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Oggetto:
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Biologia molecolare vegetale

Oggetto:

Plant Molecular Biology

Oggetto:

Anno accademico 2022/2023

Codice attività didattica
INT0797
Docente
Prof. Luisa Lanfranco (Affidamento interno)
Corso di studio
[056502] BIOTECNOLOGIE VEGETALI
Anno
1° anno
Periodo
Primo semestre
Tipologia
B - Caratterizzante
Crediti/Valenza
6
SSD attività didattica
BIO/01 - botanica generale
Erogazione
Convenzionale
Lingua
Italiano
Frequenza
Facoltativa
Tipologia esame
Orale
Prerequisiti
Nessuno / None
Oggetto:

Sommario insegnamento

Oggetto:

Obiettivi formativi

L'insegnamento contribuisce alla realizzazione degli obiettivi formativi del corso di studi in Biotecnologie Vegetali fornendo in particolare conoscenze approfondite sui meccanismi molecolari alla base di alcune attività cellulari nei sistemi vegetali. In particolare, verranno fornite conoscenze sulle caratteristiche dei genomi nucleari, mitocondriali e plastidiali e sulle attività di regolazione dell'espressione genica.

 

Objectives of this course fit with the general objectives of the Plant Biotechnology Master and, in particular, aim at providing deep knowledge on the features of plant genomes (nuclear, mitochondrial and plastid DNAs) and on the regulation of gene expression.

Oggetto:

Risultati dell'apprendimento attesi

CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE

Al termine dell’insegnamento lo studente/la studentessa avrà acquisito conoscenze relative a:

- la composizione e l’organizzazione dei genomi vegetali (nucleare, mitocondriale e plastidiale);

- l’impatto della poliploidia, degli elementi trasponibili e del trasferimento genico orizzontale sull’evoluzione dei genomi nel Regno Piante;

- i meccanismi genetici ed epigenetici di regolazione dell'espressione genica;

-  metodiche sperimentali per l’analisi dell’espressione genica

 

 CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE

Al termine dell’insegnamento chi segue sarà in grado di:

- applicare il metodo scientifico di indagine;

-  progettare un esperimento di analisi di espressione genica e applicare protocolli sperimentali per l’analisi di espressione genica mediante RT-PCR quantitativa

 

AUTONOMIA DI GIUDIZIO

Al termine dell’insegnamento lo studente/la studentessa sarà in grado di:

- valutare e interpretare i dati di letteratura

- valutare e scegliere il metodo sperimentale più idoneo al fine di condurre un’analisi di espressione genica mirata alla singola o a poche sequenze geniche

 

ABILITÀ COMUNICATIVE

Alla fine dell’insegnamento gli studenti/le studentesse saranno in grado di utilizzare la terminologia scientifica impiegata  in biologia molecolare.  Attraverso la presentazione in aula di pubblicazioni scientifiche, da preparare in gruppo, saranno inoltre verificate le abilità di comunicazione e linguistiche nell’illustrare i risultati della ricerca e  le capacità di analisi e di comprensione di un lavoro scientifico.

 

 

 

KNOWLEDGE AND UNDERSTANDING
At the end of the course, students will know the following topics:

- composition and organization of plant genomes (nuclear, mitochondrial, plastid DNA);

 - impact of polyploidy, transposable elements and horizontal gene transfer on the evolution of plant genomes;

- genetic and epigenetic mechanisms of regulation of gene expression;

 - experimental methods for the analyis of gene expression (targeted approach).

 

APPLYING KNOWLEDGE AND UNDERSTANDING
At the end of the course students will be able to:

- apply the scientific method of research;

-  plan and perform experiments of gene expression analysis by means of quantitative RT-PCR assays.

 

MAKING JUDGEMENTS

At the end of the course, students will be able to interprete literature data and choose the the experimental method more suitable to carry out a gene expression analysis with a targeted approach.

 

COMMUNICATION SKILLS

At the end of the course, students will be able to use the technical language  of molecular biology. In addition, communication skills and the comprehension ability  will be developed and evaluated  through the presentation of group works, focused on the analysis of a scientific publication. 

Oggetto:

Programma

Area di formazione generale

L’informazione genetica nella cellula vegetale.

Il genoma nucleare; la struttura del gene nelle piante - confronto con organismi animali e fungini-. Il fenomeno della poliploidia. Le sequenze ripetute; l’organizzazione di centromeri e telomeri. Gli elementi trasponibili. I progetti genoma nel Regno Piante: sintenia e colinearità, considerazioni di carattere evolutivo. Il trasferimento genico orizzontale.

I genomi degli organelli

DNA mitocondriale (evoluzione, struttura, organizzazione; il fenomeno della CMS)

DNA plastidiale (evoluzione, struttura, organizzazione, ruolo nelle biotecnologie -plastid genetic engineering-).

Il trasferimento genico tra organelli. L’espressione genica negli organelli, l’RNA editing.

 

Area biologico-molecolare

Il controllo dell'espressione genica: elementi cis e trans (le famiglie di fattori trascrizionali); cenni sui piccoli RNA. Meccanismi epigenetici di controllo dell'espressione genica: metilazione del DNA, modificazioni a carico delle proteine istoniche; chromatin modelling proteins.

