Percorso Formativo

Programma del corso

1. Dimensioni e organizzazioni dei genomi:
- I genomi procariotici ed eucariotici a confronto: il paradosso del valore C descritto attraverso vari esempi nell’ambito delle Angiosperme;
- Le forze che influenzano le dimensioni del genoma e meccanismi di espansione e contrazione (crossing-over ineguale; ricombinazione illegittima).
2. Tipi, numerosità e organizzazione di sequenze geniche e non-geniche nel cromosoma eucariotico:
2.1. Sequenze non-geniche
- sequenze altamente ripetute telomeriche, centromeriche e intercalari; micro- e mini-satelliti;
- elementi trasponibili (ET) negli Eucarioti: confronto con gli elementi IS dei Procarioti; classi di ET e relative modalità di trasposizione e abbondanza in vari genomi eucariotici: ET a DNA e a RNA o retroelementi; effetto degli ET sulle dimensioni e struttura dei genomi eucariotici; amplificazione degli ET tramite crossing-over ineguale intra- e inter-elemento;
2.2. I geni eucariotici
- struttura fine e variabilità strutturale (es. numerosità e dimensione degli introni) tra vari taxa; il rimescolamento degli esoni e la creazione di nuovi geni;
- famiglie e super-famiglie geniche: duplicazione genica e divergenza (neo- e sub-funzionalizzazione); esempi di varie famiglie/super-famiglie geniche (istoni, geni di resistenza nelle piante, globine umane).
3. La compartimentalizzazione del genoma: organizzazione a mosaico (isocore) del genoma umano e dei genomi vegetali; regioni “gene-rich” e “gene-poor”; gli ET come principali componenti degli spazi intergenici; confronto tra mappe genetiche e fisiche; “hot” e “cold” spot di ricombinazione e correlazione con la densità genica e la trascrizione.
4. Genomica comparativa:
- Micro- e macro-sintenia e colinearità intergenomica e interspecifica; il “circle diagram” dei genomi delle Graminacee; livelli di conservazione: cromosomi omeologhi e geni ortologhi;
- Riarrangiamenti cromosomici e interruzione della sintenia e colinearità: evidenze dalla mappatura comparativa e dal sequenziamento comparativo.
5. Evoluzione dei genomi vegetali e meccanismi adattativi, con particolare riferimento alla poliploidia; aggiustamenti rapidi del genoma dopo l’evento di poliploidizzazione: mantenimento o eliminazione dei geni/sequenze duplicati: vari esempi da poliploidi di Triticum neo-sintetizzati; silenziamento genico.
6. Epigenetica ed epigenomica: modificazioni della struttura della cromatina (chromatin remodelling) mediate da metilazione del DNA, metilazione/acetilazione degli istoni, il ruolo di molecole di RNA; cambiamenti epigenetici associati alla poliploidizzazione.
7. Manipolazioni dei genomi vegetali a fini applicativi
- Il significato e gli obiettivi delle manipolazioni ai fini del miglioramento genetico: l’utilizzazione della variabilità genetica al di fuori della specie “target”
- Dalla creazione di anfidiploidi a linee di addizione e sostituzione di singoli cromosomi al trasferimento interspecifico mirato di segmenti cromosomici (ingegneria cromosomica) in specie vegetali di rilevanza agraria: strategie e casi di studio, con particolare riferimento a specie di Triticeae (frumento e specie affini), Solanum spp., Medicago spp., complesso Lolium-Festuca.

Modalità Esame

Viene solitamente proposta una presentazione PowerPoint relativa a un argomento a scelta dello studente tra quelli trattati nel corso. Dell'argomento scelto, il docente fornisce 1-3 (tipicamente 2) articoli scientifici, di cui uno in genere consiste in una "review", mentre l'altro tratta un aspetto specifico dello stesso argomento. Nel corso della presentazione, il docente di norma fa alcune domande di approfondimento, anche inerenti ad altri aspetti del programma. Il voto attribuito tiene conto del livello di conoscenza dei contenuti, della capacità di analisi, di sintesi e di collegamenti, anche interdisciplinari, della capacità di senso critico e della chiarezza espositiva.

