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Oggetto:
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Genetica forestale

Oggetto:

FOREST GENETICS

Oggetto:

Anno accademico 2021/2022

Codice attività didattica
AGR0096
Docente
Prof. Andrea Moglia (Affidamento interno)
Corso di studio
[001711] SCIENZE FORESTALI E AMBIENTALI
Anno
1° anno
Periodo
Secondo semestre
Tipologia
A - Di base
Crediti/Valenza
6
SSD attività didattica
AGR/07 - genetica agraria
Erogazione
Mista/Blended
Lingua
Italiano
Frequenza
Facoltativa
Tipologia esame
Scritto
Prerequisiti

Conoscenze di base di biologia (struttura degli acidi nucleici, ciclo e divisione cellulare, sistemi riproduttivi delle piante)


Basic knowledge on biology (nucleic acid structure, cellular cycle and division, reproductive systems of plants)

Oggetto:

Sommario insegnamento

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Obiettivi formativi

L'insegnamento contribuisce alla realizzazione degli obiettivi formativi del corso di studi in Scienze Forestali e Ambientali fornendo conoscenze di base indispensabili per la comprensione dei meccanismi di trasmissione dei caratteri ereditari e sulle principali tecniche, di tipo sia tradizionale che biotecnologico, finalizzate al miglioramento genetico delle specie di interesse forestale, nonché relative alle problematiche legate alla valutazione e salvaguardia delle risorse genetiche forestali.

 

The course contributes to the teaching objectives of the degree program in Forestry and Environmental Sciences providing essential basic knowledge for understanding  the principles of genetic transmission of traits as well as on the most important techniques, both traditional and innovative, aimed at breeding of forest tree plants. Emphasis is also given to aspects linked with evaluation and preservation of forest genetic resources.

Oggetto:

Risultati dell'apprendimento attesi

CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE

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

-conoscere la struttura, l'organizzazione e l'espressione del genoma;

-descrivere la 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 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 tipo sia tradizionale che biotecnologico, finalizzate al miglioramento genetico delle specie di interesse forestale

-analizzare le problematiche legate alla valutazione e salvaguardia della biodiversità agroforestale.

-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.

 AUTONOMIA DI GIUDIZIO

Acquisizione di autonomia di giudizio in merito a potenzialità e rischi legati al miglioramento genetico, convenzionale e biotecnologico, delle specie di interesse forestale

 ABILITÀ COMUNICATIVE

L'insegnamento si pone come risultato quello di permettere allo studente di essere in grado di comunicare tramite l’utilizzo di una corretta terminologia le conoscenze di base ed applicative acquisite.

 CAPACITÀ DI APPRENDIMENTO

L'insegnamento ha come obiettivo quello di aiutare gli studenti a distinguere l'efficacia e la veridicità delle fonti, a reperire e comprendere le informazioni anche mediante articoli scientifici, stimolandone la discussione critica.

 

KNOWLEDGE AND UNDERSTANDING

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

-know the structure, organization and expression of the genome;

-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 traits inheritance and their interaction with environmental factors.

APPLYING KNOWLEDGE AND UNDERSTANDING

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

-describe the main molecular techniques, both traditional and biotechnological, aimed at genetic improvement of forest plants

-analyze the problems related to the evaluation and preservation of biodiversity.

-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.

MAKING JUDGEMENTS

Acquisition of judgment autonomy concerning potentiality and risks linked to conventional and biotechnological breeding of forest plants

COMMUNICATION SKILLS

The course will allow students to understand both general and most innovative genetic concepts and to be able to communicate using a correct terminology

LEARNING SKILLS

The aim of the course is to help students distinguish the efficacy and truthfulness of sources, find and understand information even through scientific articles, stimulating critical discussion.

Oggetto:

Programma

AREA SELVICOLTURALE

-Gli acidi nucleici. La struttura chimica degli acidi nucleici. Replicazione del DNA. Tipologie di RNA e trascrizione. Il codice genetico e la sintesi delle proteine. Regolazione dell’espressione genica.

