Genetica agraria

Corso di Laurea: Scienze e Tecnolgie Agrarie
Corso: Comune
Modulo: Genetica Agraria (6 CFU)
(4 CFU Lezioni + 2 CFU Esercitazioni)
Docente
Prof. Luigi Ricciardi – email: [email protected] - Tel. 080 544 3001
Obiettivi Formativi
I contenuti fondamentali dell’insegnamento riguardano l’apprendimento dei principi dell’eredità dei
caratteri, la cui applicazione consente l’approfondimento delle conoscenze sul controllo genetico e
l’espressione genica di caratteri d’interesse nelle specie vegetali e animali. Nell’insegnamento sono
anche trattate le nozioni fondamentali della genetica quantitativa e di popolazione.
Competenze acquisibili
Il raggiungimento degli obiettivi formativi previsti è da considerarsi propedeutico per
l’applicazione dei principi della selezione e delle metodologie del miglioramento quanti-qualitativo
delle produzioni agrarie condotto mediante interventi genetici, utile per operare nel settore
sementiero e vivaistico.
Programma (1 CFU di Lezioni = 8 ore; 1 CFU di Esercitazioni = 14 ore)
Numero di ore
Argomenti
N. CFU
Lezioni
Esercitazioni
Eredita’ e variabilita’. Genotipo e fenotipo. Il DNA, i
geni, l’organismo e l’ambiente. Variabilità genetica e
ambientale. I principali fattori di variazione genetica.
Riproduzione e trasmissione dei caratteri. Organizzazione e
trasmissione del materiale ereditario (i cromosomi, il
cariotipo, richiami su mitosi, meiosi, cicli vitali).
L’importanza dell’incrocio intra ed interspecifico nella
genetica e nell’agricoltura.
0.4
2
2
Eredita’ mendeliana. Gli esperimenti e i principi di
Mendel. Autofecondazione e reincrocio. Riduzione
dell’eterozigosi e implicazioni per il breeding. Analisi
statistica della segregazione genica: il test del . La teoria
cromosomica dell’ereditarietà. Caratteri associati al sesso.
Allelismo multiplo e incompatibilità in specie vegetali.
Interazioni intra ed interalleliche. L’ambiente e
l’espressione genica. Cenni sulla genetica non mendeliana:
l’eredità extranucleare.
2.0
10
10
Associazione e mappatura dei geni eucariotici.
Associazione dei geni. Crossing over e ricombinazione
genica. Mappatura dei geni mediante test a due e a tre
punti. Mappe genetiche.
0.4
2
2
Struttura e funzione del materiale genico. DNA e RNA.
Organizzazione del DNA nei cromosomi. Replicazione del
DNA. Relazioni geni-caratteri. Funzioni degli enzimi e
rapporti genetici. La teoria classica del gene.
0.4
3
-
Trascrizione e traduzione del messaggio genetico. Il
processo di trascrizione: l’espressione del gene. Le
molecole di RNA e la loro maturazione. Allungamento e
terminazione di una catena di RNA. Natura del codice
genetico. Traduzione del messaggio genetico.
0.5
4
-
DNA ricombinante e agricoltura. Enzimi di restrizione.
Vettori di clonaggio e clonaggio del DNA. Costruzione di
genoteche. Identificazione di cloni specifici. Reazioni a
catena della polimerasi (PCR). Identificazione del
polimorfismo del DNA e applicazioni. Trasformazione:
metodi di trasferimento genico nelle piante.
1.1
3
10
Le mutazioni genetiche. Tipi e origine delle mutazioni.
Mutazioni geniche. Mutazioni cromosomiche. Auto e allopoliploidia.
0.3
2
-
La genetica di popolazione. Variabilità nelle popolazioni
naturali di specie vegetali prevalentemente autogame,
allogame ed animali. Popolazione mendeliana in equilibrio.
La legge di Hardy e Weinberg. Controllo dell'equilibrio in
popolazioni mendeliane. Cenni sui fattori di disturbo
all'equilibrio H. e W., sulla depressione da inbreeding e
sull’eterosi.
0.4
2
2
La genetica quantitativa. Caratteri qualitativi e
quantitativi. Basi genetiche della variabilità continua.
Scopi dell'analisi della variabilità continua. Il concetto di
ereditabilità.
0.4
2
2
La genetica applicata. La genetica per il miglioramento
delle piante e degli animali. Concetto genetico di varietà.
Principali costituzioni varietali delle specie vegetali
prevalentemente autogame ed allogame.
0.3
2
-
Totale
6.0
32
28
Esame
L’esame consiste in una prova orale sugli argomenti trattati sia nelle ore di lezione che durante le
esercitazioni compiute in laboratorio e/o serre. Generalmente, all’inizio della prova orale è richiesta
al discente la risoluzione di un esercizio di genetica mendeliana.
Materiale di studio
Testi consigliati
RUSSELL P.J., 2004. iGenetica Fondamenti. EdiSES, Napoli.
RUSSELL P.J., 1997. Fondamenti di genetica. EdiSES, Napoli.
BARCACCIA G., FALCINELLI M., 2005. Genetica e genomica. Vol. I: “Genetica generale”. Liguori
Editore, Napoli.
LORENZETTI F., S. CECCARELLI, F. VERONESI, 1996. Genetica agraria. Patron Editore, Bologna.
GRIFFITH A.J.F., W.M.GELBART, J.H. MILLER, R.C. LEWONTIN, 2000. Genetica moderna.
Zanichelli, Bologna.
Appunti delle lezioni.
Esercizi svolti e lucidi disponibili nella biblioteca del DIBCA
Orario di ricevimento
Lunedì, martedì e mercoledì, dalle ore 10.30 alle 13.30.