Testi adottati

- Materiale didattico (es. diapositive delle lezioni) e articoli scientifici forniti dal docente e reperibili sul sito istituzionale;
- Ulteriori articoli scientifici su richiesta degli studenti, sia per la preparazione della prova di esame, che per approfondimento di aspetti di specifico interesse individuale;
- Capitoli selezionati da:
(In italiano)
Barcaccia - Falcinelli – Genetica e genomica (Liguori ed.), vol. I, II e III;
Hartwell et al. - Genetica - dall'analisi formale alla genomica (McGraw-Hill);
Russell PJ - Genetica: un approccio molecolare (Pearson)
(In inglese)
Grotewold E, Chappell J, Kellogg E.A. - Plant Genes, Genomes and Genetics, 2015- John Wiley & Sons, DOI:10.1002/9781118539385
Plant genome diversity - vol. 1 & 2 - Springer, 2012
Goldberg et al. - From genes to genomes - McGraw-Hill (2021-)
Russell PJ - iGenetics: A Molecular Approach: Pearson New International Edition (English Edition, 2013-)

Modalità di frequenza

La frequenza non è obbligatoria, ma incoraggiata, soprattutto per favorire la discussione, sia su quanto esposto dal docente, che sugli articoli scientifici presi a riferimento e proposti dal docente.

Bibliografia

Oltre alla bibliografia indicata nella sezione "Testi", articoli scientifici sui principali argomenti trattati nel corso verranno raccomandati e resi disponibili agli studenti

Programma del corso

Il corso è basato sull'identificazione dei pericoli e sulle procedure di sicurezza necessarie per svolgere attività lavorative presso laboratori. Partendo da dettagliati report incidentali circa alcuni importanti incidenti avvenuti in laboratori di altri paesi, le lezioni impegneranno gli studenti nell'investigazione dei pericoli e dei rischi latenti, tenendo presente che tali contesti lavorativi possono comportare scenari di pericolo pressoché unici. A tal fine, saranno trattati rischi specifici e modalità di accadimento degli incidenti, mentre sarà fornita un'ampia copertura anche di quegli strumenti che consentono valutazioni dinamiche della sicurezza sul lavoro.

In particolare, saranno trattati i seguenti aspetti relativi alle attività lavorative in laboratorio:
- Termini e definizioni relativi agli aspetti della sicurezza, esempi di incidenti;
- Rischi chimici;
- Rischi biologici (agenti e patogeni);
- Rischi fisici (ergonomia, radiazioni, rumore);
- Rischi per la sicurezza (elettricità, incendi, esplosioni);
- Fattori legati all'ambiente lavorativo che influenzano il lavoro e che generano particolari risposte psicologiche nei lavoratori;
- Il fattore umano e il trade-off tra efficacia e accuratezza nel lavoro in laboratorio;
- Le "culture" della sicurezza nelle organizzazioni del lavoro e i sistemi di gestione della sicurezza;
- Analisi dei rischi e valutazione della sicurezza - contromisure, requisiti dei dispositivi di protezione individuale e procedure di emergenza.

Modalità Esame

Esame scritto composto da due domande: una da parte del docente da completare obbligatioriamente, una a scelta del candidato tra due opzioni proposte dal test. Ogni risposta deve essere fornita in circa 15-20 righe. Idoneità (no voto).

Testi adottati

Forniti dal docente

Modalità di frequenza

Lezioni in presenza, lezioni registrate dell'anno accademico 2023/2024 sono disponibili

Bibliografia

Leveson, N.G. - System Safety Engineering: Back to the Future (2002) - Massachusetts Institute of Technology
Leveson, N.G. - Engineering a Safer World - Systems Thinking Applied to Safety (2011) - MIT Press Cambridge, MA

Programma del corso

Unità di misura e conversioni, calcoli stechiometrici, preparazione di soluzioni e diluizioni, reazioni acido-base e titolazioni, soluzioni tampone e loro preparazione, impostazione di una reazione chimica e monitoraggio del suo decorso. Utilizzazione dei dispositivi di precisione per prelievo di microvolumi; Introduzione all’utilizzo della strumentazione di laboratorio di biologia molecolare; pratiche quotidiane di laboratorio; Laboratorio strumentale: utilizzo della cromatografia liquida ad alte prestazioni (HPLC) e di sistemi estrattivi a microonde; preparazione di reazione PCR e settaggio delle analisi elettroforetiche.

