BIOTECNOLOGIE E BIOLOGIA MOLECOLARE E VEGETALE - Modulo di Biotecnologie Vegetali

A.A. di erogazione 2020/2021
Insegnamento obbligatorio

Laurea triennale in BIOTECNOLOGIE
 (A.A. 2019/2020)
Anno di corso: 
2
Tipologia di insegnamento: 
Caratterizzante
Settore disciplinare: 
FISIOLOGIA VEGETALE (BIO/04)
Attivita' formativa capogruppo: 
Lingua: 
Italiano
Crediti: 
6
Ciclo: 
Secondo Semestre
Ore di attivita' frontale: 
48
Dettaglio ore: 
Lezione (48 ore)

Obiettivo dell’ insegnamento è contribuire alla formazione del laureato in Biotecnologie fornendo competenze sulle tecnologie di trasformazione genica degli organismi vegetali, le possibilità e i limiti di tali tecnologie, le loro applicazioni nel campo della ricerca di base e di quella applicata alle specie vegetali di interesse agrario, le problematiche connesse alla produzione di organismi geneticamente modificati.
L’insegnamento si configura come uno dei due segmenti di cui si compone l’insegnamento Biotecnologie e Biologia Molecolare Vegetale: Biotecnologie (primo segmento, erogato al II anno del Corso di Studio) e Biologia Molecolare Vegetale (secondo segmento, erogato al III anno del Corso di Studio).

RISULTATI DI APPRENDIMENTO ATTESI
Al termine del corso lo studente sarà in grado di:
1. discutere le tecniche della coltura in vitro di specie vegetali e le modalità per operare in condizioni asettiche
2. spiegare le applicazioni della coltura in vitro vegetale
3. descrivere i principi e le diverse tecniche della trasformazione stabile e transiente degli organismi vegetali
4. disegnare vettori idonei per la trasformazione stabile (del nucleo e del cloroplasto) e transiente
5. progettare uno schema di trasformazione vegetale stabile o transiente strutturato e temporalmente articolato, evidenziandone i passaggi principali
6. fornire criteri per la scelta delle strategie di trasformazione più idonee in funzione dell'obiettivo finale e del materiale vegetale di partenza
7. discutere le opportunità offerte dalle tecniche di trasformazione nell’ambito del miglioramento vegetale
8. utilizzare un’appropriata terminologia scientifica

Sebbene non ci siano vincoli di propedeuticità, per la comprensione degli argomenti trattati nel corso sono necessarie conoscenze di biochimica (Corso Integrato di Biochimica), biologia molecolare (Insegnamento di Biologia Molecolare), biologia vegetale (Insegnamento di Biologia Vegetale).

Vengono affrontati i seguenti argomenti:
1. Tecniche di coltura in vitro
Totipotenza delle cellule vegetali. Sdifferenziamento, morfogenesi (organogenesi ed embriogenesi somatica) e principali fattori di controllo del processo morfogenetico in vitro.
Caratteristiche di una coltura asettica, colture continue e discontinue. Sincronizzazione e curve di crescita. Micropropagazione. Ibridazione somatica, metodi di selezione dei prodotti di fusione e rigenerazione. Protoplasti. Variazione somaclonale
2. Trasformazione stabile nucleare vegetale
Agrobacterium tumefaciens: il meccanismo di infezione, le caratteristiche del plasmide Ti, il meccanismo di trasferimento del T-DNA. Ingegnerizzazione di vettori per la trasformazione genetica mediata da A. tumefaciens. Il costrutto genico. I geni marcatori e l’ottenimento di piante marker free. Protocolli di trasformazione genica mediata da A. tumefaciens. Altre tecniche di trasformazione vegetale: biolistica, elettroporazione, microiniezione.
3. Trasformazione genica del cloroplasto
Ingegnerizzazione di vettori per la trasformazione del cloroplasto. Il costrutto genico. Tecniche di trasformazione
4. Transgenesi, cisgenesi, genome silencing in campo vegetale
5. Agricoltura. le sfide presenti e future
La domesticazione delle piante. La rivoluzione verde. Opportunità e problematiche delle moderne biotecnologie in campo vegetale
6. Esempi di applicazione delle tecniche di trasformazione in campo agronomico: la resistenza a fitopatogeni
7. Esempi di applicazioni delle biotecnologie vegetali nella ricerca di base.

Due lezioni sono dedicate alla lettura di 2 articoli scientifici (individuati annualmente dal docente) di approfondimento delle tematiche sopra descritte.

Le lezioni frontali sono supportate dalla proiezione di diapositive. Nel corso delle lezioni viene sollecitata la partecipazione attiva degli studenti alla discussione, in particolare nei momenti di lettura e analisi di articoli scientifici e di study case relativi ai temi trattati.
Le lezioni sono integrate da filmati selezionati fra quelli presenti sul web dedicati alle tecniche di coltura in vitro e di trasformazione, che sono presentati e discussi nel dettaglio.
Per permettere allo studente di verificare in itinere il proprio livello di preparazione, al termine del primo e del terzo argomento, tra quelli elencati nella sezione “Contenuti del corso”, viene effettuato un test di valutazione formativa, che lo studente svolge a casa e che viene successivamente analizzato e discusso collettivamente in aula. Tali test consentono l’autovalutazione degli studenti su quanto svolto e una ulteriore discussione sui temi trattati. I test formativi non incidono in nessun modo sulla valutazione sommativa finale.
Agli studenti è chiesto inoltre di individuare un argomento a scelta e di approfondirlo, attraverso una ricerca in letteratura (che può anche essere effettuata per piccoli gruppi), allo scopo di ricostruire l’evoluzione del tempo delle ricerche e dei risultati ottenuti in quel settore. Due lezioni vengono dedicate alla presentazione e alla discussione aperta in aula di tali approfondimenti.

L'esame consiste in una prova orale. Sono poste allo studente alcune domande, sia di ampio respiro che più specifiche, di cui una a scelta. L’obiettivo della prova d’esame è verificare il livello dei risultati di apprendimento precedentemente indicati, valutando:
1. il livello di conoscenza e di approfondimento degli argomenti affrontati
2. la capacità di stabilire collegamenti pertinenti fra i diversi aspetti trattati
3. la capacità di organizzare con coerenza e chiarezza il discorso
4. la padronanza del linguaggio scientifico proprio del campo di riferimento
Il voto è espresso in trentesimi.

- Rosa Rao e Antonietta Leone, Biotecnologie e genomica delle piante. Idelson-Gnocchi, 2014
- Altman A., Hasegawa P.M. Plant Biotechnology and Agriculture 2012 Academic Press
- Trigiano, Gray, 2010 Plant Tissue Culture, Development and Biotechnology CRC

Le diapositive proiettate a lezione e altro materiale fornito dal docente sono scaricabili dal sito e-learning di Ateneo

Il docente è disponibile a concordare incontri (anche via Teams) di approfondimento o chiarimento mediante richieste all’indirizzo marcella.bracale@uninsubria.it.