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Genetica e miglioramento genetico delle piante

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Genetics and Plant Breeding

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Anno accademico 2018/2019

Codice dell'attività didattica
SAF0095
Docente
Prof. Sergio LANTERI (Affidamento interno)
Corso di studi
[001717] SCIENZE E TECNOLOGIE AGRARIE
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
La cellula: struttura e funzioni.
Processi di divisione cellulare: la mitosi e la meiosi.
Propedeutico a
Biodiversità genetica, Analisi e gestione genetica della biodiversità animale, Laboratorio di tecniche di analisi genetica, Laboratorio di selezione genomica vegetale, Laboratorio di tecniche di analisi genetica degli alimenti.
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Sommario del corso

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Obiettivi formativi

Area della conoscenza : produzioni vegetali

Fornire conoscenze su: i meccanismi genetici e molecolari alla base della riproduzione e trasmissione dei caratteri ereditari; l' organizzazione del materiale genetico cromosomico ed extracromosomico; la funzione, struttura e regolazione del gene procariotico ed eucariotico;  l' eredità dei caratteri quantitativi (eredità poligenica) e la loro interazione con i fattori ambientali; i meccanismi alla base della evoluzione delle piante coltivate: mutazioni puntiformi, cromosomiche, poliploidizzazione, ibridazione; le tecniche di analisi molecolare del genoma e  loro applicazione in studi di genetica di popolazione, caratterizzazione e conservazione della biodiversità, costruzione di mappe genetico-molecolari;  la possibilità di migliorare la qualità e quantità della produzione delle piante sia mediante programmi di selezione classica e assistita da marcatori molecolari, che mediante interventi biotecnologici.

Ulteriori obiettivi formativi sono:   far acquisire agli studenti  la capacità di  organizzare ed elaborare, mediante appropriati test statistici, dati sperimentali relativi alla trasmissione di caratteri semplici e complessi;  far acquisire agli studenti la terminiologia  di uso corrente nella letteratura scientifica in inglese su argomenti svolti nel programma. A questo scopo verranno proiettati e commentati durante le lezioni brevi filmati in inglese. 

 

 

 

Knowledge area: plant production

To provide knowledge on: the acquisition and organization of experimental data and application of basic statistical analyses for studying the transmission of simple and complex traits as well as the analysis of genetic linkage;  organization of chromosomal and extra-chromosomal genetic material;  the function, structure and regulation of prokaryotic and eukaryotic genes; the genetic mechanisms responsible for the reproduction and transmission of Mendelian traits; the inheritance of quantitative traits (polygenic inheritance) and their interaction with the environment; the mechanisms underlying the evolution of cultivated plants: point mutations, chromosomal polyploidization, hybridization; the techniques of molecular analysis of genomes and their application in studies of population genetics, characterization and conservation of plant germplasm, genetic map construction;  how to improve the quality and quantity of plant production through classical breeding programs, marker assisted selection as well as genetic manipulation. 

Further training objectives are:  to provide students with the ability to organize and process, through appropriate statistical tests,  experimental data relating to the transmission od simple and complex traits ; to provide student with the knowledge of the main terms of common use in the English scientific literature on topics of the program. To reach the latter objective short films in English  will be projected and commented during the lectures.

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Risultati dell'apprendimento attesi

L'insegnamento si propone di far acquisire agli studenti conoscenze di base ed applicative nel campo della genetica e miglioramento genetico di organismi di interesse agrario, con particolare riferimento alle specie vegetali . Gli studenti dovranno pertanto conoscere: i meccanismi alla base dell’ evoluzione delle specie di interesse agrario;  i meccanismi che regolano la trasmissione dei caratteri ereditari; i meccanismi che regolano l’espressione del genoma; le principali tecniche di analisi del genoma e le loro applicazioni;  le strategie atte a  migliorare la produzione qualitativa e quantitativa delle piante agrarie e la loro resistenza/tolleranza nei confronti di stress biotici ed abiotici, anche mediante interventi biotecnologici.

Gli studenti dovranno essere in grado di risolvere problemi che richiedono la raccolta ed organizzazione di dati sperimentali e l'applicazione di appropriati test statistici per la loro interpretazione.

Gli studenti dovranno essere a conoscenza dei termini inglesi, di uso corrente, utilizzati nella letteratura scientifica relativa ai principali argomenti trattati.

 

 

The students will acquire basic and applicative knowledge on genetics and breeding of organisms of agricultural interest, with specific reference to crops .

Students are required to know:  the mechanisms playing a key role in plant evolution; the mechanisms regulating the transmission of mendelian and polygenic traits; the mechanisms regulating gene expression, the main techniques of genome analysis and their application; the classical and biotechnological strategies aimed at increasing the qualitative and quantitative production  of crop species as well as their resistance/tolerance to biotic and abiotic stresses.

Students will be required to solve problems implying the collection and organization of experimental data and the application of appropriate statistical analyses for their interpretation.

Students will be also required to know the scientific  terms, of common use, in the English  literature related to the main  topics of the course. 

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Modalità di insegnamento

L'insegnamento prevede 60 ore di lezione frontale e 20 ore di esercitazioni in aula. Per le lezioni frontali il docente si avvarrà di filmati, anche in inglese, e di presentazioni in power point che saranno rese disponibili agli studenti come pdf alla pagina web del corso. Le esercitazioni consisteranno nella soluzione di problemi ed esercizi sugli argomenti trattati, anche mediante applicazione di appropriati test statistici. 

