| Forest genetics and Biotechnology |
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Codice
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17697 |
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Lingua
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ITA |
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Tipo di attestato
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Attestato di profitto |
| Modulo: Forest biotechnology
(obiettivi)
AIMS
The course will introduce students to principles and experimental approaches, continuously evolving, of plant biotechnology. This course is intended to strengthen basic knowledge on plant biotechnology applied to forest trees (green biotechnologies, categories of biotech processes and products, model plants, plant tissue culture, recombinant methods, molecular tools), by offering a framework to approach current scientific problems (i.e. the use of transgenic trees) and also provide a basis for specialized studies in the field of in vitro clonal propagation, tree breeding and functional genomics. In the laboratory classes, students will perform some of the techniques currently used to obtain micro-propagated plants, callus cultures, and protoplasts of forest species, and to detect genetic variation. The key concepts of the course will be integrated in a series of case studies, and students will enhance their ability to apply them to novel situations in problem-solving sessions, especially devoted to the Mediterranean region.
EXPECTED LEARNING RESULTS
Knowledge and understanding: at the end of the course students will have a thorough knowledge of the basic principles of forest biotechnology and of the modern techniques to obtain technological products (in vitro material characterized by clonal fidelity or somaclonal variants, secondary metabolites, transgenic and cisgenic trees, molecular tools for the study of genetic variability). Finally, they will have gained the ability to understand the potential use of biotech trees in order to increase the productivity of forest plantations also in disadvantaged environments (biotic and abiotic stress) or to use biotech trees for the recovery of barren lands (salinity, pollution);
Applying knowledge and understanding: students will be encouraged to take advantage of the knowledge acquired during the course and during laboratory practice in order to apply them to specific issues such as, for example, the propagation of ameliorated genotypes or somaclonal variants resistant to biotic or abiotic stress or characterized by high wood productivity, as well as the conservation of endangered species or provenances;
Making judgements: Students will be able to interpret and discuss scientific papers presented during class and be able to identify in them the highlights and key points;
Communication skills: during the lessons it will be stimulated students' ability to think and discuss about the topics covered as well as the comparison of opinions to develop their communication skills. These skills will then be tested in the examination;
Learning skills: students will be able to expose and develop scientific issues related to the course. The active involvement of students through oral classroom discussions and experiences in the laboratory practices, will develop that skill.
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Lingua
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ENG |
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Tipo di attestato
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Attestato di profitto |
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Crediti
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6
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Settore scientifico disciplinare
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AGR/05
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Ore Aula
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48
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Attività formativa
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Attività formative caratterizzanti
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Canale Unico
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Docente
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KUZMINSKY Elena
(programma)
The class and lab. activities lectures will be focused on the following groups of topics/abilities.
- General introduction to plant biotechnology: history, global significance of modern plant biotechnology, biotech trees;
- Model plants for tree species: the need of a model plant for tree species;
- Vegetative propagation and tissue culture (tree cloning, micropropagation, cryopreservation, callus culture, haploid plants, protoplast isolation, production of secondary metabolites);
- General introduction to the genetically modified trees; Methods of genetic transformation of forest trees (Agrobacterium, biolistic, and electroporation)
- Applications of recombinant DNA technology for the improvement of forest trees
- General introduction to the Omics sciences (genomics, proteomics and metabolomics)
- Sequencing of tree species (history and main methodologies), Next generation sequencing
- Molecular markers history, molecular markers currently used in plant biotechnology
- Marker Assisted Selection
(testi)
1. Plant Cell Culture, essential methods (2010). Edited by M.R. Davey and P. Anthony. Wiley-Blackwell.
2. Tree biotechnology (2014). Edited by K. G. Ramawat, J. M. Mérillon, M. R. Ahuja. CRC Press.
3. Plant Biotechnology and Agriculture: Prospects for the 21st Century (2012). Edited by Altman A and Hasegawa PM. Accademic Press.
4. Plants, genes, and Crop Biotechnology (2003). Edited by M.J. Chrispeels & D.E. Sadava. Jones and Bartlett publishers.
Non-attending students are encouraged to contact the teacher for information about the program, teaching materials, and how to evaluate the benefit.
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Date di inizio e termine delle attività didattiche
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Dal 28/09/2020 al 15/01/2021 |
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Modalità di erogazione
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Tradizionale
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Modalità di frequenza
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Non obbligatoria
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Metodi di valutazione
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Prova orale
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| Modulo: Forest genetics
(obiettivi)
OBIETTIVI
Fornire allo studente conoscenze sulla natura, modificazione, funzione e trasmissione dell'informazione genetica negli organismi viventi, con particolare riferimento agli alberi forestali. Far conoscere allo studente le principali metodologie per lo studio della variabilità genetica nelle specie forestali ed il suo utilizzo nel miglioramento genetico.
