Corso di laurea: Biotecnologie agrarie Programmazione per l'A.A. 2014/2015

Tecniche applicate all’analisi del genoma nucleare, del trascrittoma e del proteoma - isolamento e rivelazione di acidi nucleici- determinazione della sequenza di DNA: metodologie classiche e di nuova generazione – marcatori molecolari - DNA microarray - la polymerase chain reaction (PCR) – PCR quantitativa – ibridizzazione sottrattiva – RNA seq - elettroforesi delle proteine in condizioni native e denaturanti – elettroforesi bidimensionale – applicazione della spettrometria di massa per lo studio del proteoma – clonaggio genico - vettori di espressione – mutagenesi.

Rao R., Leone A., BIOTECNOLOGIE E GENOMICA DELLE PIANTE, Idelson-Gnocchi ed.
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 terpenoidi
Via dell’acido mevalonico e la biosintesi dell’isoprene.
Monoterpeni, sesquierpeni, diterpeni, triterpeni, tetraterpeni, politerpeni.
Metaboliti secondari contenenti azoto
Metaboliti secondari contenenti azoto
Gli 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

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.

Dehò G., Galli E. Biologia dei microrganismi (Seconda Edizione) - Ed Casa Editrice Ambrosiana; 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 moderno
2. Colture in vitro per il vivaismo e il miglioramento genetico delle piante arboree da frutto
3. Conservazione del germoplasma frutticolo
4. 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 geni
8. Bioinformatica applicata
9. Obiettivi di miglioramento genetico per le principali specie frutticole
10. Sanità e aspetti normativi delle produzioni vivaistiche

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.

Richiami sui sistemi di produzione animale e sulle basi fisiologiche della produzione di latte e di carne.
Marcatori diretti, indiretti e fisici e rintracciabilità del sistema di alimentazione degli animali e/o dell’area geografica di produzione.
Fattori di variazione dei marcatori negli alimenti zootecnici.
Metabolismo dei marcatori negli animali domestici.
Cenni sulle tecniche di laboratorio atte alla identificazione e quantificazione dei marcatori e sui metodi di analisi statistica dei dati.
I 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 (MAS). Selezione genomica. Tracciabilità genetica delle produzioni animali. Biotecnologie della riproduzione. Animali transgenici (cenni).

Barcaccia, Falcinelli “Genetica e genomica- VOL III” Liguori Editore;
Pagnacco “Genetica animale applicata” Casa Editrice Ambrosiana.
Lavori scientifici, tesi di dottorato e altre pubblicazioni fornite dal docente o ricercate in rete.

 Nozioni sulla struttura e funzioni degli agroecosistemi
 Biodiversita’ e conservazione del germoplasma
 Miglioramento genetico delle colture erbacee
• Obiettivi del miglioramento genetico nelle specie erbacee
• Metodi di incrocio e selezione
 Specie autogame
 Specie allogame
 Specie a propagazione vegetativa
 Piante geneticamente modificate
• Definizione, Storia e Classificazione
• Caratteri trasferiti:
o Resistenze a stress biotici ed abiotici
o Resistenze ad erbicidi
• Controllo genetico dei caratteri:
o Taglia
o Accestimento
o Fioritura e Risposta al Fotoperiodo
o Vernalizzazione
o Sistema riproduttivo
 Colture erbacee geneticamente modificate
• Cereali (Mais, Frumento, Riso, Orzo, Avena)
• Leguminose (Soia ed Erba Medica)
• Colture industriali
o Oleaginose (Colza, Cartamo, Girasole, Arachide)
o Da zucchero (Barbabietola e Canna da Zucchero)
o Da fibra (Cotone e Lino)
o Tabacco

1. Genomica e Biotecnologie Genetiche – Vol III (Barcaccia, Falcinelli). Liguori Editore
2. Biologia cellulare e Biotecnologie Vegetali (Pasqua G.). Piccin Editore
3. Appunti del docente

Definizione dei termini “Precision Farming” e “Variable Rate Agriculture”. Strumenti per la raccolta di dati sulle condizioni del campo e processi decisionali. Introduzione ai controlli automatici. Sensori, controllori e attuatori. Automazione delle macchine agricole e di alcune operazioni colturali. Introduzione ai sistemi di localizzazione satellitare GNSS: GPS, DGPS, RTK-DGPS, sistemi per migliorarne la precisione basati su tecniche SBAS e GBAS. Robotica applicata all’agricoltura. Meccatronica. Cenni di movimentazione autonoma di macchine e di Computer Vision. Utilizzo di velivoli automatici (droni) in agricoltura. Ottimizzazione delle risorse, riutilizzo delle biomasse, cenni sui bioreattori per la produzione di energia su piccola scala. Tipologie di impianti e sistemi di controllo dei parametri funzionali del bio-processo. Caratteristiche costruttive, componenti, strutture e attrezzature annesse agli impianti di produzione di bio-energia. Cenni su altre tipologie di energie rinnovabili (idroelettrico, solare termico, fotovoltaico, eolico, geotermico).

Agricoltura di precisione. Guida pratica all’introduzione in azienda, Bertocco Matteo. Edizioni L’Informatore Agrario.
Agricoltura di precisione. Concetti teorici e applicazioni pratiche, Bertocco Matteo; Sartori Luigi; Basso Bruno. Edizioni L’Informatore Agrario.
Agricultural Automation: Fundamentals and Practices. Qin Zhang and Francis J. Pierce. CRC Press
Prassler E., et al. Towards Service Robots for Everyday Environments. Springer
Nestor Eduardo Nava Rodríguez. Advanced Mechanics in Robotic Systems. Springer
SISTEMI A BIOMASSE: PROGETTAZIONE E VALUTAZIONE ECONOMICA IMPIANTI DI GENERAZIONE CALORE ED ELETTRICITA'. Bocci Enrico; Caffarelli Alessandro; Villarini Mauro; D'amato Alessio Maggioli Editore.
Materiale didattico fornito durante le lezioni; tutti i testi consigliati sono disponibili presso la biblioteca di dipartimento

Fondamenti teorici di microeconomia Domanda, offerta e formazione dei prezzi nozione di elasticità, definizione di elasticità della quantità (offerta o domandata) rispetto al prezzo forme di mercato, concorrenza perfetta , monopolio, oligopolio  fallimenti del mercato e ruolo dello StatoRapporto fra scienza e tecnologia teorie della crescita diffusione e trasferimento della conoscenza tecnologia  politiche pubbliche per l’innovazione commerciabilità e protezione intellettualeAgrobiotecnologie e impiego di organismi geneticamente modificati (OGM) normativa sugli OGM in Europa normativa sugli OGM negli Stati Uniti  controversia USA-UE contenzioso sugli OGM negli accordi multilaterali  accordi commerciali multilaterali negoziazione ed armonizzazione della regolamentazione degli OGM

Begg D., Dornbusch R., Fischer S., MICROECONOMIA, Mc Grow – Hill Companies
Appunti sui principali argomenti saranno distribuiti durante le lezioni