Ateneo - UPO

Caratteri di addomesticamento introgressi nelle piante coltivate, evoluzione e caratteristiche dei genomi delle piante coltivate, approcci per la generazione di biodiversità genetica, biofortificazione, le interazioni tra piante e microrganismi con speciale riferimento allo sfruttamento dei microrganismi benefici, rapporto tra popolazione umana, piante e cibo

Non sono disponibili testi. Il materiale didattico sarà rappresentato da articoli scientifici, i cui riferimenti saranno forniti durante le lezioni, e dalle slide

Comprendere la complessità delle modifiche genetiche che hanno consentito la evoluzione dei caratteri utili nelle piante, le caratteristiche dei genomi delle piante coltivate, metodologie per generare biodiversità utile, approcci genetico-genomici per la biofortificazione, la complessità delle interazioni tra piante e microrganismi e le loro possibili applicazioni, acquisire la capacità di sostenere una discussione su base scientifica delle problematiche, anche mediatiche, legate alla produzione di cibo con tecnologie molecolari

Conoscenze di base in genetica, biologia cellulare delle piante, botanica, microbiologia, micologia, fisiologia vegetale triennale

Lezioni frontali in aula

Modulo Plant Genetics: l'esame finale sarà scritto mediante test a risposte multiple riguardanti gli argomenti trattati a lezione. Se la modalità di esecuzione dell’esame lo consentirà, potrebbero essere previste un numero limitato di domande aperte per dar modo allo studente di sviluppare un argomento e di mostrare il livello di approfondimento raggiunto. Ad ogni domanda sarà assegnato un punteggio massimo a priori. Il voto finale sarà la
somma dei voti di ciascuna domanda. Modulo Botany: l'esame finale sarà orale. L'interrogazione inizierà con circa tre quesiti di carattere generale, riguardanti gli argomenti trattati a lezione, dando modo allo studente di sviluppare un argomento e di mostrare il livello di approfondimento raggiunto.
Potranno quindi seguire domande dettagliate con lo scopo di esplorare punti non trattati e verificare la capacità di stabilire connessioni. Il voto finale sarà la media dei voti di ciascuna domanda. Modulo Plant Physiology: lo studente deve presentare e discutere un approfondimento su un argomento assegnato. La formulazione del voto finale avviene per mezzo di una media ponderata delle valutazioni dei singoli moduli. La valutazione finale avviene in modo collegiale e condiviso tra tutti i docenti dei tre moduli

Plant Genetics: Caratteri di addomesticamento, dalle specie selvatiche a quelle coltivate: i geni che hanno contribuito alla modifica della architettura delle piante, come conformazione della spiga/pannocchia, altezza delle piante. Evoluzione dei genomi e caratteristiche dei genomi delle piante coltivate: la duplicazione dei genomi e destino dei geni duplicati, poliploidia, dimensioni dei genomi delle piante coltivate, impatto degli elementi trasponibili sulla evoluzione di caratteri, database genomici. Approcci avanzati per la generazione di biodiversità: TILLING, EcoTilling e approcci di analisi; trasformazione genetica delle piante (agrobacterium e biolistico); Genome editing. Genetica-genomica per la biofortificazione: geni target per il miglioramento genetico e la ingenierizzazione metabolica nella biofortificazione; strategie per incrementare il contenuto in carotenoidi nelle piante; Golden rice I e II; strategie
di ingenierizzazione metabolica per incrementare e stabilizzare acido folico in riso; biofortificazione del ferro in riso: approcci basati su geni singoli e geni
multipli. Botany: Le interazioni tra piante e microrganismi in un contesto di biotecnologie vegetale. Tipi di interazioni. Definizione di simbiosi. Le difese
strutturali e chimiche delle piante. Le difese costitutive e inducibili delle piante. Il riconoscimento dei patogeni. La Pattern triggered immunity e la effector triggered immunity. I batteri promotori della crescita delle piante: generalità. Il caso dei batteri che fissano l'azoto, con particolare riferimento ai rizobi. Il clade NFC. Le simbiosi micorriziche. Introduzione generale, tipi di micorrize. Le micorrize delle orchidee, delle ericacee, arbuscolari e le ectomicorrize. Il pathway comune di segnalazione nelle simbiosi dei rizobi e delle micorrize arbuscolari. La segnalazione nelle ectomicorrize. Casi studio: le interazioni benefiche di microrganismi del suolo e piante, effetti sulla qualità dei prodotti. Plant Physiology: Alcune considerazioni demografiche sulla popolazione umana; il problema del cibo nella storia; la nascita dell’agricoltura e il suo sviluppo; domesticazione delle piante, fisiologia e genetica; la rivoluzione verde; perché abbiamo bisogno delle biotecnologie per sviluppare ulteriormente l’agricoltura; esempi; le piante e i cambi climatici globali

Conoscenza e comprensione: si attende che da un corso come Plant Biotechnology caratterizzato da argomenti specifici e caratterizzanti, il livello di conoscenza sulla disciplina debba risultare in linea agli standard internazionali, mettendo lo studente nella posizione di poter comprendere problematiche a base genetica nel settore delle piante relative alla resa produttiva e qualità della produzione, unitamente a conoscenze sui principali tipi di interazione tra piante e microrganismi benefici; il possibile sfruttamento in campo agricolo e ambientale, i meccanismi che controllano le principali interazioni tra piante e microrganismi. Lo studente dovrà infine essere in grado di discutere criticamente il rapporto tra tecnologie, ambiente e la necessità di produrre cibo
Capacità di applicare conoscenza e comprensione: diverse sezioni del corso hanno implicato la trattazione di diversi casi pratici relativi ai settori dei geni che hanno contribuito alla evoluzione di caratteri utili, caratteristiche dei genomi delle piante, approcci per generare biodiversità utile, biotecnologie per la biofortificazione nelle piante; si attende quindi una propensione alla soluzione di problematiche di genetica delle piante inerenti ai settori trattati, correlata ad una capacità di applicare praticamente tali conoscenze. Sono inoltre attese capacità di integrare le conoscenze e le capacità acquisite grazie al corso con quelle derivate da altri insegnamenti, di comprendere il funzionamento e le finalità di alcune applicazioni biotecnologiche, basate su piante, nel campo delle biotecnologie ambientali.
Autonomia di giudizio: è attesa una incrementata capacità di giudizio personalizzato e basato sulla conoscenza su argomenti relativi alla genetica delle
piante, come anche di essere in grado di interpretare risultati sperimentali riguardanti la biologia delle interazioni tra piante e microrganismi e concetti avanzati di fisiologia vegetale.
Abilità comunicative: è attesa una incrementata capacità comunicativa, basata sulla conoscenza, su tematiche relative alle biotecnologie applicate alle piante, come anche la capacità di utilizzare un appropriato linguaggio scientifico nella comunicazione orale e scritta e di dimostrare capacità di riconoscere informazioni essenziali e presentarle.
Capacità di apprendimento: le conoscenze di biotecnologie delle piante fornite durante il corso offrono una solida base culturale per l’apprendimento di diverse altre discipline correlate, a titolo esemplificativo si possono citare discipline botaniche, fisiologia delle piante, biochimica delle piante, interazioni tra piante e microrganismi e apprendere il loro possibile sfruttamento. Tale abilità verrà sviluppata mediante il coinvolgimento attivo degli studenti attraverso discussioni orali in aula di argomenti inerenti al corso.