The course consists of 60 hours of lectures and 20 hours of practical training. Short films, even in English, will be projected and commented during the lectures . All the lectures will be based on power point presentations which will be made available to students, as pdf files, at the web page of the course. The practical training will  consists in solving problems and exercises related to the topics discussed, and will also require the application of appropriate statistical tests.

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Modalità di verifica dell'apprendimento

L'apprendimento sarà verificato  sia mediante test scritti con domande/esercizi a risposta multipla e aperta, svolti singolarmente da ciascun studente e successivamente corretti collegialmente, sia a seguito di periodica discussione con gli studenti degli argomenti  trattati, allo scopo di verificarne  il livello di comprensione. Durante le ore di esercitazione verranno inoltre proposti  problemi che richiedono la raccolta ed organizzazione di dati sperimentali e la loro  interpretazione  a seguito dell' applicazione di appropriati test statistici

L'esame finale sarà scritto e composto da:

  • domande/esercizi a risposta multipla e aperta, a ciascuna/o dei quali verrà attribuito un punteggio prestabilito al momento dell'erogazione del test,  per un totale di 31 punti.
  • Le risposte errate non comporteranno penalizzazione di punti

 

 

Learning will be verified through written test with open and  multiple-choice questions, which will be  solved individually by each student and, subsequently,  collegially corrected, as well as following periodic discussion with the students of the topics covered, in order to verify their  level of comprehension. During the practical training, students will be required to solve problems which imply  the collection and organization of experimental data and their interpretation following the application of appropriate statistical tests

The final exam will be written, it will cover the entire program and will include:

  • multiple-choice  and open questions as well as exercises, to each of which a pre-determined score will be given for a total of 31 points;
  • Wrong answers will not provide any penalty.

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Attività di supporto

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Programma

 A seguito sono sinteticamente riportati i contenuti dell'insegnamento:                                                                                 La riproduzione e propagazione dei procarioti ed eucarioti (lezioni ore 4 - esercitazioni ore 2) ; le leggi di Mendel (lezioni ore 2 – esercitazioni ore  2);  Il DNA: struttura, funzione e replicazione (lezioni ore  4);  la sintesi delle proteine ed il  codice genetico (lezioni ore  2);  l'associazione genetica e la costruzione di mappe genetiche (lezioni ore  4 – esercitazioni ore  4); le mutazioni: puntiformi, cromosomiche e genomiche (lezioni ore  4 ); l'eredità e l' ereditabilità dei caratteri quantitativi (lezioni ore  4 - esercitazioni ore 2); la genetica di popolazione e la legge di Hardy-Weinbergi (lezioni ore  4 – esercitazioni ore 2); l'origine ed evoluzione delle specie coltivate: (lezioni ore 4);   le tecniche di sequenziamento del DNA (Sanger - Illumina) e di  analisi molecolare del genoma (lezioni ore  6 – esercitazioni ore 4); la coltura  in ‘in vitro’  delle piante (lezioni ore  4);  le piante geneticamente modificate: diffusione, ottenimento,  esempi di risultati conseguiti. Gene editing (lezioni ore 6); L'inbreeding e l' eterosi (lezioni ore  4 – esercitazioni  ore 2);  principi su cui si basa il miglioramento genetico di specie autogame (lezioni ore  4 – esercitazioni ore 1); principi su cui si basa il miglioramento genetico di specie allogame (lezioni ore  4 – esercitazioni ore 1).

Lezioni: ore totali  60

Esercitazioni: ore  totali  20                                                                                                                                                 

 

 

The contents of the teaching  are briefly summarized below:                                                                                                       The reproduction and propagation of prokaryotes and eukaryotes (lectures  4h - practical training 2h); The Mendel laws (lectures 2h - practical training 2h);  theDNA structure, function and replication (lectures 4h );    the synthesis of protein and The genetic code (lectures 2h);  the genetic linkage and the development of genetic maps (lectures 4h - practical training 4h);  the point, chromosomal and genomic mutations (lectures 4h);  the heredity and hereditability of quantitative traits (lectures 4h - practical training 2h); thepopulation genetics (lectures 4h  - practical training 2h);  the origin and evolution of crops (lectures 4h ); the techniques of DNA sequencing (Sanger - Illumina) and the molecular techniques of genome analysis (lectures 6h -  practical training 4h); the plant 'in vitro’ culture (lectures 4h);  the GM plants: diffusion, obtainment and examples of key results. Gene editing (lectures 6h);  GM plants: diffusion, obtainment and examples of key results. Gene editing: lectures (6h); Inbreeding and heterosis (lectures 4h- practical training 2h); principles of the Selection of inbreeding species (lectures 4h - practical training 1h); priciples of the selection of outbreeding species(lectures 4h - practical training 1h)

Lectures: total 60 hours

Practical training:  total 20 hours

  • I principi della genetica con particolare riferimento alle piante
  • L’applicazione delle conoscenze della genetica al  miglioramento genetico delle piante di interesse agrario

 

  • The principles of  genetics with special reference to the plants
  • The application of the knowledge of genetics to the breeding of crops

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Testi consigliati e bibliografia

Russel P.J , Stephen L.W., Hertz P.E., Starr C., Mcmillan B.   Genetica agraria. Edises

 

Russel P.J., Stephen L.W., Hertz P.E., Starr C., Mcmillan B.  Genetica agraria. Edises

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Note

 

 

 

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Ultimo aggiornamento: 07/05/2018 11:47
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