-Organizzazione del materiale ereditario. Struttura dei cromosomi. Il ciclo cellulare e i processi di divisione cellulare: mitosi e meiosi. Organizzazione genetica dei genomi extra-nucleari: genoma plastidiale e mitocondriale.

-La teoria cromosomica dell’eredità e le leggi di Mendel. Dominanza, recessività, segregazione e assortimento indipendente. Autofecondazione e progresso verso l'omozigosi. Estensioni all’eredità mendeliana: dominanza incompleta, interazioni tra geni, allelia multipla. Caratteri legati al sesso.

-Associazione. 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.

-Mutazioni. Mutazioni geniche, cromosomiche e genomiche. Mutagenesi e agenti mutageni. Importanza in campo forestale.

-Metodi di riproduzione e propagazione delle piante.  Riproduzione vegetativa, anfimissia e apomissia. Dioicismo e monoicismo. Determinazione monogenica e cromosomica del sesso. Incompatibilità e maschiosterilità. Autogamia ed allogamia. Condizioni che favoriscono l'allogamia, con particolare riferimento alle specie di interesse forestale.

-Eredità dei caratteri quantitativi. Effetto dell'ambiente e concetto di additività. Ereditabilità dei caratteri quantitativi. Risposta alla selezione e progresso genetico.

-Genetica di popolazioni. Frequenze genotipiche e geniche. La legge di Hardy-Weinberg e i fattori che ne alterano l'equilibrio. Polimorfismo bilanciato e  deriva genetica. Inbreeding ed eterosi.

-Marcatori genetici. Definizione e classificazione dei marcatori genetici.  Tipologie, esempi ed applicazioni di marcatori molecolari.

-Biodiversità. Definizione e importanza della biodiversità. Sistemi per la salvaguardia della biodiversità (metodi in situ, ex situ, in horto e integrati).

-Miglioramento genetico forestale. Impostazione di un programma di breeding. Aspetti peculiari del miglioramento genetico forestale. Selezione inter ed intra-ecotipica. Gli arboreti da seme. Definizioni di regioni di provenienza e classificazione del materiale forestale di propagazione.

-Colture in vitro. Procedure per allestimento di colture in vitro. Organogenesi ed embriogenesi somatica. Applicazioni delle colture in vitro.

-Ingegneria genetica. Definizione degli organismi geneticamente modificati. Principali metodologie per l’ottenimento di piante GM. Stato delle coltivazioni OGM a livello globale. Potenzialità in campo forestale. Rischi legati al rilascio di OGM nell'ambiente

 

SYLVICULTURE AREA

-Structure of nucleic acids. Structure, function and DNA replication. Types of RNA. Genetic code and synthesis of proteins. Gene expression control.

-Organization of genetic material. Structure of chromosomes. Cell cycle. Cell division: mitosis and meiosis. Extra-nuclear genomes.

-Mendelian inheritance. Dominance, recessiveness, segregation and independent assortment. Self-pollination and increase of homozygosity. Exceptions to Mendel's Laws.

-Linkage analysis. Concept of linkage analyses, crossing over and recombination of linked genes. Chromosomal mapping of associated genes through two-point and three-point tests, genetic maps construction, interference and coincidence.

-Mutations. Genomic mutations, chromosomal mutations and point mutations. Mutagenesis with special regards to forest species.

-Reproduction systems. Apomixis, amphimixis and vegetative propagation. Sex determination, monogenic and chromosomal control. Self-incompatibility and male sterility. Autogamy and allogamy. Ecological and evaluative importance.

Quantitative traits inheritance. Effect of the environment. Additive effect of alleles. Heritability. Genetic gain and response to selection

-Population genetics. Genotypic and allelic frequencies. Hardy-Weinberg principle and factors of disequilibrium. Balancing selection and genetic drift. Inbreeding and Heterosis.

-Genetic markers. Definition and classification of genetic markers. Types and application of molecular markers.

-Biodiversity. Biodiversity among and within ecosystems, species and individuals. Genetic variability and genetic resources preservation. Methods ex situ, in situ, in horto and integrated.

