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Oggetto:
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Principi di genetica (Anno Accademico 2014/2015)

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APPLIED GENETICS TO FOOD PRODUCTION

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Anno accademico 2014/2015

Codice dell'attività didattica
AGR0331
Docente
Prof. Ezio PORTIS (Affidamento interno)
Corso di studi
[f001-c703] L - Tecnologie alimentari
Anno
2° anno
Tipologia
B - Caratterizzante
Crediti/Valenza
6
SSD dell'attività didattica
AGR/07 - genetica agraria
Modalità di erogazione
Tradizionale
Lingua di insegnamento
Italiano
Modalità di frequenza
Facoltativa
Tipologia d'esame
Scritto ed orale
Prerequisiti
Nessuno / None
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Sommario insegnamento

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Obiettivi formativi

Il corso si propone di far acquisire agli studenti conoscenze di base ed applicative nel campo della genetica degli organismi di interesse agrario ed alimentare, con particolare riferimento alle applicazioni delle principali tecniche di analisi del genoma nella tracciabilità dei prodotti alimentari.

 

Aim of the course is to illustrate the main aspects of the genetics and breeding with emphasis on the mechanisms underlying the reproduction and transmission of characters. Furthermore, the possibilities to apply biotechnologies, including transgenesis, to improve production quality and quantity of food agricultural products will be provided. The main aspects of the plant breeding of the field crops thought the application of Mendelian and Quantitative genetics principles, with particular emphasis to the main techniques of genome analysis and their possible applications in the identification and traceability of food products will be also described

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Risultati dell'apprendimento attesi

Alla fine del corso lo studente avrà acquisito conoscenze relative a:

- meccanismi genetici e molecolari alla base della trasmissione dei caratteri ereditari;

- eredità dei caratteri quantitativi (eredità poligenica) e la loro interazione con i fattori ambientali;

- tecniche di analisi molecolare del genoma e la loro applicazione in studi di caratterizzazione della biodiversità e costruzione di mappe genetico-molecolari;

- possibilità di migliorare la qualità e quantità della produzione delle piante sia mediante programmi di selezione classica e assistita da marcatori molecolari, che mediante interventi biotecnologici;

- tecniche analitiche per l’identificazione e la tracciabilità molecolare dei prodotti alimentari lavorati e/o trasformati e per la rilevazione di prodotti derivanti da OGM.

 

At the end of the course the student will know the following topics:

- genetic basis of reproduction and character transmission;

- chromosomal and extra-chromosomal organization;

- polygenic heritability and environmental interaction;

- molecular techniques for genome analyses and their application for biodiversity study and for molecular map construction;

- main aspects of the plant breeding thought the application the classical methods of breeding and the modern method of breeding through the application of the molecular markers assisted selection (MAS)

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Modalità di verifica dell'apprendimento

L'apprendimento sarà verificato attraverso la periodica discussione con gli studenti delle nozioni teoriche trattate nella prima parte del corso e, successivamente, attraverso lo svolgimento di esercizi riassuntivi atti a verificare la capacità di comprensione degli argomenti trattati.

 

Learning will be assessed, in the first part of the course, through periodical discussion of the theoretical concepts and, subsequently, through practical exercises designed to test the comprehension of the topics covered.

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Programma

I contenuti del corso rientrano nell'area di apprendimento della formazione e degli strumenti di base e nell’area di apprendimento "Qualità e sicurezza"

 

Argomenti trattati (48 ore di lezioni frontali + 12 ore di esercitazioni):

Genetica Mendeliana e teoria cromosomica dell’eredità (8 ore di lezione + 4 ore di esercitazioni): principi di Mendel; ricombinazione di geni indipendenti; interazioni geniche e modelli di segregazione atipici; allelia multipla; caratteri legati al sesso; penetranza ed espressività.

Associazione, scambio e mappe genetiche (8 ore di lezione + 2 ore di esercitazioni): concetti fondamentali; eccezioni dell’assortimento indipendente; crossing over e ricombinazione di geni associati; mappatura cromosomica di geni associati mediante test a due punti e test a tre punti, interferenza e coefficiente di coincidenza; costruzione di mappe genetiche.

Eredità dei caratteri quantitativi (8 ore di lezione + 2 ore di esercitazioni): Valore medio, varianza e deviazione standard; influenza dei fattori ambientali sui caratteri quantitativi; effetti della componente genetica sulla variabilità dei caratteri quantitativi; eredità dei caratteri quantitativi e determinazione del numero dei poligeni; ereditabilità dei caratteri quantitativi, ereditabilità in senso largo e stretto, risposta alla selezione e progresso genetico.

