Sommario del corso

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Obiettivi formativi

I contenuti dell'insegnamento rientrano nell'area delle produzioni vegetali. Il laboratorio ha l'obiettivo di far acquisire conoscenze e competenze pratiche relative allo sviluppo di mappe genetico-molecolari ed identificazione di marcatori associati a caratteri di interesse agronomico per l'applicazione di programmi di miglioramento genetico assistito (MAS - marker assited selection). 

 

The class focuses on subject that are configured in the learning context of plant production. Aim of the course is to acquire knowledge and practical skills related to the molecular-genetic maps development and identification of markers associated with agronomic traits, useful for the application of marker assisted selection (MAS) breeding scheme.

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Risultati dell'apprendimento attesi

Lo studente acquisirà competenze per l'utilizzo dei software appropriati per la gestione di dati genotipici e fenotipici allo scopo di:

-          Sviluppare mappe genetico-molecolari

-          Identificare le basi genetiche di caratteri di interesse agronomico (resistenza a stress biotici ed abiotici, produttività ecc.)

-          Identificare marcatori molecolari associati a caratteri di interesse agronomico

-          Valutare la struttura genetica di collezioni di germoplasma/popolazioni naturali anche nell'ottica di effettuare analisi di mappaggio per associazione

Lo svolgimento del laboratorio consentirà inoltre allo studente di acquisire o migliorare alcune  abilità nel ambito dei seguenti campi:

-           Lingua inglese: legate all'utilizzo di software che prevedono la lettura e la comprensione di parte dei loro  manuali in inglese. Lettura di articoli in inglese per riassumere i concetti base appresi durante il laboratorio

-           Excel e gestione dati: grazie all'elaborazione di tabelle excel relative a dati genotipi e fenotipici per la loro successiva analisi mediante software specifici

-           Statistica: in seguito all'analisi statistica di dati fenotipici e genotipici allo scopo di evidenziare associazioni tra caratteri morfologici e di interesse agronomico, di natura qualitativa e quantitativa, e regioni cromosomiche.

The student will acquire skills for the use of appropriate software for the management of genotypic and phenotypic data in order to:
- Develop molecular genetic maps
- Identify the genetic basis of key agronomic traits (resistance to biotic and abiotic stress, productivity etc.)
- Identify association between molecular markers and agronomic traits
- Evaluate the genetic structure of germplasm collections / natural populations also with the aim of perform an association  mapping approach

The Laboratory will also enable the student to acquire or improve some skills in the following fields:

- English Language: Related to the use of specific software that required the reading and understanding of part of their manuals (provide in English). The final reading of articles written in English will allow the student to summarize the basic concepts learned during the course

- Excel and data management: thanks to the elaboration of excel tables for genotypic and phenotypic data for their subsequent analysis by means of specific software

- Statistics: Following the statistical analysis of phenotypic and genotypic data in order to highlight associations between morphological and agronomic qualitative and quantitative characteristics, with chromosomal regions.

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Modalità di insegnamento

 

Il laboratorio consiste di 4 ore di inquadramento del problema scientifico ed attività teoriche in aula, 30 ore di attività sperimentali in aula informatica e  6 ore di attività di ricerca bibliografica e approfondimento. Per le lezioni teoriche il docente si avvale di presentazioni e slide che sono a disposizione degli studenti alla pagina internet su Campusnet 

The course consists of 4 hours of scientific problem analysis and theoretical activities in the classroom, 30 hours of experimental activities in the computer lab and 6 hours of bibliographical research and scientific investigation. Lesson presentations are available to students before each lecture at the web page of the course on Campusnet.

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Modalità di verifica dell'apprendimento

L'apprendimento sarà verificato attraverso la periodica discussione con gli studenti delle nozioni teoriche e pratiche trattate durante il laboratorio e, successivamente, attraverso lo svolgimento di esercizi riassuntivi atti a verificare la capacità di comprensione degli argomenti trattati.

L'esame finale sarà basato su esercizi pratici sulle tematiche trattate e sull'utilizzo dei software applicati durante il laboratorio.

Il punteggio contribuisce a determinare il voto finale di laurea.

