2026/2027

L’insegnamento è volto alla costituzione di programmi di miglioramento genetico di specie vegetali agrarie di interesse, con particolare attenzione al cambiamento climatico e gli stress a loro connessi, sfruttando le possibili strategie in vivo ed in vitro da poter utilizzare a tale scopo. Consentirà di acquisire conoscenze e capacità per: - Sfruttare la biologia della pianta al fine di identificare la migliore strategia da applicare in programmi di breeding. - Identificare il/i carattere/i genetico/i migliore/i da sfruttare per il miglioramento di una specie vegetale di interesse agrario. - Mettere a punto sistemi tradizionali o biotecnologici per programmi di breeding, compatibilmente con le norme attualmente in vigore in Italia ed in Europa. Risultati di apprendimento attesi •Conoscenza e capacità di comprensione: Lo studente dovrà acquisire conoscenze e capacità di comprensione delle basi genetiche fondamentali e delle tecniche di miglioramento genetico per la costituzione di nuove varietà/ibridi. •Capacità di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente acquisirà le capacità per applicare le nozioni multidisciplinari acquisite teoricamente, con particolare attenzione e spirito critico nello sviluppo della migliore strategia di miglioramento genetico relativa ad una data specie di interesse agrario. • Autonomia di giudizio: Lo studente sarà in grado di valutare, nell’ambito di una data della specie di interesse, i vantaggi e gli svantaggi di una determinata tecnica di miglioramento genetico (sia essa tradizionale o biotecnologica), ed identificare i possibili caratteri genetici da poter utilizzare a proprio vantaggio. • Abilità comunicative: Lo studente sarà in grado di poter esporre, con spirito critico ed in modo efficace ad altri (per lo più company sementiere, ma anche agricoltori ed aziende agricole) le informazioni riguardanti un programma definito di miglioramento genetico, spiegando i motivi delle sue scelte e trovando soluzioni a possibili “bottleneck”. • Capacità di apprendimento: I temi verranno affrontati in maniera tale da ricercare, insieme allo studente, un risvolto pratico alle tematiche trattate, che possono apparire per lo più solo teoriche, sviluppando in maniera graduale la conoscenza del corso e verificando a lezione le capacità di apprendimento intermedie attraverso domande su tematiche trattate in lezioni precedenti e, ove scelto dallo studente, mediante la valutazione di un progetto di miglioramento genetico di loro interesse.

Il corso non ha propedeuticità obbligatorie, ma una conoscenza di principi di genetica è fortemente raccomandata.

Materiali di approfondimento su diversi argomenti del programma verranno indicati dal docente durante le lezioni e saranno comunque disponibili su Moodle.

