Genomica e miglioramento delle piante

UD1 K06-48-A' - 'Genetica e genomica vegetale'
Architettura del genoma. Diverse componenti del genoma degli eucarioti: sequenze uniche, geni singoli e famiglie di geni, sequenze ripetute, ripetizioni in tandem e intersperse. Costruzione delle mappe genetiche: marcatori visibili e molecolari e analisi dell'associazione.
Elementi trasponibili: elementi di classe I e di classe II, caratteristiche molecolari e funzionali; le principali famiglie di elementi trasponibili in mais, dalla loro scoperta agli studi sul loro ruolo nell'evoluzione di geni e genomi. Analisi comparative dei genomi delle piante, struttura, dimensioni e colinearità del genoma dei cereali. Geni ortologhi e paraloghi, evoluzione delle famiglie multigeniche. Espressione genica. Diversi livelli di regolazione dell'espressione genica. Regolazione della trascrizione: sequenze in cis e fattori di trascrizione; cambiamenti di tipo epigenetico, metilazione del DNA e modificazioni delle proteine istoniche.
Ruolo dei segnali esterni, come luce e temperatura ed interni, quali ormoni e stadio di sviluppo, sulla regolazione dell'espressione genica. Varianti dei fattori di regolazione e domesticazione nelle piante coltivate: alcuni esempi in riso, mais e pomodoro. Regolazione dell'espressione genica e sviluppo: il seme, origine e formazione dei domini.
Il corso intende offrire agli studenti le conoscenze fondamentali della struttura, organizzazione ed evoluzione dei genomi in sistemi modello e nelle piante coltivate. Intende inoltre approfondire i principali meccanismi di regolazione dell'espressione genica e analizzare alcune metodologie nell'ambito della genetica diretta e inversa. Inoltre verranno offerte conoscenze riguardanti i principi di miglioramento genetico basato su tutte le tecnologie moderne.
Genomica funzionale. Genetica diretta: mutagenesi, ottenimento e caratterizzazione di mutanti knockout. L'approccio mutazionale per la dissezione di vie biosintetiche e processi di sviluppo. Mutagenesi traspositiva: analisi della co-segregazione e isolamento delle sequenze geniche. Genetica inversa: allestimento di collezioni di mutanti da inserzione, ricerca di singoli mutanti, costruzione di librerie. Varianti di geni singoli nel miglioramento genetico: i geni della rivoluzione verde.

UD2. 'K06-48-B' - 'Miglioramento genetico avanzato'
Richiami di Genetica classica, di Popolazione e Quantitativa.
Sistemi, barriere e controllo genetico della riproduzione.
Costituzione genetica delle principali colture: popolazioni naturali, ecotipi, popolazioni sintetiche. Costituzioni omogenee: cloni, varietà, linee pure, ibridi.
Origine ed evoluzione delle specie coltivate, e biodiversità genetica vegetale.
Principi di miglioramento genetico di piante autogame ed allogame, ed esempi. Ereditabilità dei caratteri e selezione. Lo sfruttamento dell'eterosi e la costituzione delle sementi ibride.
Generazione di variabilità genetica: mutagenesi fisica e chimica applicata al miglioramento genetico.
Utilizzo della variabilità genetica: cenni di miglioramento genetico avanzato. Utilizzo di marcatori molecolari nel breeding. Principi di genetica quantitativa molecolare.
Utilizzo di marcatori molecolari nella realizzazione di mappe di associazione.
Principi di genetica di associazione basata sul linkage disequilibrium.
Isolamento di geni: chromosome walking e gene tagging. Principi di Genomica.
Piante geneticamente modificate (P.G.M.): tolleranza agli erbicidi, ai virus, resistenza agli insetti.
Cenni di nuove tecnologie di breeding.