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Oggetto:
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Genetica forestale

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FOREST GENETICS

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Anno accademico 2019/2020

Codice dell'attività didattica
AGR0096
Docente
Dott. Andrea Moglia (Affidamento interno)
Corso di studi
[001711] SCIENZE FORESTALI E AMBIENTALI
Anno
1° anno
Tipologia
A - Di base
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
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)
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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.

 

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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.

 

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Modalità di insegnamento

Il corso consiste di 48 ore di lezione frontale 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 Internet del corso.

Fino a che sarà sospesa la didattica in presenza, il corso verrà erogato con forme di didattica alternativa, mediante video lezioni (registrate tramite la piattaforma Kaltura) e presentazioni (in pdf). Tutto il materiale si trova nella pagina Moodle del corso:

https://elearning.unito.it/samev/course/view.php?id=689

Al fine di chiarire dubbi degli studenti ogni due settimane verrà organizzato un ricevimento studenti su Webex.

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 Internet page of the course.

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Modalità di verifica dell'apprendimento

L'esame sarà suddiviso in 2 prove:

-prova scritta (online sulla pagina di Moodle del corso)

25 domande a risposta multipla (su parte teorica ed esercizi), del valore di 0,8 ciascuna, per un totale di 20 punti;

Le risposte errate non comporteranno penalizzazione di punti. Gli studenti iscritti all'appello riceveranno la password e le istruzioni per accedere all'esame. La durata dell’esame sarà di 45 minuti.

Gli studenti che all'esame scritto avranno ottenuto una votazione di almeno 12/20, potranno accedere alla prova orale

 

-prova orale (tramite videoconferenza Webex)

2 domande aperte su argomenti trattati nelle lezioni teoriche, del valore 5,5 punti ciascuna, per un totale di 11 punti

 

Il punteggio finale sarà dato dalla somma dei punteggi parziali.

 

Svolgimento di prove di simulazione del test finale, senza valore per la valutazione ma utili agli studenti per verificare il proprio livello di preparazione saranno forniti sulla pagina del corso.

 

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 5 points) and 26 multiple-choice questions (for a total of 26 points) that covers the whole program carried out. The final score will be given by the sum of the partial scores. No oral test is scheduled. The duration of the written test is 1 hour and 40 minutes.

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Attività di supporto

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Programma

AREA SELVICOLTURALE

-La struttura chimica degli acidi nucleici. Struttura, funzione e replicazione del DNA. Tipologie di RNA e trascrizione. Il codice genetico e la sintesi delle proteine. Regolazione genica.

-Organizzazione del materiale ereditario. Struttura dei cromosomi. 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.

-La teoria cromosomica dell’eredità e le leggi di Mendel. 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. 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. 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 carico genetico. La deriva genetica.

-Mutazioni spontanee e indotte. Mutazioni genomiche, geniche e cromosmiche. Importanza in campo forestale. Mutagenesi e agenti mutageni.

-Autogamia ed allogamia. Condizioni che favoriscono l'allogamia, con particolare riferimento alle specie di interesse forestale. Biodiversità ed adattabilità. Lo studio della variabilità genetica mediante l'uso di marcatori. La variabilità genetica e la conservazione del germoplasma. Metodi in situ ed ex situ.

-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.

-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. Principali metodologie per l’ottenimento di piante GM. Rischi legati al rilascio di OGM nell'ambiente. Potenzialità in campo forestale.

 

SYLVICULTURE AREA

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

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

-Mendelian inheritance. Dominance, recessiveness and segregation. Self-pollination and increase of homozygosity. Multiple allelism. Self-incompatibility. Linkage and recombination. Genetic map.

- Sex determination. Effect of environment. Monogenic and chromosomal control 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. 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. Mutagenesis with special regards to forest species.

-Autogamy and allogamy. Ecological and evaluative 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.

-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.  Perspectives in forestry.

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

 

Testi consigliati e bibliografia

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Il testo base consigliato per il corso è:

  • Lorenzetti F., Ceccarelli S., Rosellini D., Veronesi F. Genetica agraria. Patron Editore, Bologna

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.
  • 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.
  • 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.

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.

 

Basic bibliography:

  • Lorenzetti F., Ceccarelli S., Rosellini D., Veronesi F. Genetica agraria. Patron Editore, Bologna

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.
  • 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.
  • 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.

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



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Ultimo aggiornamento: 15/05/2020 10:25
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