Corso di laurea: Biotecnologie agrarie Programmazione per l'A.A. 2013/2014

Tecniche elettroforetiche: mezzi di supporto – elettroforesi delle proteine in condizioni native e denaturanti – elettroforesi degli acidi nucleici - Tecniche di biologia molecolare: principi e generalità - isolamento di acidi nucleici – rivelazione di acidi nucleici: southern e northern blotting – determinazione della sequenza di DNA – la polymerase chain reaction (PCR) – vettori di espressione – mutagenesi – Tecniche radioisotopiche- Tecniche immunologiche

Wilson K, Walzer J., METODOLOGIE BIOCHIMICHE, Raffaello Cortina Editore
Ninfa A. J., Ballou D. P., METODOLOGIE DI BASE PER LA BIOCHIMICA E LA BIOTECNOLOGIA, Zanichelli Editore.
Watson J., Gilman M., Witkowski J., Zoler M., DNA RICOMBINANTE, Zanichelli Editore.

1. 8 ore
Introduzione al corso
Caratteristiche generali degli insetti
Inquadramento sistematico
Morfologia
Anatomia e fisiologia
Ecologia
Biologia
Rapporti degli insetti con l’uomo
Gli Ordini e le principali Famiglie d’interesse agrario e medico-veterinario.
4 ore
DNA
Struttura dei geni
Replicazione del DNA
Il DNA degli insetti
Terminologia
10 ore
Le biotecnologie e gli insetti
Ricostruzione del DNA preistorico e vecchio
Amplificazione dell’RNA
Clonazione dei geni
Metilazione del DNA
Individuazione dei patogeni nei vettori
Rilevamento della resistenza agli insetti
Ingegneria genetica
Valutazione dell’efficacia dei metodi di controllo delle malattie
Analisi molecolare applicata alle specie
Barcode
Ricostruzione dei movimenti nel tempo e nello spazio delle specie
2 ore
Coevoluzione del rapporto pianta-insetto
Manipolazione dei geni prodotti dalle piane per la difesa dagli insetti
4 ore
Produzione di molecole insetticide. Geni CRY
4 ore
Microrganismi entomopatogeni
6 ore
Semiochimici
Lotta autocida
2 ore
Aspetti tossicologici delle piante geneticamente modificate

Vinciskas A., 2011 - Insect biotechnology, 250 pp. Springer ISBN 978-90-481-9640-1
Gullan P.J., Cranston P.S., 2006 – Lineamenti di Entomologia. Zanichelli
Kress J.W. & Erickson D.L., 2012 – DNA Barcodes, methods and protocols. Humana Press
Dia e testi forniti dal docente

Introduzione generale al corso.I metaboliti secondari e loro importanza nella fisiologia della pianta.Composti fenolici: via dell’acido scichimico e degli aminoacidi aromatici. Biosintesi dei fenoli semplici. Biosintesi della lignina. Cumarine. Stilbeni, dibenzili, benzochinoni, naftochinoni e antrachinoni. Biosintesi dei fenoli complessi: flavonoidi e tannini. I terpenoidiVia dell’acido mevalonico e la biosintesi dell’isoprene.Monoterpeni, sesquierpeni, diterpeni, triterpeni, tetraterpeni, politerpeni.Metaboliti secondari contenenti azotoMetaboliti secondari contenenti azotoGli alcaloidi. Alcaloidi nicotinici e tropanici. Alcaloidi isochinolinici. Alcaloidi indolici. Glucosidi cianonegetici. I glucosinolati. Aminoacidi non proteici.La trasduzione del messaggio cellulare.Primo e secondo messaggero. Ormoni vegetali e recettori. Meccanismo di azione degli ormoni. Recettori citosolici ed interazione con il DNA. Ruolo del cAMP nel messaggio cellulare. La adenilato ciclasi. Struttura delle proteine G e loro meccanismo di azione. Il messaggio cellulare mediato da fosfatidilinositolo. Ruolo del calcio e della fosfolipasi C. Chinasi e fosfatasi. Esochinasi ed ossido di azoto. Trasduzione e regolazione della crescita. Risposta delle piante agli stress biotici ed abiotici. Biochimica della risposta ai patogeni. Stress ossidativo e idrico. Stress termici. Stress da metalli pesanti. La detossificazione nelle piante.

