Docente Prof. Rosanna Simeone - Tel Obiettivi Formativi. Competenze acquisibili

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1 Corso di Laurea: Tutela e gestone del territorio e del paesaggio agroforestale Modulo: Genetica vegetale (6 CFU) (4 CFU Lezioni + CFU Esercitazioni) Docente Prof. Rosanna Simeone rosanna.simeone@agr.uniba.it Tel Obiettivi Formativi I contenuti dell insegnamento riguardano lo studio della genetica mendeliana e della genetica molecolare (struttura e replicazione del DNA, trascrizione e traduzione). Mutazioni geniche e cromosomiche. Analisi genetica della variabilità continua e teoria polifattoriale (caratteri quantitativi, ereditabilità). Genetica delle popolazioni con particolare riferimento alle forze cumulative dell evoluzione (selezione, mutazione, migrazione, deriva genetica). Variazione tra popolazioni ed entro popolazione in specie forestali. Il percorso didattico è fondamentale per la preparazione di base per lo studio della biodiversità e per l apprendimento dei metodi di miglioramento genetico nel campo forestale.. Competenze acquisibili Il corso si propone di fornire le conoscenze relative ai meccanismi dell eredità e delle tecniche genetiche utilizzate per studiare processi biologici fondamentali. I principi dell eredità dei caratteri qualitativi e quantitativi e dei metodi statistici di interpretazione dei parametri che caratterizzano le interazioni genotipoambiente nelle piante forestali. Dette conoscenze appaiono indispensabili per operare nell attività professionale e nei settori pubblici e privati che si occupano sia della salvaguardia della biodiversità forestale che degli impianti boschivi. Programma (1 CFU di Lezioni = 8 ore; 1 CFU di Esercitazioni = 14 ore) Argomenti N. CFU Lezioni Numero di ore Esercitazioni Organizzazione e trasmissione del materiale ereditario. I cromosomi nei procarioti. Struttura morfologica dei cromosomi negli eucarioti. Cariotipo. Mitosi. Meiosi. Cicli vitali di alcuni organismi importanti per studi di genetica. Genetica mendeliana. Gli esperimenti e i principi di Mendel. Genotipo e fenotipo. La teoria cromosomica dell ereditarietà. Allelismo multiplo. Interazioni interalleliche. Variabilità genetica e variabilità ambientale. Analisi statistica della segregazione genica. Associazione e mappatura dei geni negli eucarioti. Associazione dei geni. Crossing over e ricombinazione genica. Mappatura dei geni mediante test a due e a tre punti. Mappe genetiche. Struttura e funzione del materiale genetico. DNA e RNA. Organizzazione del DNA nei cromosomi. Replicazione del DNA. azioni genecarattere. Funzioni degli enzimi e rapporti genetici. La Teoria classica del gene. Trascrizione e traduzione del messaggio genetico. Il processo di trascrizione, le molecole di RNA e la loro maturazione. Sintesi delle proteine. Natura del codice genetico. Traduzione del messaggio genetico. Clonaggio dei geni e tecnologie del DNA ricombinante. Enzimi di restrizione. Vettori di clonaggio. Costruzione di genoteche di DNA. Identificazione di cloni specifici nelle genoteche. Reazione a catena della polimerasi (PCR). Metodi di trasferimento di geni nelle specie forestali

2 Mutazioni. Tipi e origine delle mutazioni. Mutazioni geniche. Mutazioni cromosomiche. Aneuploidia. Auto e allopoliploidia. Ibridi interspecifici nelle specie forestali. Analisi genetica della variabilità continua. Caratteri qualitativi e quantitativi. Basi genetiche della variabilità quantitativa e teoria polifattoriale. Ereditabilità. Progresso genetico. Struttura genetica delle popolazioni. Popolazione mendeliana in equilibrio. Legge di Hardy e Weinberg. Controllo dell equilibrio e frequenze geniche in popolazioni naturali. Cambiamento nelle frequenze geniche: migrazione, mutazione, selezione, deriva genetica, incrocio. Introduzione al miglioramento delle piante forestali. Variabilità nelle specie forestali. Selezione razziale. Selezione intrarazziale: selezione per boschi plus, selezione per individui (arboreti da seme, arboreti clonali). 0.4 Totale Esame L esame consiste in una prova orale sugli argomenti sviluppati durante le ore di lezione teorica e teoricopratica in aula e in laboratorio. Materiale di studio RUSSELL P.J.,004. i Genetica Fondamenti. EdiSES, Napoli. BARCACCIA G., M.FALCINELLI, 005. Genetica e genomica Vol.1Genetica generale. Liguori Editore, Bologna. LORENZETTI F., S. CECCARELLI, F. VERONESI,1996. Genetica agraria. Patron Editore, Bologna. ELROD S.L., STANSFIELD W.D.,003.Genetica450 problemi risolti. McGrawHill,Milano. Appunti delle lezioni. Materiale bibliografico di approfondimento ANTHONY J.F. GRIFFITHS, SUSAN R. WESSLER, RICHARD C. LEWONTIN, WILLIAM M. GELBART, DAVID T. SUZUKI, JEFFREY H. MILLER Genetica. Principi di analisi formale. Zanichelli Editore, Bologna Orario di ricevimento Lunedì 10,30 13,30 Martedì 10,30 13,30 Giovedì 10,30 13,30 Ausili didattici Gli argomenti del corso saranno trattati con l ausilio di presentazioni in Power Point e lucidi le cui copie sono reperibili c/o la biblioteca del Dipartimento di Biologia e chimica agroforestale ed ambientale (DI.B.C.A.), sez. di Genetica e miglioramento genetico Per gli studenti a tempo parziale: RUSSELL P.J., 004. igenetica Fondamenti. EdiSES, Napoli. Per gli studenti stranieri: RUSSELL P.J., 003. Essential igenetics. Pearson Education, Inc by Benjamin Cummings. ERIKSSON G., EKBERG I An introduction to forest genetics. SLU, Uppsala (Sweden)