Modalità Esame

Test a Risposta Multipla

Testi adottati

Si consiglia di studiare gli argomenti del corso utilizzando le slides del docente, rese disponibili sulla piattaforma Moodle. Non ci sono particolari testi di riferimento trattandosi prevalentemente di esame pratico.

Modalità di frequenza

Fortemente consigliata

Programma del corso

- Introduzione, storia e ruolo del miglioramento genetico, obiettivi del miglioramento genetico, concetto di ideotipo.
- Biologia della riproduzione: morfologia fiorale, macro e microsporogenesi, macro e microgametogenesi, impollinazione, fase progamica, fecondazione, embriogenesi, sviluppo del seme e del frutto. Biologia molecolare dell’induzione e dello sviluppo fiorale, geni che controllano l’identità dell’infiorescenza, del fiore e degli organi fiorali, modello ABC(DE). Modo di riproduzione (riproduzione sessuata, vegetativa e apomittica), determinazione del sesso (ermafroditismo, monoicismo e dioicismo), sistema di unione (autogamia e allogamia), determinazione sperimentale del sistema riproduttivo e della quota di allogamia. Maschio sterilità (genetica, citoplasmatica e genetico-citoplasmatica, maschio sterilità funzionale e condizionale). Auto incompatibilità (sporofitica e gametofitica). Apomissia, basi citoembriologiche, controllo genetico, miglioramento genetico delle specie apomittiche obbligate e facoltative e prospettive di trasferimento dell’apomissia a specie sessuali. Allegagione e sviluppo del frutto, partenocarpia, approcci biotecnologici al controllo dell’allegagione. Maturazione del frutto, mutanti della maturazione e dei pigmenti.
- Fonti di variabilità: diversità genetica e concetto di gene pool, raccolta e conservazione del germoplasma, banche del seme, valutazione del germoplasma, variabilità indotta per mutagenesi e somaclonale.
- L’incrocio: incrocio intra ed interspecifico, barriere sessuali tra specie, biotecnologie di ausilio all’incrocio interspecifico, fecondazione in vitro ed embryo rescue.
- Teoria della selezione: principi di teoria della selezione per caratteri monogenici e poligenici, penetranza ed espressività.
- Struttura genetica delle popolazioni di specie autogame, allogame e a propagazione vegetativa e apomittiche.
- Schemi di miglioramento genetico per specie prevalentemente autogame: selezione in popolazioni esistenti: selezione massale e selezione per linea pura. Selezione in popolazioni segreganti: metodo pedigree, popolazione riunita e single seed descent, aploidi raddoppiati. Metodo del reincrocio per un allele dominante e recessivo, linkage drag, cenni sulla selezione assistita, varietà multilinee, ibridi F1 in specie autogame.
- Schemi di miglioramento genetico per specie prevalentemente allogame: selezione massale concetto di selezione ricorrente, varietà sintetiche, ibridi F1 in specie allogame, impiego della maschio sterilità negli schemi di produzione degli ibridi.
- Elementi di genetica della produzione sementiera: valutazione delle nuove costituzioni ed iscrizioni al Registro Varietale, selezione conservatrice e produzione del seme, isolamento, generazioni di moltiplicazione. Legislazione sementiera. Biotecnologie per la protezione delle varietà (uso di marcatori molecolari per la distinguibilità), stima del flusso genico e suo contenimento in varietà convenzionali e geneticamente modificate.

Seminari: gli studenti del corso saranno invitati a partecipare ad uno o due seminari di approfondimento tecnico o scientifico su argomenti del corso.
Esercitazioni: l’attività pratica sarà dedicata alla conoscenza della variabilità genetica in una specie di interesse agrario, all’esame di mutazioni coinvolte nello sviluppo fiorale, all’esecuzione di incroci controllati e ad una visita didattica ad un’azienda operante nel miglioramento e/o nella produzione sementiera di specie di interesse agrario.