-Tree breeding. Specific aspects of forest tree breeding. Selection within and between ecotypes. Seed orchards. Region of provenance and classification of forest reproductive material

-In vitro culture. Methods for in vitro culture.  Organogenesis and somatic embriogenesis. Applications of in vitro cultures.

-Genetic engineering. Methods for production of genetically modified organisms. Global status of GM crops. Risks linked to the release of GMO. Perspectives in forestry.

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Modalità di insegnamento

Il corso consiste di 48 ore di lezione e 12 di esercitazioni. Queste ultime vengono svolte in aula e consistono nella verifica della comprensione degli argomenti trattati a lezione, mediante la soluzione di esercizi e problemi pratici. Le lezioni frontali si avvalgono  di presentazioni in PowerPoint, che sono a disposizione degli studenti sulla pagina Moodle del corso.

Le modalità didattiche potranno variare in relazione alle condizioni operative conseguenti all'emergenza sanitaria. In ogni caso le lezioni verranno rese disponibili in forma di audiovideo (diapositive dotate di commento vocale) in streaming sulla piattaforma Moodle. 

The course consists of 48 hours of lectures and 12 hours devoted to practical activities, carried on in classroom and concerning the solution of exercises. Lectures are facilitated by the use of slides, that are available for students at the Moodle page of the course.

Please note that teaching methods may vary due to sanitary emergency. In any case, lessons will be available in the form of audio video (slides with vocal commentary) in streaming on the Moodle platform.

Oggetto:

Modalità di verifica dell'apprendimento

Svolgimento di esercizi da parte degli studenti, sotto la supervisione del docente, inerenti la parte di programma svolta fino ad allora. Riproposizione di argomenti risultati di difficile comprensione alla maggior parte degli studenti. Svolgimento di prove di simulazione del test finale, senza valore per la valutazione ma utili agli studenti per verificare il proprio livello di preparazione.

L'esame finale (della durata di un'ora e 15 minuti) sarà scritto e composto da:

-25 esercizi/domande a risposta multipla, del valore di 1 punto ciascuna, per un totale di 25 punti;

-2 domande a risposta aperta, del valore di 3 punti ciascuna, per un totale di 6 punti.

Le risposte errate non comporteranno penalizzazione di punti

 

Execution, of exercises on parts of program already carried out by students, under the control of the lecturer. Repetition of topics non properly understood by the majority of students. Simulation of the final test is performed, without effect on final evaluation but useful for student to estimate the own learning degree.

The final exam is a written exam composed of 2 open-ended questions (for a total of 6 points) and 25 multiple-choice questions (for a total of 25 points) that covers the whole program carried out. The final score will be given by the sum of the partial scores. The duration of the written test is 1 hour and 15 minutes.

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Attività di supporto

Non sono previste attività di supporto

No support activities are proposed

Testi consigliati e bibliografia



Oggetto:
Libro
Titolo:  
Genetica agraria
Anno pubblicazione:  
2011
Editore:  
Patron
Autore:  
Franco Lorenzetti,Salvatore Ceccarelli,Daniele Rosellini, Fabio Veronesi
Obbligatorio:  
No
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È consigliato l'utilizzo del seguente materiale per approfondimenti e integrazioni:

  • Barcaccia G., Falcinelli M. Genetica e genomica. Vol. I, II, III (cap. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 9, 10, 11, 12, 16, 17, 19). Liguori Editore, Napoli.

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.

 

Suggested bibliography for integration:

  • Barcaccia G., Falcinelli M. Genetica e genomica. Vol. I, II, III (cap. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 9, 10, 11, 12, 16, 17, 19). Liguori Editore, Napoli.

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



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Note

Le modalità di svolgimento dell'attività didattica potranno subire variazioni in base alle limitazioni imposte dalla crisi sanitaria in corso. In ogni caso è assicurata la modalità a distanza per tutto l'anno accademico.

 

The taching activity may undergo changes depending on the situation COVID19. The e-learning model system is guarantee for the whole year.

Registrazione
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    Ultimo aggiornamento: 24/09/2021 14:22