2023/2024

1) Conoscenza e capacità di comprensione: il corso si propone di fornire allo studente i principi alla base delle tecnologie avanzate applicabili al miglioramento genetico ed alla produttività delle piante coltivate. Lo scopo è di fornire allo studente i mezzi per la comprensione, anche solo basilare, delle problematiche inerenti l'uso dell'approccio biotecnologico per il miglioramento genetico delle colture agrarie 2) Conoscenza e capacità di comprensione applicate: Vengono introdotte le metodologie biotecnologiche di base con riferimento all'ingegneria genetica, alle colture in vitro, alla diagnostica e la tracciabilità, allo studio della variabilità genetica, alle tecniche per l'ottenimento di ibridi interspecifici. Il corso permetterà agli studenti di avere le conoscenze di base necessarie ad affrontare anche tecnologie più complesse di quelle descritte a lezione 3) Autonomia di giudizio: vengono illustrati vantaggi e svantaggi di ogni tecnologia presentata, in modo da sviluppare il senso critico dello studente 4) Abilità comunicative: vengono poste domande agli studenti durante le lezioni, sia per tenere alta l'attenzione, ma anche per insegnare a porre domande e a dare risposte adeguate 5) Capacità di apprendere: vengono fornite le basi teoriche delle diverse biotecnologie genetiche presentate a lezione e, per alcune di esse, anche le basi pratiche, attraverso esercitazioni di laboratorio. L'esame consisterà anche nella verifica della capacità di fare collegamenti ed esempi reali

Si consiglia di seguire il corso dopo aver sostenuto l'esame di Genetica e possibilmente, anche Biochimica sebbene non vi sia propedeudicità obbligatoria.

Si parte dai principi di base del DNA ricombinante illustrando il funzionamento degli enzimi di restrizione e di modificazione e il clonaggio genico attraverso i sistemi ospite-vettore.
Il meccanismo di funzionamento della PCR standard e quantitativa viene presentato in dettaglio, ma viene data particolare importanza anche alle applicazioni di tali metodologie, attraverso esempi specifici.
Tra i diversi metodi di sequenziamento del DNA, viene esposto solo il metodo di Sanger, sia nella sua versione manuale che automatizzata.
Vengono illustrate le diverse tecniche di analisi degli acidi nucleici e proteine, includendo l’elettroforesi su agarosio e su poliacrilammide e attraverso blotting (Southern, Northern e Western Blotting), nonché i diversi campi di applicazione di queste tecniche.
Viene descritto sia il processo di costruzione, che di analisi delle genoteche genomiche, di cDNA e di espressione, ponendo l’accento sulle informazioni ottenibili dal loro uso.
I progetti genoma relativi ad Arabidopsis thaliana e all’uomo vengono illustrati, spiegando i criteri di scelta degli organismi modello e le informazioni ottenute dalla conoscenza completa di tali genomi. Viene spiegata la differenza tra genomica strutturale, funzionale e comparativa, e illustrate le tecnologie proprie di ciascuna di queste branche, in particolare della strutturale (attraverso analisi delle genoteche genomiche per il sequenziamento di porzioni estese di DNA) e funzionale (attraverso le principali tecniche di analisi del trascrittoma e del proteoma).
Infine, viene presentato l’argomento relativo alle piante geneticamente modificate: come vengono realizzate attraverso i due sistemi principali (biolistico e Agrobatterio) illustrando vantaggi e svantaggi dell’uso di ciascuno, come si effettua un costrutto genico per l’espressione in pianta, quali sono le piante geneticamente modificate oggi presenti sul mercato, con accenni relativi alle problematiche inerenti all’accettabilità delle stesse.
Esercitazioni di laboratorio:
• Trasformazione batterica utilizzando un vettore plasmidico ricombinante, che viene estratto in una successiva esercitazione e caratterizzato mediante elettroforesi su gel di agarosio
• PCR standard per determinare la presenza di uno specifico transgene in piante GM di frumento
• SDS-PAGE per analizzare la composizione proteica di cariossidi di frumento
• Uso dello spettrofotometro per determinare la quantità di DNA e proteine

Se il numero di studenti è superiore a 30, le esercitazioni vengono svolte in turni.

Brown T. 2022 (Zanichelli) Biotecnologie Molecolari
Rao R, Leone A (Idelson-Gnocchi) Biotecnologie e Genomica delle Piante
Pasqua G, Forni C (Piccin) Biotecnologie vegetali
Diapositive del corso e altri materiali saranno messi a disposizione degli studenti dal docente sulla piattaforma Moodle

Il corso si tiene in modalità mista (aula e in remoto) e le esercitazioni nell'apposita aula

La frequenza non è obbligatoria

L'esame orale viene sostenuto sull'intero programma. Vengono poste tre domande: due riguardano la prima parte del corso (fino alle genoteche incluse) e la terza riguarda la parte finale. Il voto finale è la media delle tre domande orali.

    Samuela Palombieri