 

Learning will be verified through periodic discussions with the students of the theoretical concepts and, subsequently, through practical exercises designed to test the comprehension of the topics

The final exam will be based on practical exercises with the softwares described and used during the whole laboratory course.

The final score is part of the final degree evaluation.

 

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Attività di supporto

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Programma

- Inquadramento del problema scientifico ed attività teoriche in aula (4 ore):

Principi su cui si basano gli approcci di costruzione di mappe genetiche molecolari (analisi linkage), le strategie di mappaggio genico e l'analisi di caratteri complessi (QTL - quantitative trait loci). Potenzialità e campi di applicazione della selezione assistita da marcatori molecolari (MAS).

- Attività sperimentali in aula informatica (30 ore):

a) Sviluppo di mappe genetico-molecolari (6 ore): impiego dei software Mapmaker e JoinMap nelle analisi di associazione (analisi linkage) per la costruzione di mappe genetiche a partire da dataset molecolari

b) Individuazione di marcatori associati a caratteri monogenici (2 ore): esempio di isolamento di marcatori molecolari associati a geni responsabili di resistenza/tolleranza ad avversità biotiche e valutazione delle distanze genetiche mediante software Excell e JoinMap

c) Mappaggio di geni che controllano caratteri quantitativi (analisi QTL) (8 ore): strategie di analisi QTL ai singoli marcatori ed analisi QTL per intervalli, per la ricerca di associazioni fra i geni che controllano caratteri quantitativi e marcatori genetici. Utilizzo del software MapQTL

d) Caratterizzazione di germoplasma (8 ore): confronto tra la strategia di mappaggio basata sullo sviluppo di progenie ad hoc e la strategia di mappaggio per associazione. Caratterizzazione fenotipica e molecolare di collezioni di germoplasma ed analisi della struttura genetica delle popolazioni mediante i software Past e Structure

e) Analisi del linkage disequilibrium e mappaggio per associazione (6 ore): localizzazione di QTL per caratteri di interesse agronomico e produttivo mediante analisi dell'associazione tra marcatori e caratteri fenotipici entro collezioni di germoplasma. Utilizzo del software Tassel

- Attività di ricerca bibliografica e approfondimento (6 ore)

 

 

- Scientific problem analysis and theoretical activities in classroom (4 hours):

Principles underlying approaches for the development of molecular genetic maps (linkage analysis), the gene mapping strategies and analysis of complex traits (QTLs - quantitative trait loci). Potentiality and application fields of molecular marker-assisted selection (MAS) breeding schemes.

- Experimental activities in the computer lab (30 hours):

a) Development of molecular genetic maps (6 hours): use of the soft wares Mapmaker and JoinMap for linkage analysis and genetic maps development from molecular datasets

b) Identification of markers linked to monogenic characters (2 hours): example, isolation of molecular markers associated with resistance / tolerance to biotic responsible genes and assessment of genetic distances using Excell and JoinMap softwares

c) Mapping of genes controlling quantitative traits (QTLs) (8 hours): simple mapping strategy and interval mapping approach for finding associations between genes that control quantitative traits and genetic markers by means of MapQTL software

d) Germplasm characterization (8 hours): comparison of the mapping strategy based on bi-parental progeny development and association mapping. Phenotypic and molecular characterization of germplasm collections and analysis of the genetic structure of populations by means of Past and Structure software

e) Linkage disequilibrium analysis and association mapping (6 hours): QTL localization by means of association analysis between markers and phenotypic traits within germplasm collections. Use of Tassel software

- Bibliographical research and scientific investigation (6 hours)

 

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Testi consigliati e bibliografia

I testi base consigliati per il laboratorio sono:

- RUSSELL, WOLFE, HERTZ, STARR, McMILLAN. Genetica Agraria, EdiSES

- BARCACCIA G., FALCINELLI M. Genetica e genomica, Volumi I, II e III, Liguori Editore.

Verrà fornito dal docente il materiale didattico necessario

 

- RUSSELL, WOLFE, HERTZ, STARR, McMILLAN. Genetica Agraria, EdiSES

- BARCACCIA G., FALCINELLI M. Genetica e genomica, Volumi I, II e III, Liguori Editore.

 Lesson presentations will be available to students before each lecture at the web page of the course.

 

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Ultimo aggiornamento: 10/07/2018 09:45
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