Buchanan B.B., Gruissem W e Jones R.L -Biochimica e Biologia Molecolare delle Piante- Zanichelli.
Lehninger, Nelson, Cox – Principi di Biochimica – Zanichelli
Maffei – Biochimica vegetali – Piccin
Raven, Evert, Eichhorn – Biologia delle piante - Zanichelli
Taiz, Zeiger – Fisiologia vegetale – Piccin

Il programma prevede l’acquisizione di conoscenze e competenze, relativamente alla:
Fermentazione (parte A)
Fondamenti di fermentazione
Aspetti cinetici: cinetica microbica, di consumo dei substrati e di formazione dei prodotti, modalità di fermentazione (in discontinuo, semicontinuo e continuo)
applicazioni
Enzimologia (parte B)
fondamenti di enzimologia
cinetica ed effetti ambientali sulle attività enzimatiche
tecnologie enzimatiche (produzione, purificazione ed immobilizzazione)
applicazioni

 Spagna G., (2010)Operazioni Unitarie nell’Industria Alimentare; CULC Catania
 Donadio S. (2008), Biotecnologie Microbiche, CEA

Organizzazione cellulare dei procarioti e degli eucarioti
Struttura e funzioni dei vari componenti della cellula. La riproduzione asessuata e sessuale.
Il concetto di specie nei microrganismi e la loro classificazione. Tassonomia molecolare e implicazioni biotecnologiche
Organizzazione del genoma nei procarioti e negli eucarioti. Sistemi di trasmissione verticale dell'informazione genetica. Sistemi di trasferimento genico orizzontale. Plasmidi e principali processi di trasferimento genetico orizzontale. Controllo dell’espressione genica: struttura e funzione dell’ operone lattosio e dell’ operone triptofano; quorum-sensing, fattori sigma e sistemi a doppio componente.
Generalità sui virus: caratteristiche biologiche, strutturali e ciclo di replicazione dei virus batterici e dei virus animali. Miglioramento genetico. Strategie fondamentali e loro scelta. Ricerca della biodiversità e della variabilità in natura. Mutagenesi. Manipolazione dei geni in procarioti ed eucarioti. La produzione industriale di alimenti fermentati e ingredienti per l’industria alimentare. Produzione di starter microbici per l’industria alimentare. Produzione di energia da fonti rinnovabili. Biotecnologie microbiche per la decontaminazione ambientale. Casistica di applicazioni biotecnologiche.

Brock – Biologia dei Microrganismi – Ed CEA; Glick BR, Pasternak JJ. - Biotecnologia Molecolare- Principi e applicazioni del DNA ricombinante- Ed Zanichelli; Donadio S, Marino G. Biotecnologie Microbiche – Ed CEA, Manzoni M, Microbiologia Industriale – Ed. CEA

1. Dal miglioramento genetico classico a quello moderno2. Colture in vitro per il vivaismo e il miglioramento genetico delle piante arboree da frutto 3. Conservazione del germoplasma frutticolo4. Variazione somaclonale e selezione in vitro 5. Protoplasti e ibridazione somatica 6. Piante transgeniche:metodi e prospettive di impiego 7. Marcatori biochimici e molecolari nell’identificazione di genotipi, negli studi di filogenesi, nella realizzazione di mappe genetiche, nell’identificazione di geni8. Bioinformatica applicata 9. Obiettivi di miglioramento genetico per le principali specie frutticole 10. Sanità e aspetti normativi delle produzioni vivaistiche

Testi consigliati: Barcaccia G., Falcinelli M. “Genetica e genomica” vol II e III. Liguori editore
Appunti del docente
Articoli monografici su riviste di settore indicati durante il corso

