Descrizione dei genomi di piante arboree e analisi filogenetica. Fisiologia e regolazione genica degli stress biotici ed abiotici in piante arboree. Il network genico regolante lo sviluppo e la produzione: vigore e ramificazione dell’albero, cambiamento di fase, alternanza di produzione dei frutti, induzione fiorale, sviluppo e maturazione del frutto del frutto, controllo del frutto in post-raccolta.
Il network genetico che controlla l’interazione della pianta con i fattori ambientali biotici ed abiotici: a) fotorecettori e regolazione della sindrome di fuga dall’ombra, cambiamenti di fase, e risposte fotoperiodiche e ritmiche; b) recettori della temperatura e risposte adattative alle alte e basse temperature, vernalizzazione e sviluppo fiorale e fruttificazione; c) il sistema di percezione del flooding e le risposte adattative delle piante; d) sensori per l’acqua e dei composti minerali regolanti la nutrizione della pianta e la sintesi dei metaboliti secondari; e) sistemi di comunicazione tra le piante (anche interazione nesto-portinnesto) e gli altri organismi; f) regolazione genica ospite/parassita-predatori: il caso di Erwinia amylovora (Fire blight, Pseudomona spp; Venturia, eccetera).
Il frutto e la foglia come bio-fabbrica di metaboliti strutturali e secondari. Regolazione genetica ed epigenetica della sintesi e del catabolismo dei metaboliti secondari, il caso di mutanti di melo e vite. Impiego della bioinformatica per l'individuazione e l'isolamento di alleli funzionali di geni ortologhi, di small-RNA, e analisi dello stato di metilazione delle regioni di regolazione genica con importante funzione nei processi biologici rilevanti.
Cenni di isolamento, clonaggio, sequenziamento di geni e loro impiego in costrutti per programmi di miglioramento biotecnologico. Tecniche di trasformazione per piante arboree. Tecniche innovative per lo studio dell'espressione genica e dell’epigenetica.
Impiego dei marcatori molecolari per la selezione assistita ed il miglioramento genetico. Esempi di transgenosi in piante arboree. Le esperienze di transgenosi nelle piante arboree da frutto.
I settori di intervento biotecnologico ed il miglioramento genetico delle principali specie arboree da frutto.
Le esercitazioni si svolgeranno nel Laboratorio di eco-fisiologia molecolare della piante arboree e delle colture in vitro (stanza 232-234) e saranno dedicati 2 CFU (16 hrs).
Le esercitazioni avverranno con lezioni svolte in laboratorio per l'acquisizione completa delle diverse tecnologie e riguarderanno: estrazione degli acidi nucleici, purificazione e valutazione quanti-qualitativa; analisi filogenetica della diversità extra ed intra-specie tramite l'impiego di marcatori molecolari random (AFLP, SSR, EST, ecc), o marcatori molecolari HRM e ARMS per l'analisi dei marcatori SNPs; analisi dell'espressione dei geni di tipo semi-quantitativa e quantitativa; analisi dell'espressione degli alleli; analisi epigenetiche delle piante clonate per la verifica della stabilità genetica tramite l'impiego di sistemi random, quali M-SAP; analisi della regolazione epigenetica dell'espressione dei singoli geni con EpiHRMAssay test. Infine saranno fatti cenni sui sistemi di indagine ad alta densità del trascrittoma e del genoma ed i relativi sistemi di elaborazione bioinformatica.
Pertanto è previsto anche, di volta in volta, di accompagnare le lezioni di laboratorio con lezioni bionformatiche attinenti gli argomenti specifici (identificazione dei siti conservati in geni paraloghi ed ortologhi e loro funzione biologica).

Biodiversity, Chapman & Hall, London, 1988
G. Valle, M. Helmer Citterich, M. Attimonelli, G. Pesole., Introduzione alla Bioinformatica, Zanichelli, 2003
LITZ R.E., BIOTECHNOLOGY OF FRUIT AND NUT CROPS., CABI PUBLISHING, 2004
Articoli e materiale didattico forniti direttamente dal docente