Modalità Esame

Il candidato dovrà dimostrare di avere acquisito conoscenze nel settore del miglioramento genetico vegetale. Il giudizio e il voto finale terrà conto delle conoscenze e dei concetti acquisiti, della capacità di analisi dei problemi, di collegare conoscenze interdisciplinari, di formulare ipotesi e giudizi, della padronanza e chiarezza di espressione ed esposizione. L'esame sarà sostenuto in forma orale.
L'accertamento si svolge in genere con la discussione di tre argomenti di programma, di cui uno a scelta del candidato, che coprano i tre ambiti di argomenti, biologia della riproduzione delle piante coltivate, schemi e metodi di miglioramento genetico e produzione del seme e legislazione sementiera.

Testi adottati

Barcaccia G. e Falcinelli M., Genetica e genomica, vol. II, 2005, Miglioramento genetico, Liguori.
Lorenzetti F. et al., Miglioramento genetico delle piante agrarie, 2018, Edagricole.
Ciriciofolo E. e Benincasa, Sementi: Biologia, produzione e tecnologia, 2018 Edagricole.
Materiale fornito dal docente tramite il Portale Docente.

Modalità di frequenza

La frequenza non è obbligatoria, ma fortemente raccomandata.

Bibliografia

Materiali di approfondimento su diversi argomenti del programma verranno indicati dal docente durante le lezioni e saranno comunque disponibili su Moodle.

Programma del corso

- Concetti introduttivi – il mercato mondiale di enzimi e starter microbici utili in ambito alimentare; aspetti normativi EU che ne regolano l'uso.
- Biomasse microbiche e produzione industriale di starter
- Metaboliti primari e secondari
- Prodotti complessi
- Enzimi e catalisi enzimatica
- Applicazioni biotecnologiche alle filiere agroalimentari di: Pane e prodotti da forno; Malto e birra; Vini fermi e spumanti; Fermentati a base di latte, cereali, legumi e frutta; Caffè; Cacao.

Modalità Esame

Prova in itinere: test a risposta multipla;
Esame finale: discussione orale su argomenti diversi
Nella determinazione del voto finale si terrà conto: del livello di conoscenza dei contenuti dimostrato (superficiale, appropriato, preciso e completo, completo e approfondito), della capacità di applicare i concetti teorici (discreta, buona, ben consolidata), della capacità di analisi, di sintesi e di collegamenti interdisciplinari (sufficiente, buona, ottima), della capacità di senso critico e di formulazione di giudizi (sufficiente, buona, ottima), della padronanza di espressione (esposizione carente, semplice, chiara e corretta, sicura e corretta).

Testi adottati

- Appunti delle lezioni
- Advances in Food Biotechnology, Wiley
- Fundamentals of Food Biotechnology, 2nd Edition, Wiley
- Food Biotechnology, Springer
- Biotecnologie alimentari, Piccin

Modalità di svolgimento

Le lezioni avranno un carattere sia teorico che pratico e privilegeranno la partecipazione attiva, affinché gli studenti possano acquisire ed applicare, con competenze avanzate e specialistiche, la gestione degli enzimi alimentari e allo stesso tempo possano svolgere attività di consolidamento e apprendimento autonomo in aula e in laboratorio. Attraverso questo approccio si intende anche perfezionare la padronanza degli strumenti teorici e critici necessari all’analisi e all’interpretazione delle specificità operative in differenti processi alimentari.

Modalità di frequenza

Facoltativa

Bibliografia

Nessuna

Programma del corso

Il corso è focalizzato sullo studio delle diverse famiglie di sostanze organiche naturali derivanti dalla via dell’acetato, dello shikimato e del mevalonato. Di ciascuna di queste, vengono approfonditi gli aspetti strutturali, le proprietà, le attività biologiche e le applicazioni in campo agronomico, alimentare, cosmetico, farmaceutico e nutraceutico. Tra le classi di metaboliti secondari, vengono approfonditi in modo particolare le sostanze fenoliche e, tra le varie attività biologiche, quella antiossidante. Vengono inoltre studiate le tecniche di estrazione, purificazione e caratterizzazione strutturale delle sostanze naturali. Durante lo svolgimento del corso sono previsti seminari tenuti da colleghi esterni all’Università delle Tuscia su tematiche attinenti il programma. Sono, inoltre, previste esercitazioni e/o visite didattiche.