I principali gruppi di patogeni vegetali e loro meccanismi di attacco: Funghi, Batteri, Fitoplasmi, Virus, Viroidi; infezione e ciclo della malattia. Genetica dei patogeni vegetali: Variabilità genetica dei patogeni vegetali; Geni di patogenicità e virulenza nei patogeni vegetali; Genetica delle interazioni con la pianta: il sistema immunitario delle piante; Geni utili per l’ottenimento di piante resistenti alle malattie; Tecnologie di difesa basate sull’interferenza con i parassiti (silenziamento genico, Quorum quencing) e sull’induzione delle difese naturali delle piante (SAR, ISR) Microrganismi antagonisti: applicazioni biotecnologiche: Meccanismi di azione; Biofitofarmaci; Applicazioni non convenzionalI di microganismi Meccanismi di azione; Biofitofarmaci; Biotecnologie per la diagnosi e il monitoraggio di microrganismi associati alle piante: Tecniche innovative e molecolari nel laboratorio di fitopatologia; Progettazione e sviluppo di saggi diagnostici armonizzati; Studio di popolazioni (caratterizzazione e monitoraggio) di parassiti e agenti microbici antagonisti Esercitazioni: estrazione di DNA da patogeni vegetali, clonaggio di geni di virulenza, metodi di diagnosi e tipizzazione dei patogeni vegetali; trasformazione di batteri con la GFP; valutazione di microrganismi antagonisti.

- Appunti forniti dal docente; booklet dell’esercitazioni, rassegne ed articoli.
- Belli G. (2012) Elementi di Patologia Vegetale. PICCIN, Padova, 2 ed. 458 pp
- Dickinson M. (2003) Molecular Plant Pathology. BIOS Scientific Publ., London, 256 pp.
- Agrios G (2004) Plant Pathology. 5th Edition. Academic Press, New York, 952 pp.
- Iaccarino M. et al. (2006) Microrganismi Benefici per le Piante. IDELSON-GNOCCHI, Napoli, 208 pp.

Le principali colture da orto e da fiore ed i loro relativi prodotti finali.Le caratteristiche intrinseche del prodotto e le principali cause biotiche e abiotiche che ne condizionano la resa e la qualità. Gli obiettivi primari del miglioramento genetico in ortofloricoltura e la loro realizzazione attraverso l’applicazione delle biotecnologie. Le tecniche di propagazione in vitro delle principali colture.Le tecnologie innovative per la conservazione del germoplasma ex situ.

Dispense del docente

Marcatori diretti, indiretti e fisici e rintracciabilità del sistema di alimentazione degli animali e/o dell’area geografica di produzioneFattori di variazione dei marcatori negli alimenti zootecniciMetabolismo dei marcatori negli animali domesticiCenni sulle tecniche di laboratorio atte alla identificazione e quantificazione dei marcatori e sui metodi di analisi statistica dei datiI sistemi europei di certificazione dell’origine (DOP, IGP, ecc.)Esame della letteratura scientifica di riferimento

Commissione A.S.P.A. 2010 (ed. Cassandro M.) Sicurezza e tracciabilità nei sistemi di produzione del latte, Aracne Editrice, Roma.

Articoli scientifici in italiano ed in inglese atti a coprire le diverse tematiche individuate e trattate nel programma

Genetica dei caratteri quantitativi.Genetica di popolazione e struttura genetica delle popolazioni animali. Conservazione della biodiversità zootecnica.Marcatori molecolari applicati alle produzioni animali Analisi genomica dei animali domestici. Sequenziamento e strumenti di bioinformatica (cenni). Geni associati alle produzioni animali. Geni candidati, QTLs e Marker Assisted selection. Selezione genomica. Marcatori molecolari e tracciabilità genetica delle produzioni animali. Biotecnologie applicate alla riproduzione animale. Animali transgenici (cenni).

Barcaccia, Falcinelli “Genetica e genomica- VOL III – genomica e Biotecnologie genetiche” Liguori Editore; Pagnacco “Genetica animale applicata” Casa Editrice Ambrosiana. Research papers, PhD thesis and other scientific publications