Programma dell’insegnamento
1. Introduzione al miglioramento genetico vegetale
Storia, ruolo e obiettivi del miglioramento genetico. Concetto di ideotipo.
2. Richiami di genetica generale
Geni e alleli; mitosi e meiosi; leggi di Mendel e principali modalità di trasmissione dei caratteri.
3. Elementi di botanica della riproduzione
Morfologia e struttura del fiore; macrosporogenesi e microsporogenesi; macrogametogenesi e microgametogenesi; impollinazione; fase progamicа; fecondazione; embriogenesi; sviluppo del seme e del frutto.
4. Sistemi riproduttivi delle piante
Riproduzione sessuata, vegetativa e apomittica. Determinazione ed espressione del sesso: ermafroditismo, monoicismo e dioicismo. Sistemi di accoppiamento: autogamia e allogamia.
Maschiosterilità genetica, citoplasmatica e genetico-citoplasmatica; maschiosterilità funzionale e condizionale. Autoincompatibilità sporofitica e gametofitica.
Controllo genetico dell’apomissia; miglioramento genetico delle specie apomittiche obbligate e facoltative; prospettive di trasferimento dell’apomissia alle specie a riproduzione sessuata.
5. Biologia del frutto
Allegagione e sviluppo del frutto; partenocarpia; processi di maturazione; mutanti coinvolti nella maturazione e nella biosintesi dei pigmenti.
6. Genomica e genetica quantitativa
Caratteri quantitativi ed ereditabilità. Marcatori molecolari: caratteristiche, classificazione e applicazioni. Elementi di statistica applicata alla genetica e al miglioramento vegetale. Applicazioni della bioinformatica in ambito agrario.
7. Fonti di variabilità genetica e biotecnologie applicate
Diversità genetica e concetto di gene pool. Risorse genetiche vegetali: conservazione, caratterizzazione e utilizzazione. Poliploidia e sue applicazioni nel miglioramento genetico.
Incrocio intra- e interspecifico; barriere riproduttive tra specie; eterosi; biotecnologie a supporto dell’incrocio interspecifico.
Tecniche in vitro applicate al miglioramento genetico: colture di tessuti vegetali, variabilità somaclonale, ibridazione somatica, recupero degli embrioni, produzione di aploidi e doppi aploidi e trasformazione genetica. Tecniche di evoluzione assistita (TEA).
8. Teoria della selezione
Principi della selezione per caratteri monogenici e poligenici. Selezione nelle specie autogame, allogame e a propagazione vegetativa. Selezione assistita da marcatori molecolari.
9. Struttura genetica delle popolazioni e schemi di miglioramento
Struttura genetica delle popolazioni di specie autogame, allogame, a propagazione vegetativa e apomittiche.
Schemi di miglioramento genetico delle specie prevalentemente autogame:
o selezione entro popolazioni esistenti;
o selezione massale e selezione per linea pura;
o selezione in popolazioni segreganti;
o metodo della popolazione riunita (bulk method);
o metodo Single Seed Descent (SSD);
o produzione e impiego di doppi aploidi;
o reincrocio per il trasferimento di alleli dominanti e recessivi;
o costituzione di varietà multilinee;
o produzione di ibridi F1 nelle specie autogame.
Schemi di miglioramento genetico delle specie prevalentemente allogame:
o selezione massale;
o selezione ricorrente;
o costituzione di varietà sintetiche;
o produzione di ibridi F1;
o impiego della maschiosterilità negli schemi di produzione delle sementi ibride.
10. Elementi di genetica della produzione sementiera
Valutazione delle nuove costituzioni varietali e iscrizione al Registro nazionale delle varietà. Selezione conservatrice e produzione delle sementi; isolamento delle colture e generazioni di moltiplicazione. Elementi di legislazione sementiera.
Applicazioni biotecnologiche per l’identificazione e la protezione delle varietà, con particolare riferimento all’impiego dei marcatori molecolari per la verifica della distinguibilità. Valutazione del flusso genico e strategie per il suo contenimento nelle varietà convenzionali e geneticamente modificate.
Esercitazioni
Le attività pratiche comprenderanno esercitazioni di laboratorio finalizzate all’apprendimento di diverse tecniche di selezione assistita da marcatori molecolari (MAS), attività relative alla progettazione e all’esecuzione di incroci controllati e una visita didattica presso un’azienda operante nel settore del miglioramento genetico e/o della produzione sementiera di specie di interesse agrario.

Lorenzetti F. et al., Miglioramento genetico delle piante agrarie, 2018, Edagricole.
Materiale fornito dal docente tramite il Portale Docente.

La frequenza non è obbligatoria, ma fortemente raccomandata.

Il candidato dovrà dimostrare di aver acquisito solide conoscenze nell’ambito del miglioramento genetico vegetale, della biologia della riproduzione e del seme. La valutazione finale terrà conto della padronanza delle conoscenze e dei concetti fondamentali, della capacità di analizzare criticamente i problemi, di integrare conoscenze interdisciplinari, di formulare ipotesi e giudizi motivati, nonché della chiarezza, della proprietà di linguaggio e dell’efficacia espositiva.
L’esame si svolgerà in forma orale e prevederà, di norma, la discussione di tre argomenti del programma. Le domande riguarderanno i principali ambiti del corso: biologia della riproduzione e del seme nelle piante coltivate; schemi e metodi di miglioramento genetico vegetale; produzione e legislazione sementiera; tecniche innovative di miglioramento genetico, comprese le più recenti strategie biotecnologiche e di genome editing.

    Samuela PALOMBIERI