Università degli Studi di Foggia

Università degli Studi di Foggia
Dipartimento di Scienze Agrarie, degli Alimenti e dell’Ambiente
AiQ-CdS
SAFE
Corso di Laurea in Scienze e Tecnologie Agrarie
Anno Accademico 2014-15
Scheda dell’insegnamento: Genetica e Miglioramento Genetico
Docente: Prof.ssa Concetta Lotti
Codifica di Ateneo dell’insegnamento
*
S.S.D. dell’insegnamento
AGR/07 Genetica Agraria
Anno di Corso
I
Crediti (CFU)
8
Periodo
Prerequisiti

I Semestre (6/10/2014-16/01/2015)
basi di botanica, basi di biologia vegetale
Propedeuticità
ORGANIZZAZIONE DIDATTICA
Lezioni ex-cathedra e/o seminari
CFU: 7
Ore: 56
Esercitazioni in aula e/o di laboratorio
CFU: 1
Ore: 12
Altre attività formative (specificare):
*
Obiettivi formativi circa 500 caratteri spazi inclusi
Con riferimento alle competenze che il laureato deve possedere
nell’ambito delle discipline biologiche vegetali, nella prima parte
del corso saranno forniti gli strumenti utili alla comprensione
della struttura e funzione degli acidi nucleici e dei meccanismi di
ereditarietà dei geni. La seconda parte del corso ha l’obiettivo di
fornire strumenti idonei per apprendere i principali metodi di
miglioramento genetico delle specie agrarie fornendo anche
nozioni di tassonomia delle princiali specie erbacee ed arboree.
Risultati d’apprendimento attesi circa 500 caratteri
spazi inclusi
Lo studente dovrà conoscere le basi del dogma centrale della
biologia molecolare e saper applicare le regole per lo studio
della trasmissione dei caratteri, conoscere le metodologie del
miglioramento genetico delle specie coltivate in relazione alle
caratteristiche riproduttive delle stesse ed essere in grado di
applicarle per il miglioramento di caratteri quali-quantitativi e per
l’ottenimento di varietà commerciali.
Modalità di erogazione dell’insegnamento
(tradizionale, a distanza, e-learning…)
Tradizionale
Testi consigliati, materiale didattico di
consultazione
RUSSEL P.J. Fondamenti di genetica. EdiSES, Napoli.
LORENZETTI F., S. CECCARELLI, F. VERONESI. Genetica
agraria. Patron Editore, Bologna.
LORENZETTI F., M. FALCINELLI, F. VERONESI. Miglioramento
genetico delle piante agrarie. Patron Editore, Bologna.
SCARASCIA MUGNOZZA G.T. Miglioramento genetico
vegetale. Patron Editore, Bologna.
Appunti presi autonomamente a lezione.
Materiale didattico fornito a lezione dal docente, su specifici
argomenti.
La codifica d’Ateneo dell’insegnamento può essere richiesta telefonicamente o via e-mail alla dott.ssa Valeria Gentile (c/o
Segreteria Didattica di Facoltà, tel. 0881/589301, e-mail: [email protected]).
Strumenti e attività a supporto della didattica
Le lezioni vengono svolte con il supporto della videoproiezione.
Le esercitazioni numeriche saranno svolte in aula con il supporto
del videoproiettore.
Modalità e criteri di verifica dell’apprendimento
Prova scritta e orale
La prova scritta consisterà in 2 o 3 esercizi su argomenti di
genetica formale e in 3 – 4 domande inerenti sul dogma centrale
della biologia molecolare.
La prova orale prevede 3 domande inerenti il miglioramento
genetico delle piante coltivate e i cenni di botanica sistematica
Altre informazioni reperibili sul sito web
Orari delle lezioni ed eventuali spostamenti orari di ricevimento
del docente; calendario degli esami; indirizzo di posta elettronica
del docente, curriculum del docente.
Programma dettagliato dell’insegnamento, materiali e metodi didattici:
Indicare in dettaglio:
- argomento delle lezioni d’aula e relativi testi/materiali per lo studio/approfondimento;
- argomento delle esercitazioni e laboratorio presso il quale verranno realizzate;
- luogo di svolgimento delle visite guidate, finalità delle stesse ed eventuale carattere di interdisciplinarietà con altri
insegnamenti dello stesso corso di studio o di altri corsi di studio.
Lezioni in aula
I Parte: Genetica dal testo: Fondamenti di Genetica (P.J Russel)
ORGANIZZAZIONE E TRASMISSIONE DEL MATERIALE GENETICO
Proprietà del materiale genetico. Organizzazione dei viventi. Ereditarietà del materiale genetico. Organismi
unicellulari e pluricellulari. Cromosomi procarioti. I cromosomi eucarioti: struttura e organizzazione.