RISULTATI ATTESI
Dopo aver completato il corso, gli studenti devono dimostrare di: 1) aver acquisito gli strumenti per l'analisi della trasmissione e della ricombinazione dei caratteri ereditari; 2) essere in grado di interpretare i risultati di incroci genetici; 3) aver acquisito conoscenze sui meccanismi molecolari della regolazione genica negli alberi forestali; 4) aver acquisito i principi e i metodi per lo studio della variabilità genetica degli alberi forestali; 5) essere in grado di analizzare gli effetti dell'inbreeding e dei fattori evolutivi sulla struttura genetica delle popolazioni naturali di specie forestali; 6) aver acquisito i principi e metodi per lo studio ed analisi dei caratteri quantitativi nelle specie forestali; 7) aver acquisito conoscenze sui principi di base del miglioramento genetico degli alberi forestali.
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Lingua
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ENG |
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Tipo di attestato
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Attestato di profitto |
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Crediti
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6
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Settore scientifico disciplinare
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AGR/07
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Ore Aula
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48
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Attività formativa
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Attività formative caratterizzanti
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Canale Unico
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Docente
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CIAFFI Mario
(programma)
FOREST GENETICS
Il corso è organizzato in quattro sezioni principali:
1) richiami sui principi di genetica di base (genetica mendeliana e molecolare);
2) genetica di popolazioni;
3) genetica quantitativa;
4) principi di base del miglioramento genetico degli alberi forestali.
1) RICHIAMI SUI PRINCIPI DI GENETICA DI BASE
a) Genetica mendeliana
- Principi Mendeliani
Incroci monoibridi: i principi della dominanza e segregazione; incroci diibridi: il principio dell'assortimento indipendente.
- Estensione dei principi Mendeliani: dominanza parziale, codominanza, alleli multipli, epistasia, associazione, pleiotropia.
b) Genetica molecolare e citogenetica
- Struttura degli acidi nucleici: DNA e RNA.
- Il dogma centrale della biologia molecolare: replicazione, trascrizione e traduzione, il codice genetico.
- Struttura e regolazione genica.
- L'organizzazione del DNA nei cromosomi, mitosi e meiosi, teoria cromosomica dell'eredità,
- Genomica.
- Mutazioni.
- Poliploidia.
- Cause e tipi di variabilità nei popolamenti forestali.
2) GENETICA DI POPOLAZIONI
- Struttura genetica delle popolazioni: frequenze alleliche e genotipiche.
- La legge dell'equilibrio di Hardy-Weinberg: assunzione e previsioni della legge; implicazioni della legge nelle popolazioni naturali.
- Sistemi di accoppiamento e inbreeding: influenza dell'inbreeding sulle frequenze genotipiche, coefficiente di inbreeding, depressione da inbreeding negli
alberi forestali.
- Effetto dei fattori evolutivi (mutazione, migrazione, selezione e deriva genetica) sulla struttura genetica delle popolazioni degli alberi forestali.
3) GENETICA QUANTITATIVA
- Caratteristiche dei caratteri quantitativi.
- Analisi dell'entità e distribuzione della variabilità fenotipica per un carattere quantitativo; principi di statistica di base: campioni e popolazioni, distribuzioni di frequenza, media, varianza e deviazione standard, correlazione e analisi di regressione.
- Stima del contributo relativo degli effetti ambientali e genetici sulla variabilità fenotipica osservata: ereditabilità e sua stima nelle specie forestali.
- Stima del valore genotipico dei fenotipi parentali mediante analisi della progenie: valore riproduttivo e clonale; attitudine combinatoria generale e
specifica.
- Guadagno genetico o progresso genetico in un programma di miglioramento: guadagno genetico realizzato o stimato sulla base della teoria della genetica
quantitativa; guadagno genetico clonale e riproduttivo.
- Correlazioni genetiche: correlazioni tra due distinti caratteri, correlazione tra lo stesso carattere espresso a differenti età o fasi di sviluppo (correlazione
tra la fase giovanile ed adulta); correlazione tra lo stesso carattere rilevato in differenti ambienti (interazione genotipo x ambiente).
4) PRINCIPI DI BASE DEL MIGLIORAMENTO GENETICO DEGLI ALBERI FORESTALI
- Linee guida e principi per il miglioramento dei popolamenti forestali che si rinnovano naturalmente.
- Scopi e struttura dei programmi di miglioramento degli alberi forestali.
- Principali attività e tipi di popolazioni in un ciclo di un programma di miglioramento genetico degli alberi forestali.
- Caratteristiche dei diversi tipi di popolazioni: popolazione di base, popolazione selezionata, popolazione riproduttiva, popolazione esterna.
- Popolazione di propagazione: arboreti da seme clonali e arboreti da semi ottenuti mediante semenzali.
- Obiettivi e funzione dei test genetici e loro importanza nelle fasi di un programma di miglioramento genetico.
(testi)
Appunti dalle lezioni e diapositive del corso fornite dal docente;
Libro di testo: Forest Genetics (2009), Editors: White T.L., Adams W.T., Neale D.B. ISBN 9781845932855.
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Date di inizio e termine delle attività didattiche
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Dal 28/09/2020 al 15/01/2021 |
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Modalità di erogazione
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Tradizionale
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Modalità di frequenza
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Non obbligatoria
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Metodi di valutazione
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Prova orale
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