Laurea Magistrale: WBT-LM
Biotecnologie Molecolari e industriali
Nome del corso: Biotecnologie vegetali
Responsabile del
Corso
Altri docenti
Numero CFU e
tipologia
Carmelina Spanò
6 CFU totali (5 CFU lezioni frontali + 1CFU laboratorio)
Obiettivo formativo generale Il corso si propone di fornire agli studenti un quadro generale delle principali biotecnologie
del corso
applicate alle piante. Saranno trattate le più comuni tecniche utilizzate per il miglioramento
genetico ed attraverso attività di laboratorio gli studenti ne sperimenteranno alcune.
Verranno inoltre descritte le principali piante geneticamente modificate ed il loro impatto
sull’ambiente e sulla salute animale ed umana
Elenco
degli
argomenti
trattati
Breve
storia
dell'evoluzione
del
pensiero
scientifico.
Definizione
delle
biotecnologie: biotecnologie storiche ed attuali. Primi esperimenti di ricombinazione
genetica e concetto di rischio biologico e di contenimento di tale rischio.
Clonazione. Principali scopi della transgenesi delle piante. Piante GM di prima e
seconda generazione. Principali metodi di trasformazione delle piante.
Colture cellulari: importanza per scopi applicativi e per la ricerca di base. Coltura di
cellule e tessuti vegetali in mezzo liquido o solido. Importanza della composizione
dei mezzi di crescita e del contenuto in regolatori della crescita per l'induzione e lo
sviluppo in vitro.
Colture di tessuti, organi, cellule in sospensione, protoplasti. Definizione e
caratteristiche principali del callo. Da espianto vegetale a piantina rigenerata:
morfogenesi (organogenesi ed embriogenesi). Utilizzo dell'organogenesi e della
coltura di organi in vitro per ottenere sostanze di interesse farmaceutico.
Embriogenesi somatica e semi sintetici. Esempi di miglioramento della
conservabilità e della germinabilità dei semi sintetici. Androgenesi ed utilità delle
piante aploidi. Coltura di embrioni per il salvataggio di embrioni difettosi o immaturi.
Colture in vitro come metodo per la conservazione del germoplasma
Riconoscimento delle cellue/ tessuti trasformati in seguito ad un esperimento di
trasformazione. Geni marcatori: sistemi a selezione negativa e positiva. Geni
reporter come alternativa ai geni marcatori.
Agrobacterium tumefaciens. Modalità di infezione in natura ed utilizzo del batterio
per la trasformazione delle piante. Plasmide Ti: T-DNA e regione vir. Modalità di
trasferimento del T-DNA alla cellula vegetale durante l'infezione. Vettori disarmati.
Sistema binario o con vettore cointegrato per il trasferimento dei geni di interesse
nella piante. Virus vegetali per la trasformazione delle piante.
Metodi di trasformazione che non utilizzano vettori: gene gun, microiniezione,
elettroporazione, assunzione diretta di DNA. Trasformazione cloroplastica.
Costrutti di trasformazione. Geni Promotori. Incognite degli esperimenti di
trasformazione.
Piante transgeniche: il pomodoro "Flavr Savr", primo frutto GM brevettato con
controllo della maturazione. Etilene: funzioni e biosintesi.Etilene nel controlo della
maturazione del frutto. Piante ingegnerizzate per il controllo dei livelli di etilene.
Piante ingegnerizzate per contenuto e composizione di acidi grassi ed amido.
Patata Amflora.
Proteine di riserva dei semi di cereali e legumi: struttura e regolazione della sintesi.
Qualità nutrizionale delle proteine di riserva dei semi. Miglioramento della qualità
proteica: tecniche classiche ed ingegneria genetica. Proteine e panificazione.
Golden Rice, organismo ingegnerizzato per un'intera via metabolica. Tentativi di
miglioramento del contenuto di elementi in tracce. Golden Potato. Purple tomato e
pomodoro sunblack: GM versus incroci tradizionali.
Vaccini eduli: situazione attuale e prospettive future. Piante GM tolleranti agli
erbicidi e piante GM resistenti agli insetti. Vantaggi,limiti ed impatto ecologico di
queste piante.
Metaboliti secondari delle piante: sostanze tossiche che proteggono le piante.
Manipolazione delle piante per ottenere piante con minor contenuto di sostanze
tossiche ed adatte al consumo umano o animale.
Soia e melo:esempi di come l'ingegneria genetica possa essere usata per
abbassare il potenziale allergenico di una pianta.
Piante migliorate per la tolleranza allo stress salino.Utilità della trasformazione tipo
cellulare-specifica. Piante migliorate per la tolleranza allo stress idrico.
Sicurezza delle piante GM: uso del promotore CaMV 35S. Impatto delle piante GM
su salute umana ed animale e sull'ambiente. Confronto tra principio di sostanziale
equivalenza e principio di precauzione nelle valutazione della sicurezza di piante
GM. Piante GM: regolamentazione in Europa ed in Italia. Esempi di autorizzazione
per commercializzazione e/o coltivazione.
Problemi ecologici connessi all'introduzione di piante GM nell'ambiente. Invasività
delle piante GM e vantaggi della trasformazione cloroplastica. Tossine Bt e piante
Bt: situazione a circa un secolo dall'isolamento delle tossine Bt.
Testi consigliati
Illustrazione di
eventuali attività di
laboratorio e/o
esercitazioni
Modalità di
svolgimento delle
prove d’esame
Propedeuticità
Conoscenze richieste
Le esperienze di laboratorio sono basate su alcuni degli argomenti
trattatti nelle lezioni frontali
Relazione finale su una delle esperienze di laboratorio ed esame orale
Botanica Biochimica Fisiologia Vegetale
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