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Oggetto:
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Genetica forestale

Oggetto:

Anno accademico 2011/2012

Codice dell'attività didattica
AGR0096
Docente
Piero BELLETTI (Affidamento interno)
Corso di studi
[f001-c711] L - Scienze forestali e ambientali
Anno
3° anno
Tipologia
A - Di base
Crediti/Valenza
6
SSD dell'attività didattica
AGR/07 - genetica agraria
Oggetto:

Sommario insegnamento

Oggetto:

Obiettivi formativi

Fornire agli studenti conoscenze di base per la comprensione dei meccanismi di trasmissione dei caratteri ereditari e sulle principali tecniche, di tipo dia 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.

ENGLISH VERSION

To provide students with a basic understanding on 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

Rendere gli studenti consapevoli delle potenzialità e dei rischi legati alla manipolazione genetica degli organismi vegetali, nonché dell’importanza della conservazione della variabilità genetica.

ENGLISH VERSION

To give students knowledge useful to critically evaluate potentiality and risks linked to genetic manipulation of plants, and stimulate awareness for the conservation and sustainable use of plant genetic resources in agriculture.

Oggetto:

Programma

L’origine della vita: evoluzione chimica ed evoluzione biologica. L’evoluzione: lotta per la sopravvivenza e selezione dei più adatti. Concetto di specie. Modalità di speciazione. Meccanismi di isolamento. Origine della variabilità genetica.

Cenni sull’evoluzione delle teorie relative alla trasmissione dei caratteri ereditari. L’individuazione del materiale ereditario. La struttura chimica degli acidi nucleici. Il DNA. La replicazione del DNA. Vari tipi di RNA. Il codice genetico e la sintesi delle proteine. La maturazione dell’RNA messaggero. Regolazione della sintesi proteica.

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

Le leggi di Mendel. Geni e alleli. Omozigosi ed eterozigosi. Dominanza, recessività e segregazione. Segregazione indipendente. Autofecondazione e progresso verso l’omozigosi. Allelia multipla. Autoincompatibilità gametofitica. Associazione e ricombinazione. Frequenza di ricombinazione e mappe genetiche.

Determinazione del sesso: ambientale, monogenica, cromosomica. Sistemi XO, XY, WZ. Eredità dei caratteri legati al sesso. Eredità extracromosomica: effetto materno, eredità plastidiale e citoplasmatica.

Eredità dei caratteri quantitativi. Effetto dell’ambiente e concetto di additività. Segregazione trasgressiva. Scomposizione della variabilità fenotipica. Ereditabilità. Progresso genetico e risposta alla selezione.

Genetica di popolazioni. Frequenze genotipiche e geniche. La legge di Hardy-Weinberg e i fattori che ne alterano l’equilibrio. Polimorfismo bilanciato e carico genetico. La deriva genetica.

Mutazioni spontanee e indotte. Mutazioni genomiche euploidi e aneuploidi: aploidi e poliploidi. Importanza in campo forestale. Mutazioni geniche. Mutazioni cromosomiche. Mutagenesi e agenti mutageni.

Autogamia ed allogamia. Condizioni che favoriscono l’allogamia, con particolare riferimento alle specie di interesse forestale. Biodiversità ed adattabilità. Biodiversità a livello di ecosistema, di specie e di gene. Lo studio della variabilità genetica mediante l'uso di marcatori. Caratteristiche del marcatore ideale.

La variabilità genetica e la conservazione del germoplasma. Metodi in situ ed ex situ. La conservazione dei semi nel breve e nel lungo periodo. Semi recalcitranti. La Direttiva UE 105/1999 e il D.Leg 386 del 10/11/2003. Le Regioni di Provenienza e i Boschi da Seme.

Obiettivi e strategie del miglioramento genetico. Impostazione di un programma di breeding. Aspetti peculiari del miglioramento genetico forestale. La selezione. Aspetti generali e possibilità di incrementare il guadagno genetico. Selezione inter ed intra-ecotipica. Selezione clonale, per boschi plus e per individui. Selezione per famiglie half-sib e full-sib. Progeny test. Gli arboreti da seme; arboreti clonali ed ottenuti da seme. Inbreeding ed eterosi. Attitudine generale e specifica alla combinazione.