Tecniche di analisi dell’espressione genica (Northern blot, RT-PCR semi-quantitativa e quantitativa); studio dell’espressione genica in tipi cellulari specifici: ibridazione in situ; piante transgeniche che esprimono costrutti di fusione promotore/gene reporter; la microdissezione laser. Approcci sperimentali per la caratterizzazione di fattori trascrizionali: gel shift, Chromatin immunoprecipitation (ChIP).

Presentazione da parte di studenti/studentesse e discussione di pubblicazioni scientifiche inerenti gli argomenti trattati.

Esercitazioni

Estrazione di RNA, analisi quali- e quantitativa, reazione di RT-qPCR. Microdissezione laser.

 

General formation area

The genetic information in the plant cell.

The nuclear genome; gene structure in plants (comparison with fungi and animals). Polyploidy. Repeated sequences (organization of centromeres and telomeres). Transposable elements.

Genome projects in the Plant kingdom: sinteny and colinearity, evolutionary aspects. Horizontal gene transfer.

The genomes of organelles

Mitochondrial DNA (evolution, structure, organization, the cytoplasmic male sterility -CMS-)

Plastid DNA (evolution, structure, organization, role in biotechnology -plastid genetic engineering-).

Gene transfer between organelles. Gene expression in plant organelle genomes; RNA editing. 

 

 

Biological and molecular area

Regulation of gene expression: cis-acting elements, trans-acting elements (family of transcription factors); small RNAs. Epigenetic mechanisms (DNA methylation, modification of histones; chromatin remodelling proteins)

Techniques for targeted gene expression analysis (Northern blot, RT-PCR semi-quantitative and quantitative); cell-type specific gene expression analyses: in situ hybridization; transgenic plants (promoter/gene reporter fusion construct); laser microdissection. Experimental approaches to characterize transcription factors: gel shift, Chromatin immunoprecipitation (ChIP).

Oral presentation and discussion of scientific publications by students.

Practical training

RNA extraction, quali- and quantitative  analysis, RT-qPCR reaction. Laser microdissection.

Oggetto:

Modalità di insegnamento

Il corso consiste di 48 ore di lezioni frontali e 12 ore dedicate a attività di laboratorio organizzate in gruppi di studenti. Per le lezioni frontali il docente si avvale di presentazioni e slide che sono  messe a disposizione di chi frequenta. Sono previste presentazioni da parte degli studenti/delle studentesse di pubblicazioni scientifiche inerenti gli argomenti trattati. La frequenza è facoltativa, consigliata, e la prova finale sarà uguale per frequentanti e non.

 

 

The course consists of 48 hours of lectures and 12 hours devoted to laboratory work organized in groups of students. For lectures the teacher makes use of presentations and slides that are available to students. Students will be asked to give oral presentations on selected scientific publications.Attendance to lectures and laboratory work is not compulsory; the final exam will be the same for students who do or do not attend.

 

Oggetto:

Modalità di verifica dell'apprendimento

 

In itinere

Durante le lezioni sono proposte alcune verifiche dell’apprendimento da svolgersi in aula ed in modo collettivo che propongono quesiti volti a verificare la comprensione degli argomenti trattati.

Prova finale

L'esame finale è un colloquio che prevede di affrontare almeno 2 temi tra quelli trattati nelle lezioni teoriche in cui il docente si avvarrà di domande specifiche volte a verificare le conoscenze e la capacità di ragionamento e di collegamento tra le conoscenze acquisite. Un'ulteriore domanda verterà sugli approcci sperimentali di analisi dell'espressione genica presentati a lezione e durante le esercitazioni in laboratorio.  La completezza delle risposte a tutte le domande concorrono nell'insieme a definire il voto finale.

 

In itinere

During lectures the teacher will stimulate open discussions among the students in order to monitor the comprehension of the specific topics.

Final exam

The final exam is an oral exam on at least two topics among those presented during the theoretical lessons. The interview includes the verification of the ability to make connections between the knowledge acquired. A further question will concern the experimental approaches for the analysis of gene expression presented during lectures and practical training. Each reply is evaluated and the final grade is calculated as the average of such evaluations.

 

Oggetto:

Attività di supporto

Testi consigliati e bibliografia



Oggetto:
Libro
Titolo:  
Biologia cellulare e molecolare delle piante
Anno pubblicazione:  
2022
Editore:  
Piccin
Autore:  
Gabriella Pasqua e Cinzia Forni
ISBN  
Obbligatorio:  
No


Oggetto:
Libro
Titolo:  
Biochimica e Biologia molecolare delle piante
Anno pubblicazione:  
2003
Editore:  
Zanichelli
Autore:  
Bob B Buchanan Wilhelm Gruissem Russell Jones
ISBN  
Obbligatorio:  
No
Oggetto:

Il materiale didattico presentato a lezione sarà disponibile sulla piattaforma Moodle (link in basso).

 

 

 

Slides and teaching materials will be available for download through the Moodle platform (link below).

 



Oggetto:

Note

Le modalità di svolgimento dell'attività didattica potranno subire variazioni in base alle limitazioni imposte dalla crisi sanitaria in corso.

The way the teaching activity is carried out may be subject to variations according to the limitations imposed by the health crisis.

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    Ultimo aggiornamento: 26/09/2022 10:57
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