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Oggetto:
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Principi di genetica

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PRINCIPLES OF GENETICS

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Anno accademico 2018/2019

Codice dell'attività didattica
AGR0331
Docente
Prof. Ezio PORTIS (Affidamento interno)
Corso di studi
[001703] TECNOLOGIE ALIMENTARI
Anno
1° anno
Tipologia
B - Caratterizzante
Crediti/Valenza
6
SSD dell'attività didattica
AGR/07 - genetica agraria
Modalità di erogazione
Convenzionale
Lingua di insegnamento
Italiano
Modalità di frequenza
Facoltativa
Tipologia d'esame
Scritto
Prerequisiti
Nessuno / None
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Sommario insegnamento

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Obiettivi formativi

I contenuti dell'insegnamento rientrano nell'area di apprendimento della formazione e degli strumenti di base e nell'area di apprendimento "Qualità e sicurezza". L'insegnamento 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.

 

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. 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

Conoscenza e capacità di comprensione

Al termine dell'insegnamento lo studente sarà in grado di:

- descrivere i principi della genetica di base;

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

- descrivere l'organizzazione del materiale genetico cromosomico ed extracromosomico;

- riconoscere i fattori che determinano l'eredità dei caratteri qualitativi e quantitativi (eredità poligenica) e la loro interazione con i fattori ambientali.

 

Capacità di applicare conoscenza e comprensione

Al termine dell'insegnamento lo studente sarà in grado di:

- descrivere le principali tecniche di analisi molecolare del genoma e la loro applicazione in studi di genetica di base, caratterizzazione e conservazione della biodiversità, costruzione di mappe genetico-molecolari;

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

- utilizzare la terminologia tecnico-scientifica specifica in modo adeguato;

- utilizzare le conoscenze acquisite per l'approfondimento autonomo di aspetti relativi al campo specifico al quale lo studente si dedicherà nell'ambito dell'attività professionale.

 

Knowledge and understanding skills

At the end of the course, the student will be able to:

- describe the basic principles of genetic;

- identify the genetic and molecular mechanisms underlying the hereditary transmission of traits;

- describe the chromosomal and extra-chromosomal organization;

- recognize the factors that determine qualitative and quantitative (polygenic) traits inheritance and their interaction with environmental factors.

 

Ability to apply knowledge and understanding

At the end of the course, the student will be able to:

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

- identify the appropriate analytical techniques for the molecular identification and traceability of food products and for the detection of GMO-derived products.

- use the appropriate technical-scientific terminology;

- use the knowledge gained for the in-depth study of aspects related to the specific field to which the student will devote himself / herself to the profession.

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Modalità di insegnamento

 

L'insegnamento consiste di 48 ore di lezione frontale e 12 ore di esercitazioni in aula. Per le lezioni frontali il docente si avvale di presentazioni e slide che sono a disposizione degli studenti alla pagina internet del corso  sulla piattaforma Campusnet. 

The course consists of 48 hours of lectures and 12 hours of practical exercises. Lesson presentations are available to students before each lecture at the web page of the course on Campusnet.

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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 dell'insegnamento e, successivamente, attraverso lo svolgimento di esercizi riassuntivi atti a verificare la capacità di comprensione degli argomenti trattati.

L'esame finale (della durata di un'ora e 45 minuti)  sarà scritto e composto da:

  • 27 esercizi/domande a risposta multipla, del valore di 1 punto ciascuna, per un totale di 27 punti;
  • due domande a risposta aperta, del valore di 2 punti ciascuna, per un totale di 4 punti.

Le risposte errate non comporteranno nessuna penalizzazione di punti.

 

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.

The final exam (one hour and 45 minutes) will be written, it will cover the entire program and will include:

  • 27 multiple-choice questions/exercises each of them is worth 1 point, for a total of 27 points;
  • two open-ended questions, each of them is worth 2 point for a total of 4 points.

Wrong answers will not provide any penalty.

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Attività di supporto

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Programma

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; le nuove tecnologie emergenti: cisgenesi, transgrafting ed editing genomico; 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.

 

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; emerging new technologies: cisgenesi, transgrafting and genom editing; 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 l'insegnamento 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

- RUSSELL, WOLFE, HERTZ, STARR, McMILLAN. Genetica Agraria, EdiSES

Verrà fornito dal docente il materiale didattico presentato a lezione, inerente gli argomenti trattati a lezione e durante le esercitazioni pratiche. Presentazioni e slide saranno a disposizione degli studenti nella pagina internet dell'insegnamento sulla piattaforma Campusnet

 

- 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

- RUSSELL, WOLFE, HERTZ, STARR, McMILLAN. Genetica Agraria, EdiSES

Lesson presentations will be available to students before each lecture at the web page of the course on  Campusnet



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Ultimo aggiornamento: 02/07/2018 14:03
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