Modalità Esame

Al termine del corso, gli studenti sostengono una prova scritta basata su tre domande aperte che vertono su tutti gli argomenti trattati. Inoltre, presentano un argomento tramite un file ppt (power point) suun argomento selezionato dallo studente utilizzando un articolo o una review desunta dalla banca dati Scopus. L'argomento riguarda una molecola, una famiglia di sostanze naturali o un metodo analitico desunto da tutto il programma. L'artcolo/review è scelto dal studente e può essere inviato al docente prima di preparare il ppt, per una approvazione.
Elementi di valutazione sono il grado di conoscenza e di approfondimento dei contenuti, la proprietà di linguaggio, la chiarezza espositiva, la capacità di analisi critica e di sintesi sia per la prova scritta che per la presentazione ppt.

Testi adottati

Chimica, Biosintesi e Bioattività delle Sostanze Naturali - P. M. Dewick, Piccin. Edizione italiana a cura di E. Fattorusso

Modalità di frequenza

Consigliata

Bibliografia

Articoli scientifici selezionati (fonti: Scopus, Web of Science)

Programma del corso

Il corso mira a guidare gli studenti ad acquisire le nozioni per integrare sistematicamente le metodologie di euro-progettazione con le tecniche di Project Management:

1. Formulazione: metodi di applicazione delle tecniche di PM sin dalla formulazione per definire meglio gli elementi gestionali della proposta (es. programmazione temporale, rischi) e per gestire in modo efficiente la fase di scrittura della proposta (rispettando vincoli di tempo, costo e qualità).
2. Realizzazione: applicazione del PM per una gestione più efficace dell'intervento finanziato, rafforzando gli aspetti di gestione delle risorse, qualità e rischi non pienamente coperti dal solo LFA.

La prima parte del programma presenta una panoramica sul funzionamento dei finanziamenti dell'Unione Europea e i relativi frame di programmazione pluriennale (Conoscenze di Contesto: UE, Strategie, Quadro Finanziario Pluriennale). la seconda parte del programma apre alle tematiche più operative della scrittura e gestione dei progetti (Project Cycle Management, Project Management e relative aree di conoscenza).

A completamento delle conoscenze da acquisire sarà dedicato un focus alle soft skills in particolare la gestione degli stakeholder di progetto.

Modalità Esame

La valutazione prevede due momenti distinti:
• Test iniziale diagnostico, volto a consentire al docente di rilevare le conoscenze di partenza degli studenti. Tale prova non incide sull’esito finale.
• Prova finale, articolata in due parti:
1. un test scritto con domande miste (chiuse e aperte) sui contenuti del corso;
2. la simulazione di una proposta di progetto, elaborata in gruppo (massimo quattro studenti per gruppo), finalizzata a verificare la capacità di applicare le conoscenze acquisite a casi concreti.

Testi adottati

Materiale fornito dal docente

Modalità di frequenza

Non obbligatoria ma suggerita in via della natura dei temi

Bibliografia

Materiale fornito dal docente

Programma del corso

Introduzione al corso, panoramica del programma, come si svolge l'esame, assegnazione dei casi studio
Concetti generali di patologia vegetale e Riepilogo dei principali fitopatogeni: batteri, fitoplasmi, funghi, oomiceti, virus
Concetti generali di lotta e lotta "convenzionale": agronomica, genetica, legislativa, con chimica di sintesi
Definizione di agricoltura biologica, regolamentazione e legislazione, il porgramma dello European Green Deal e come impostare i nuovi metodi di lotta
Meccanismi di difesa delle piante
Meccanismi di antagonismo
Impiego di sostanze naturali con azione antimicrobica e di elicitori
Impiego delle nanotecnologie: azione antimicrobica diretta, come carrier di sostanze attive e di acidi nucleici
Gene delivery per resistenza ai patogeni
Modelli previsionali e fenomica
Diagnostica

Modalità Esame

Verrà assegnato un caso studio ad ogni studente, il quale dovrà preparare una presentazione power point da esporre durante la data di esame.

Testi adottati

Slide del docente, articoli scientifici consigliati dal docente

Modalità di svolgimento

Lezioni frontali, laboratorio

Modalità di frequenza

Non obbligatoria

Bibliografia

Slide del docente, articoli scientifici consigliati dal docente