Forest genetics and Biotechnology |
Codice
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17697 |
Lingua
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ITA |
Tipo di attestato
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Attestato di profitto |
Modulo: Forest biotechnology
(obiettivi)
OBIETTIVI Il corso introdurrà gli studenti ai principi e agli approcci sperimentali, in continua evoluzione, delle biotecnologie vegetali. Il corso si propone di rafforzare le conoscenze di base sulle biotecnologie vegetali applicate agli alberi forestali (biotecnologie verdi, categorie di processi e prodotti biotecnologici, piante modello, colture di tessuti vegetali, metodi ricombinanti, strumenti molecolari), offrendo un quadro per affrontare i problemi scientifici attuali ( cioè l'uso di alberi transgenici) e fornire anche una base per studi specializzati nel campo della propagazione clonale in vitro, del miglioramento genetico degli alberi e della genomica funzionale. Nelle lezioni di laboratorio gli studenti svilupperanno alcune delle tecniche attualmente utilizzate per ottenere piante micropropagate, colture di calli e protoplasti di specie forestali e per rilevare la variazione genetica. I concetti chiave del corso saranno integrati in una serie di casi di studio e gli studenti miglioreranno la loro capacità di applicarli a nuove situazioni in sessioni di problem solving, in particolare dedicate alla regione mediterranea.
RISULTATI DI APPRENDIMENTO ATTESI
Conoscenza e capacità di comprensione: al termine del corso gli studenti avranno una conoscenza approfondita dei principi di base delle biotecnologie forestali e delle moderne tecniche per ottenere prodotti tecnologici (materiale in vitro caratterizzato da fedeltà clonale o varianti somaclonali, metaboliti secondari, materiali transgenici e cisgenici alberi, strumenti molecolari per lo studio della variabilità genetica). Infine, avranno acquisito la capacità di comprendere le potenzialità di utilizzo degli alberi biotech al fine di aumentare la produttività delle piantagioni forestali anche in ambienti svantaggiati (stress biotici e abiotici) o di utilizzare gli alberi biotech per il recupero di terreni aridi (salinità, inquinamento );
Capacità di applicare conoscenza e comprensione: gli studenti saranno incoraggiati a mettere a frutto le conoscenze acquisite durante il corso e durante le esercitazioni di laboratorio al fine di applicarle a problematiche specifiche quali, ad esempio, la propagazione di genotipi migliorati o di varianti somaclonali resistenti a biotiche o abiotiche stressanti o caratterizzati da elevata produttività del legno, nonché la conservazione di specie o provenienze minacciate;
AUTONOMIA DI GIUDIZIO: Gli studenti saranno in grado di interpretare e discutere i lavori scientifici presentati a lezione e di individuarne i punti salienti ei punti salienti;
Abilità comunicative: durante le lezioni sarà stimolata la capacità di riflessione e discussione degli studenti sugli argomenti trattati nonché il confronto di opinioni per sviluppare le proprie capacità comunicative. Queste abilità saranno poi verificate durante l'esame;
Capacità di apprendimento: gli studenti saranno in grado di esporre e sviluppare tematiche scientifiche legate al corso. Il coinvolgimento attivo degli studenti attraverso discussioni orali in aula ed esperienze nelle pratiche di laboratorio, svilupperà tale abilità.
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Lingua
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ENG |
Tipo di attestato
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Attestato di profitto |
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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40
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Ore Esercitazioni
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8
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Attività formativa
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Attività formative caratterizzanti
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Canale Unico
Docente
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KUZMINSKY Elena
(programma)
Le lezioni saranno incentrate sui seguenti gruppi di argomenti/abilità. - Introduzione generale alla biotecnologia vegetale: storia, significato globale della moderna biotecnologia vegetale, alberi biotecnologici; - Piante modello per specie arboree: la necessità di una pianta modello per specie arboree; - Propagazione vegetativa e coltura tissutale (clonazione di alberi, micropropagazione, crioconservazione, coltura del callo, piante aploidi, isolamento di protoplasti, produzione di metaboliti secondari); - Introduzione generale agli alberi geneticamente modificati; Metodi di trasformazione genetica degli alberi forestali (Agrobacterium, biolistico ed elettroporazione) - Applicazioni della tecnologia del DNA ricombinante per il miglioramento degli alberi forestali - Introduzione generale alle scienze omiche (genomica, proteomica e metabolomica) - Sequenziamento delle specie arboree (storia e principali metodologie), Sequenziamento di nuova generazione - Storia dei marcatori molecolari, marcatori molecolari attualmente utilizzati nelle biotecnologie vegetali - Selezione assistita da marcatori
(testi)
1. Colture cellulari vegetali, metodi essenziali (2010). Edito da M.R. Davey e P. Anthony. Wiley-Blackwell. 2. Biotecnologie forestali (2014). Edito da K. G. Ramawat, J. M. Mérillon, M. R. Ahuja. CRC Press. 3. Biotecnologie vegetali e agricoltura: Prospettive per il 21° secolo (2012). Edito da Altman A e Hasegawa PM. Accademic Press.