Colture in vitro e propagazione vegetativa. Rigenerazione ed embriogenesi somatica: Variabilità soma-clonale. Ottenimento di aploidi e di linee aplo-diploidi. Applicabilità in campo forestale.

Ingegneria genetica. Clonaggio dei geni e trasformazione genetica. Protoplasti e ibridazione somatica. Rischi legati al rilascio di OGM nell’ambiente. Potenzialità in campo forestale.

ENGLISH VERSION

Origin of life. Chemical evolution and biological evolution. Struggle for existence and survival of the fittest. The species. Way of speciation. Isolation mechanisms. Origin of genetic variability.

Historical review on hypothetical mechanisms for heredity. Search for genetic material. Structure of nucleic acids. DNA. DNA replication. Types of RNA. Genetic code and synthesis of proteins. RNA splicing. Gene expression control.

Structure of chromosomes. Karyotype. Cell cycle. Cell division: mitosis and meiosis. Crossing-over and its genetic effects. Extra-nuclear genomes.

Mendelian inheritance. Genes and alleles. Homozygosity and heterozygosity. Genotype and phenotype. Dominance, recessiveness and segregation. Self-pollination and increase of homozygosity. Multiple allelism. Self-incompatibility. Linkage and recombination. Genetic maps.

Sex determination. Effect of environment. Monogenic and chromosomal control of sex expression: systems XO, XY and WZ. Inheritance of traits linked to sex. Extra-chromosomal inheritance: maternal effect, mitochondrial and chloroplastic inheritance.

Quantitative traits inheritance. Effect of the environment. Additive effect of alleles. Phenotypic and genotypic variability. 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.

Mutations. Genomic mutations, chromosomal mutations and point mutations. Haploidy and polyploidy. Mutagenesis.

Autogamy and allogamy. Ecological and evolutive importance. Biodiversity and adaptability. Biodiversity among and within ecosystems, species and individuals. Genetic variability analysis by means of genetic markers. Characteristics of ideal marker.

Genetic variability and genetic resources preservation. Methods ex situ and in situ. Seed storage for short and long periods. Recalcitrant seeds. UE Council Directive 105/1999 and Italian act no. 386/2003. Regions of Provenance and Seed Stands.

Objectives and strategies of plant breeding. Specific aspects of forest tree breeding. The selection. Strategies to improve genetic gain. Selection within and between ecotypes. Clonal selection. Selection of plus stands. Phenotypic and genotypic selection. Progeny test: half-sib and full-sib families. Seed orchards. Inbreeding and heterosis. General and specific combining ability.

In vitro culture and vegetative propagation. Regeneration and somatic embriogenesis. Soma-clonal variability. Production of haploid and haplo-diploid lines. Protoplasts and somatic hybridisation. Perspectives in forestry.

Genetic engineering. Production of genetically modified organisms. Risks linked to the release of GMO. Perspectives in forestry.

Testi consigliati e bibliografia

Oggetto:

I testi base consigliati per il corso sono:

  • 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.
  • Ducci F. (a cura di). Linee guida per il reperimento e l’impiego di materiali forestali di base per l’applicazione della Direttiva Europea 1999/105/CE e del D.Lgs. 386/2003. CRA, Istituto Sperimentale per la Selvicoltura, Arezzo.
  • White T.L., Adams W.T., Neale D.B. Forest Genetics. CABI Publishing, Cambridge, USA.

 

E’ consigliato l’utilizzo del seguente materiale per approfondimenti e integrazioni:

  • Young A., Boshier D., Boyle T. (Editors). Forest Conservation Genetics. Principles and Practice. CSIRO Publishing, Collingwood, Australia.
  • Piotto B., Di Noi A. Propagazione per seme di alberi e arbusti della flora mediterranea. Agenzia Nazionale per la protezione dell’Ambiente, Dipartimento Prevenzione e Risanamento Ambientali, Roma (http://www.apat.it/site/_contentfiles/00135600/135622_propagazione_per_seme.pdf).
  • Grassi F., Labra M., Sala F. Introduzione alla biodiversità del mondo vegetale. Piccin, Padova, 2006.
  • Buiatti M. La biodiversità. Il Mulino, Bologna, 2007.

 



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Ultimo aggiornamento: 17/07/2012 09:52
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