Tracciabilità genetica dei prodotti alimentari (8 ore di lezione): tracciabilità e rintracciabilità convenzionale e genetica degli alimenti lavorati e/o trasformati. Analisi del DNA: rilevazione dei polimorfismi mediante elettroforesi, tecniche di restrizione ed ibridazione, marcatori RFLP, tecnica di amplificazione PCR. Tecniche analitiche per l’identificazione e la tracciabilità dei prodotti di origine animale: tecnica PCR multiplex, tecnica PCR-RFLP, tracciabilità di specie e di razza.  Metodi molecolari per l’identificazione genetica dei frumenti nelle filiere agro-alimentari: isolamento di marcatori diagnostici genoma-specifici e genotipo-specifici.

Marcatori molecolari ed analisi genomica (8 ore di lezione + 2 ore di esercitazioni): DNA fingerprinting, marcatori microsatelliti, marcatori AFLP, definizione e classificazione dei marcatori molecolari. Utilizzo dei marcatori molecolari: identificazione varietale, studi di filogenesi, sviluppo di mappe genetico-molecolari, individuazione di regioni codificanti per caratteri di interesse agronomico ed applicazione della selezione assistita da marcatori molecolari (MAS: marker assisted selection). DNA barcoding: criteri per la scelta del DNA barcode ideale, potenziali applicazioni per la tracciabilità alimentare.

Trasformazione genetica ed organismi geneticamente modificati (8 ore di lezione + 2 ore di esercitazioni): stato attuale delle coltivazioni transgeniche nel mondo; definizioni di biotecnologie ed aspetti tecnico-scientifici; trasformazione e DNA ricombinate; piante geneticamente modificate (PGM); espressione e regolazione genica del transgene; sistemi di trasformazione nelle piante, Agrobacterium tumefaciens e metodo biolistico; caratteri ingegnerizzabili ed ingegnerizzati nei vegetali, mais BT e golden rice; normative sugli OGM;  metodi di analisi per verificare l’assenza di sementi OGM in mais e soia; metodi di campionamento e preparazione del campione di analisi, estrazione del DNA, analisi qualitativa e quantitativa mediante real time PCR.

 

The class focuses on subject that are configured in the learning context of training and basic concepts and in the learning context of quality and safety

 

Mendel laws and chromosome theory of heredity: Mendel laws, recombination of independent genes, gene interactions and epistasis, multiple alleles and sex-linked characters, penetrance and expressivity

Linkage and genetic maps: basically concept of linkage analyses, crossing over and recombination of linked genes; chromosome mapping with two-point and three-point tests, interference and coincidence, development of genetic maps

Heredity and hereditability of quantitative characters: envinonmetal effects on quantitative traits; determination of the number of poly-genes involved, narrow and broad hereditability, the selection response

Molecular traceability of food products: analytical techniques for identification and traceability of processed foods. DNA analyses: molecular polymorphisms, electrophoresis; restriction and hybridisation-based markers (RFLP); polymerase chain reaction (PCR). PCR multiplex, PCR-RFLP.  Molecular methods for the genetic identification of wheat in foods: isolation of genome-specific and genotype-specific diagnostic markers, procedural aspects and criteria for the genetic identification.

Genomic analysis and molecular markers applications: DNA fingerprinting, microsatellite and AFLP markers, definitions and classification of molecular markers. Applications: varietal identification, phylogeny, molecular maps development, marker assisted selection (MAS). DNA barcoding: application in food traceability, criteria for optimal barcode identification.

Genetic modified organisms (GMO) and transgenic varieties: technical and scientific aspects, transformation and recombinant DNA, genetically modified plants, expression and genetic regulation of the transgene; transformation methods: Agrobacterium tumefaciens and biolistic method; laws; BT maize and golden rice; OGM identification and quantification; Methods of analysis to verify the absence of GM seeds in mais and soybean. Methods of sampling and sample preparation for analysis, DNA extraction, qualitative and quantitative analysis by real time PCR.

Testi consigliati e bibliografia

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I testi base consigliati per il corso sono:

- BARCACCIA G., FALCINELLI M. Genetica e genomica, Volumi I, II e III, Liguori Editore.

- LORENZETTI F., CECCARELLI S., ROSELLINI D., VERONESI F. Genetica Agraria (IV edizione), Pàtron Editore

Verrà fornito dal docente il materiale didattico presentato a lezione, inerente gli argomenti trattati a lezione e durante le esercitazioni pratiche

 

- BARCACCIA G., FALCINELLI M. Genetica e genomica, Volumi I, II e III, Liguori Editore.

- LORENZETTI F., CECCARELLI S., ROSELLINI D., VERONESI F. Genetica Agraria (IV edizione), Pàtron Editore



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Ultimo aggiornamento: 24/03/2015 16:48
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