Gli studenti non frequentanti sono invitati a contattare il docente per informazioni sul programma, sui materiali didattici e su come valutarne il possibile profitto in termini di aumento delle conoscenze.
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Date di inizio e termine delle attività didattiche
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Dal al |
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 |
Tipo di attestato
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Attestato di profitto |
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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44
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Ore Esercitazioni
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4
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Attività formativa
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Attività formative caratterizzanti
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Canale Unico
Docente
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CIAFFI Mario
(programma)
The course is organized into four major sections: 1) summary of basic genetic principles (mendelian and molecular genetics); 2) population genetics; 3) quantitative genetics; 4) basic principles of genetic improvement of forest trees. 1) SUMMARY OF BASIC GENETIC PRINCIPLES a) Mendelian genetics - Mendel's principles Monohybrid crosses: the principles of dominance and segregation; dihybrid crosses: the principle of independent assortment. - Extension of Mendel's principles: partial dominance, codominance, multiple alleles, epistasis, genetic linkage, pleiotropy. b) Molecular genetics and cytogenetics - Structures of DNA and RNA. - The central dogma of molecular biology: replication, transcription and translation, the genetic code. - Gene structure and regulation. - The organization of DNA in chromosomes, mitosis and meiosis, chromosome theory of inheritance. - Genomics. - Mutations. - Polyploidy. CAUSES AND TYPES OF VARIABILITY IN FOREST STANDS. 2) POPULATION GENETICS - Genetic structure of populations: genotype and allele frequencies. - The Hardy-Weinberg equilibrium law: assumption and predictions of the law; implications of the law in natural populations. - Mating systems and inbreeding: influence of inbreeding on genotypic frequencies, inbreeding coefficient, inbreeding depression in forest trees. - Forces that change allele frequency (evolutionary forces): mutation, migration, selection and genetic drift. 3) QUANTITATIVE GENETICS - Characteristics of quantitative traits. - Study of the amount of phenotypic variation for a quantitative trait; statistical tools: samples and populations, frequency distributions, mean, variance and standard deviation, correlation and regression analyses. - Estimating the relative contribution of environmental and genetic effects on the observed phenotypic variability: heritability and its estimation in forest species. - Estimating the genotypic value of parental phenotypes by the analysis of offspring: clonal and breeding values; general combining ability and specific combining ability. - Genetic gain or genetic progress in a tree improvement program: realized gain and predicted gain on the basis of quantitative genetics theory; clonal and breeding genetic gain. - Genetic correlations: genetic correlations between two distinct traits (traits/traits correlations); genetics correlations of the same trait expressed at different ages (juvenile/mature correlations); genetic correlations of the same trait expressed in different environments (genotype x environment interaction). 4) BASIC PRINCIPLES OF GENETIC IMPROVEMENTS OF FOREST TREES - Scope and structure of forest tree improvement programs. - Population types and activities in the breeding cycle of tree improvement programs. - Characteristics of different types of populations: base population, selected population, breeding population, external population. - Propagation population: clonal seed orchards, seedling seed orchards. - Objectives and functions of genetic tests in the breeding cycle of tree improvement programs.
(testi)
Libro di testo: White TL, Adams WT, and Neal DB: Forest genetics CAB International 2007.
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Date di inizio e termine delle attività didattiche
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Dal al |
Modalità di erogazione
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Tradizionale
A distanza
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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 scritta
Prova orale
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