Centromero o cinetocoro. Lunghezza relativa dei bracci cromosomici. Cromosomi metacentrici, submetacentrici e acrocentrici. Cromosomi telocentrici e dicentrici. Cromomeri. Costrizioni secondarie. Regione
organizzatrice nucleolare (NOR). Satellite. Telomero. Zone eucromatiche e eterocromatiche (costitutive e
facoltative). Bande G e Q. Numero cromosomico somatico o diploide (2n). Numero gametico aploide (n).
Genoma. Cariotipo. Autosomi e cromosomi sessuali. Cromosomi politecnici. Cromosomi a spazzola.
Mitosi. Profase. Metafase. Anafase. Telofase. Meiosi. Tratti essenziali della meiosi. Gli stadi della Meiosi I.
Meiosi II. Ricombinazione e scambio. Confronto tra mitosi e meiosi e loro significato genetico (Cap. 1 e 8).
GENETICA MENDELIANA
Genotipo e fenotipo. Il piano sperimentale di Mendel. Incroci monoibridi. Il principio mendeliano della
segregazione. La rappresentazione degli incroci mediante uno schema ramificato. La conferma del
principio di segregazione: l’uso del reincrocio. Incroci di-ibridi e il principio mendeliano dell’assortimento
indipendente. Lo schema ramificato degli incroci di ibridi. Incroci tri-ibridi. Analisi statistica dei dati: il test del
chi-quadrato (Cap. 3).
ESTENSIONE DELL’ANALISI GENETICA MENDELIANA. Allelismo multiplo. Modificazioni delle relazioni di
dominanza: la dominanza incompleta. La codominanza. Interazioni tra geni e rapporti mendeliani modificati.
Epistasia. Geni essenziali e geni letali. Ambiente ed espressione genica. Penetranza ed espressività.
Eredità ed ambiente. Analisi per i caratteri quantitativi (Cap. 4).
PRINCIPI DI MAPPATURA GENICA
Concatenazione genica. Scoperta della concatenazione attraverso il reincrocio. Mappatura dei geni
mediante reincroci di prova a due punti. Costruzione di una mappa genetica. Incrocio a tre punti (Cap. 5).
STRUTTURA E REPLICAZIONE DEL MATERIALE GENETICO
La scoperta del DNA come materiale genetico. La scoperta dell’RNA come materiale genetico.
Composizione chimica di DNA e RNA. La struttura fisica del DNA. Il contenuto cellulare di DNA e la
complessità di struttura e organizzazione. DNA a sequenze uniche e a sequenze ripetute negli eucarioti.
Modelli di replicazione del DNA. Esperimento di Meselson e Stahl. Enzimi coinvolti nella replicazione del
DNA. Replicazione negli eucarioti. Replicazione delle estremità cromosomiche. Assemblaggio del DNA nei
nucleosomi (Cap. 8 – 9).
LA TRASCRIZIONE
La sintesi dell’RNA. Le diverse classi di RNA e i geni che le codificano. Trascrizione dei geni strutturali
procariotici ed eucaristici. L’RNA messaggero. Trascrizione di RNA ribosomiale. Trascrizione di RNA
transfer. I meccanismi di “splicing” (Cap. 11).
TRADUZIONE E CODICE GENETICO
La struttura chimica delle proteine. La struttura molecolare delle proteine. La natura del codice genetico. La
decifrazione del codice genetico. L’inizio della traduzione. L’allungamento della catena polipeptidica. La
terminazione della traduzione (Cap. 10 e 12).
II Parte Miglioramento genetico dal testo n 1: Miglioramento genetico delle piante agrarie
(Lorenzetti, Falcinelli, Veronesi) e dal testo n. 2: Genetica Agraria (Lorenzetti, Ceccarelli, Veronesi)
IL MIGLIORAMENTO GENETICO E L’UTILIZZO DELLA VARIABILITA’ GENETICA
Definizione e scopi del miglioramento genetico delle piante coltivate. Introduzione e domesticazione delle
piante coltivate. Il concetto di ideotipo in relazione agli ambienti naturali e colturali ed al mercato (testo n 1
Cap. 1).
Meccanismi riproduttivi delle piante coltivate. Particolari meccanismi morfo-fisiologici e genetici correlati al
sistema di riproduzione. Auto-incompatibilità e maschiosterilità. Relazioni tra i sistemi riproduttivi e metodi di
miglioramento genetico delle piante. Determinazione della quota di allo incrocio (testo n 1 Cap. 2).