Ausili didattici
Gli argomenti del corso saranno trattati con l’ausilio di presentazioni in Power Point, lavagna, lucidi e
lavagna luminosa, laboratori e materiali di biologia molecolare, materiali biologici “in vitro” ed “in
vivo”.
Per gli studenti a tempo parziale si consiglia l’adozione del seguente testo: RUSSELL P.J., 2004.
iGenetica Fondamenti. EdiSES, Napoli.
Per gli studenti stranieri (LLP-Erasmus, Tempus, ecc.) si consiglia l’adozione del seguente testo:
RUSSELL P.J., 2004. iGenetica Fondamenti. EdiSES, Napoli.
Bachelor Programme: Scienze e Tecnologie Agrarie
Course: Genetica Agraria
(6 ECTS = 4 ECTS Lectures + 2 ECTS Lab & field cl.)
Professor
Prof. Luigi Ricciardi – email: [email protected] - Tel. 080 544 3001
Educational Goals
The main scope of the course is understanding the principles of heredity of characters, since the
principles application is a prerequisite for the comprehension of the genetic control and expression
of traits of interest in plant and animal species. Preliminary elements of population and quantitative
genetics will also be described.
Acquirable skills
The achievement of the educational goals gives the basics for applying selection principles and
plant breeding methodologies used for the improvement of quality and quantity of crop production.
This knowledge is applicable in the context of seed and nursery sector.
Programme (1 ECTS of Lecture = 8 hours; 1 ECTS of Laboratory and field classes = 14 hours)
Number of hours
Topic/Subject
N. ECTS
Lecture
Lab & field cl.
Heredity and variability. Genotype and phenotype. DNA,
genes, organism and environment. Causes of genetic
variation. Reproduction and transmission of characters
(chromosomes, cariotype, genetic aspects of mitosis and
meiosis, life cycles). The role of inter- and intra-species
crosses in genetics and agriculture.
0.4
2
2
Mendelian inheritance. Mendel’s experiments and
principles. Selfing and backcrossing. Heterozygosity
reduction and consequences for breeding. Statistical
analyses of gene segregation: the  test. Chromosome
theory of heredity. Sex linked characters. Multiple alleles
and plant incompatibility. Interactions between alleles and
between genes. Environment and gene expression.
Elements of non-mendelian inheritance: extranuclear
inheritance.
2.0
10
10
Genetic linkage and mapping in eukaryotes. Gene
linkage. Crossing over and recombination. Testing for
linkage among two or three genes. Genetic maps.
0.4
2
2
Structure and function of genes. DNA and RNA.
Chromosome organisation. DNA replication. Gene-trait
relationships. Classic theory of gene function.
0.4
3
-
Transcription and translation of genetic information
The process of transcription and gene expression. RNA
molecules and processing. Elongation and termination of
RNA transcripts. The characteristics of the genetic code.
Translation of genetic information.
0.5
4
-
Recombinant DNA and agriculture. Restriction enzymes.
Cloning vectors and DNA cloning. Gene libraries. Clone
identification. Polymerase Chain Reaction (PCR).
Identification of DNA polymorphism and applications.
Genetic transformation and approaches to gene transfer.
1.1
3
10
Gene mutations. Types and origins of mutations. Gene
mutations, chromosome mutations, genome mutations.
Auto- and allo-polyploidy.
0.3
2
-
Genetics of population. Natural variation in autogamous
and allogamous plant species and in animals. HardyWeinberg equilibrium. Elements of: changes from HardyWeinberg equilibrium, inbreeding depression, heterosis.
0.4
2
2
Quantitative genetics. Qualitative vs quantitative traits.
Genetic causes of continuous variation. The rationale for
the analysis of continuous variation. The concept of
heritability.
0.4
2
2
Applications of genetics. Genetics and plant and animal
breeding. The concept of cultivated variety. Categories of
cultivar types in autogamous and allogamous crops.
0.3
2
-
Total
6.0
32
28
Exam
The exam consists of an oral test with questions related to the programme, discussion sessions,
exercises. The professor might ask to solve in written form a genetic quiz on Mendelian inheritance
prior to the oral exam.
Support materials
Recommended books:
RUSSELL P.J., 2004. iGenetica Fondamenti. EdiSES, Napoli.
RUSSELL P.J., 1997. Fondamenti di genetica. EdiSES, Napoli.
BARCACCIA G., FALCINELLI M., 2005. Genetica e genomica. Vol. I: “Genetica generale”. Liguori
Editore, Napoli.
LORENZETTI F., S. CECCARELLI, F. VERONESI, 1996. Genetica agraria. Patron Editore, Bologna.
GRIFFITH A.J.F., W.M.GELBART, J.H. MILLER, R.C. LEWONTIN, 2000. Genetica moderna.
Zanichelli, Bologna.
Notes of the lectures distributed during the course.
Solved exercises and overheads available in the DiBCA library
Visiting hours
Monday, Tuesday and Wednesday, from 10.30 to 13.30.
Teaching procedures
Lectures will be presented through PC assisted tools (Powerpoint, Adobe Acrobat, etc.), slide projector,
overheads. Various materials might be shown to elucidate theoretical aspects (“in vitro” and “in vivo”
specimens, tools, etc.)
Part-time students should adopt: RUSSELL P.J., 2004. iGenetica Fondamenti. EdiSES, Napoli.
Foreign students (LLP-Erasmus, Tempus, ecc.) can adopt the English version of: RUSSELL P.J., 2003.
Essential iGenetics. Pearson Education, Inc by Benjamin Cummings.