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4 Bachelor: Environmental and forest Sciences Module: Plant Genetics (6 CFU) (4 CFU Lectures + CFU Laboratory or field classes) Professor Prof. Rosanna Simeone rosanna.simeone@agr.uniba.it Tel Educational Goals The contents of the course concern the study of mendelian genetics and molecular genetics (DNA structure and replication, transcription and translation). Gene and chromosome mutations. Polygenic inheritance (quantitative characters, heritability). Genetic structure of population and genetic variation in natural populations. Variation among and within tree populations. The course is the basis for the study of biodiversity and the methods of forest tree breeding. Acquirable skills The aim of the course is to provide knowledge of the mechanisms of heredity and the methods of genetics employed to study the main biological processes. The course intends give information about the molecular structure and the function of DNA, the nature of the gene and the manipulation of DNA. Basic statistical notions and the hereditability of qualitative and quantitative traits of forest trees can be used in the field of Programme environmental (1 protection ECTS of and Lecture instrumental = 8 hours; for 1 further ECTS related of Laboratory disciplines. and field classes = 14 hours) Topic/Subject N. ECTS Lecture Number of hours Lab & field cl. Genetics and the organism. Chromosomes in prokaryotes and in eukaryotes. Mitosis. Meiosis. Life cycles in organisms of interest for genetic studies. Mendelian analysis. Mendel s experiments. Genotype and phenotype. The chromosome theory of heredity. Multiple alleles. Epistatic genes. Statistical analyses. Linkage and eukaryotic chromosome mapping. Crossingover and recombination. Linkage maps. Two and threepoint testcrosses. The genetic material. The structure of DNA and RNA. Replication of DNA. The chromosome structure. Geneprotein relationships. Gene function. Transcription and translation. Transcription. Eukaryotic RNA. Mechanism of gene splicing. The genetic code. Translation. DNA recombinant. Restriction enzymes. Recombinant DNA methodology. Cloning vectors. Gene libraries. Clone identification. Polymerase chain reaction (PCR). DNA polymorphism. Genetic transformation in plants. Mutations. Origin of mutations. Gene mutations. Changes in chromosome structure. Aneuploidy. Auto and allopolyploidy. Interspecific hybridization in forest trees. Quantitative genetics. Qualitative and quantitative characters. Continuous variation. Genetic and environment variation. Heritability. Mapping of quantitative traits in forest trees

5 Population genetics. HardyWeinberg equilibrium. Changes from HardyWeinberg equilibrium: migration, mutation selection, inbreeding depression, heterosis. Introduction to tree improvement. Tree breeding. Selection of plus trees. Halfsib versus fullsib progeny testing. Seedling seed orchards. Clonal seed orchards. Vegetative propagation and clonal forestry. Total Exam The exam consists of an oral test with questions related to the lectures and exercises. Support materials RUSSELL P.J.,004. i Genetica Fondamenti. EdiSES, Napoli. BARCACCIA G., M.FALCINELLI, 005. Genetica e genomica Vol.1Genetica generale. Liguori Editore, Bologna. LORENZETTI F., S. CECCARELLI, F. VERONESI,1996. Genetica agraria. Patron Editore, Bologna. ELROD S.L., STANSFIELD W.D.,003.Genetica450 problemi risolti. McGrawHill,Milano. Notes of the lectures distributed during the course. Additional readings ANTHONY J.F. GRIFFITHS, SUSAN R. WESSLER, RICHARD C. LEWONTIN, WILLIAM M. GELBART, DAVID T. SUZUKI, JEFFREY H. MILLER Genetica. Principi di analisi formale. Zanichelli Editore, Bologna Visiting hours Monday 10,30 13,30 Tuesday 10,30 13,30 Thursday 10,30 13,30 Teaching procedures Lectures will be presented through Powerpoint and overhead. Various materials might be shown to elucidate theoretical aspects ( in vitro and in vivo specimens, tools, etc.) For parttime students RUSSELL P.J., 004. igenetica Fondamenti. EdiSES, Napoli. For foreign students RUSSELL P.J., 003. Essential igenetics. Pearson Education, Inc by Benjamin Cummings. ERIKSSON G., EKBERG I An introduction to forest genetics. SLU, Uppsala (Sweden)