Genetica di popolazione. Struttura genetica delle popolazioni di specie prevalentemente autogame.
Struttura genetica delle popolazioni di specie prevalentemente allogame. Struttura genetica delle
popolazioni di specie a propagazione vegetativa (testo n 1 Cap. 3).
GENETICA QUANTITATIVA.
Analisi genetica della variabilità continua. Caratteri quantitativi e qualitativi. Basi genetiche della variabilità
continua e teoria polifattoriale. Scopi dell’analisi della variabilità. Valore fenotipico e genotipico. Additività,
dominanza e azioni interalleliche nell’eredità poligenica. Scomposizione della varianza genetica. Generalità
sugli schemi di incrocio e disegni sperimentali (testo n 2 Cap. 10)
La selezione. Selezione per caratteri mono e poligenici. Risposta alla selezione: il guadagno genetico.
Selezione per più caratteri. Cenni sulle tecniche innovative di selezione (testo n 1 Cap. 10)
I METODI DI MIGLIORAMENTO GENETICO.
Metodi di miglioramento genetico delle specie autogame. Sistemi di inbreeding. Selezione massale,
conservatrice, per linea pura. Incrocio. Metodo genealogico, pedigree, per popolazione riunita, SSD.
Reincrocio. Diaploidi. Costituzioni varietali omozigoti, monolinea multilinea e ibride (testo n 1 Cap 13).
Metodi di miglioramento genetico delle specie allogame. Prove di progenie. Vigore ibrido e attitudine
generale e specifica alla combinazione. Metodi di estrazione di linee inbred. Selezione massale, per
famiglie autofecondate, per famiglie half-sib e full-sib, per famiglie test-cross. Selezione ricorrente
reciproca. Reincrocio. Costituzioni varietali. Ecotipi. Popolazioni in equilibrio. Uso della maschiosterilità
nella costituzione delle varietà ibride. Varietà ibride e sintetiche (testo n 1 Cap 14).
Metodi di miglioramento genetico delle specie a propagazione vegetativa. Selezione dopo
autofecondazione. Incrocio e selezione metodi di selezione precoce. Il clone. Cultivar monoclonali e
policlonali (testo n 1 Cap 15).
Cennidi botanica sistematica (Appunti presi a lezione e materiale fornito dal docente)
University of Foggia
Department of Agricultural Sciences, Food and Environment
AiQ-CdS
SAFE
Bachelor Degree Programme
Academic Year: 2014/2015
Subject title: Genetics and Plant Breeding
Lecturer: prof.ssa Concetta Lotti
Academic year
2014-15
SSD (scientific area)
AGR/07 Genetics
CFU (Credits)
8
Programme year
I
Academic period

I Semester (6/10/2014-16/01/2015)
TEACHING ORGANIZATION:
Lectures /seminars
Credits 7
Hours 56
Practical activities
Credits 1
Hours 12
Other activities
Credits
Objectives
Within the knowledge that the plant technologist must have
about plant biology, the first part of this teaching programme
provides useful tools to understand both nucleic acids structure
and functions and gene hereditability mechanisms. The second
part of this teaching programme aims to provide information
about plant breeding methods of crops and basic knowledge of
taxonomy.
Expected learning results
The student must know the basic principles of “dogma central”
and be able to apply the gene hereditability rules. Furthermore,
he must know plant breeding methods to improve qualitative and
quantitative traits in crop species in order to obtain certificated
varieties.
Textbooks
RUSSEL P.J. Fondamenti di genetica. EdiSES, Napoli.
LORENZETTI F., S. CECCARELLI, F. VERONESI. Genetica
agraria. Patron Editore, Bologna.
LORENZETTI F., M. FALCINELLI, F. VERONESI. Miglioramento
genetico delle piante agrarie. Patron Editore, Bologna.
SCARASCIA MUGNOZZA G.T. Miglioramento genetico
vegetale. Patron Editore, Bologna.
Mode of delivery of teaching (traditional, at a
distance, e-learning..)
traditional
Examination method
Written and oral
Teaching programme (summary):
Nucleic acids. Transcription and translation of genetic information. What is a gene? Gene regulation (simple examples).
Mendel’s experiments. Genic interactions. Mutations. Genic associations. Quantitative traits. Genotypic and phenotypic
values. Heritabilities. Population genetics. Hardy and Weimberg equilibrium. Natural populations. Genetic constitution of
principal crops. Landrace, synthetic population, clone, pure line variety, hybrid. Genetic engineering (basis). Examples
of use of germplasm in plant breeding.