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Oggetto:
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Trasformazione genetica (Anno Accademico 2015/2016)

Oggetto:

Genetic transformation of plants

Oggetto:

Anno accademico 2015/2016

Codice dell'attività didattica
INT0520
Docente
Dott. Andrea MOGLIA (Affidamento interno)
Insegnamento integrato
Crediti/Valenza
6
SSD dell'attività didattica
AGR/07 - genetica agraria
Modalità di erogazione
Tradizionale
Lingua di insegnamento
Italiano
Modalità di frequenza
Facoltativa
Tipologia d'esame
Scritto
Prerequisiti
Nessuno / None
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Sommario insegnamento

Oggetto:

Obiettivi formativi

Il modulo ha come scopo quello di fornire conoscenze sulle metodiche di trasformazione genetica, principali obiettivi e applicazioni della trasformazione genetica vegetale, diffusione OGM a livello globale, metodiche di analisi sperimentale per la tracciabilità di OGM nelle filiere produttive e aspetti normativi legati all’immissione di OGM.

 

This course will provide knowledge about experimental methods  and objectives of plant genetic transformation, on the current status of transgenic crops,  on the regulation of GM plants and methods of experimental analysis for the traceability of GMOs in the food  chains.

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Risultati dell'apprendimento attesi

Attraverso le attività formative gli studenti acquisiranno competenze teoriche e operative relative agli aspetti applicativi delle biotecnologie che interessano le piante di interesse agroalimentare ed industriale con particolare riferimento alla trasformazione genetica vegetale.

 

Through the educational activities the students will acquire theoretical and practical skills related to applied aspects of biotechnology involving plants of agri-food and industrial interest and mainly related to plant genetic transformation.

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Modalità di insegnamento

Il corso consiste di 48 ore di lezioni frontali e 12 ore dedicate ad attività di laboratorio/esercitazioni. Per le lezioni frontali il docente si avvale di presentazioni e slide che sono a disposizione degli studenti.

The course consists of 48 hours of lectures and 12 hours devoted to laboratory work. For lectures the teacher makes use of presentations and slides that are available to students.

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Modalità di verifica dell'apprendimento

L'apprendimento sarà verificato in classe attraverso  domande volte a valutare il grado di comprensione degli argomenti trattati. Inoltre, attraverso la presentazione di lavori di gruppo saranno verificate non solo le capacità di analisi e di comprensione di un lavoro tecnico scientifico ma anche le abilità comunicative. L’esame finale è scritto e consiste in 10 domande aperte sull’intero programma svolto.

 

Learning is verified  during the lesson  through questions aimed to verify student’s comprehension.  The applying knowledge and the communication skills will be developed and evaluated by the presentation of group works. The final exam is a written exam composed of 10 open-ended questions that covers the whole  program carried out.

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Programma

Il corso fa interamente riferimento all'Area Formativa Biotecnologica.

Lezioni teoriche:

-Trasformazione genetica mediata da Agrobacterium tumefaciens: descrizione del batterio, caratteristiche del plasmide Ti e dei geni VIR, meccanismo di trasferimento del T-DNA da Agrobacterium.

-Tecniche di trasformazione vegetale mediante metodi diretti: biolistica, mediata da Polyethilene-glicole, elettroporazione, Silicon carbide fibres, Bioactive beads, microiniezione.

-Costruzione di vettori per la trasformazione genetica: caratteristiche generali, tipologie (vettore cointegrativo/binario), preparazione, sviluppo ed ottimizzazione.

-Protocolli di trasformazione genetica: co-coltura, agroinfiltrazione, floral dip.

-Trasformazione cloroplastica.

-Definizione e ottenimento di piante cisgeniche e intrageniche.

-Silenziamento genico mediato da virus (VIGS): caratteristiche dei vettori per il VIGS ed esempi di applicazioni.

-Ottenimento di piante marker free: utilizzo di geni marcatori alternativi ad antibiotici/erbicidi, Co-trasformazione, Multi autotransformation,  sistema di ricombinazione cre/lox, sistema di ricombinazione FLP/FRT, AC/DS transposon system.

-New Plant Breeding technologies: Reverse Breeding, Grafting on GM rootstock, Oligonucleotide directed mutagenesis, Target genome editing (Zinc Finger Nucleases, Talen, Homing Endonucleases, Engineered CRISPR-Cas system).

-Situazione attuale delle coltivazioni di varietà GM nel mondo.

-Obiettivi e applicazioni della trasformazione genetica:

  • Tolleranza ad erbicidi: modificazione genetica per tolleranza al glifosate, glufosinate, inibitori acetolattato sintasi. Principali eventi GM per tolleranza ad erbicidi. Rischio di formazione delle super weeds e strategie di prevenzione.
  • Resistenza ad insetti: struttura, funzione e meccanismo di azione delle cry proteins. Piante geneticamente modificate per la resistenza a insetti basati sull’utilizzo dei geni Cry e altri geni insetticidi.
  • Tolleranza a stress abiotici: strategie di ingegneria genetica basato sull’uso di sostanze osmoprotettive, modificazione genetica per la tolleranza allo stress salino, da freddo e da calore. Esempi di piante GM per la tolleranza allo stress idrico.
  • Miglioramento di caratteri agronomici: intervento sulla maturazione del frutto e sulla riduzione di composti tossici (es. acrilamide).
  • Plant biofortification: modificazione del contenuto di provitamina A, arricchimento nel contenuto di amminoacidi, folati, ferro e zinco, metaboliti secondari mediante strategie di ingegeneria genetica.
  • Plant molecular farming: produzione di composti ad uso medico /farmaceutico/ industriale. Modificazione della via biosintetica dell’amido e degli acidi grassi. Utilizzo di piante GM per la produzione di bioplastiche e di biofuels. Piante GM per la produzione di proteine farmaceutiche, enzimi ad uso industriale, anticorpi e vaccini in pianta.

-Analisi di laboratorio per il rilevamento di OGM. Norme per l’etichettatura. Tracciabilità nelle filiere produttive di OGM. Tecniche per l’identificazione, rilevamento e quantificazione di OGM.

-Normativa sulla sperimentazione, coltivazione e commercializzazione di varietà vegetali GM.

-Valutazione dei rischi per la salute delle varietà GM rispetto alle colture tradizionali.

Esercitazioni di laboratorio:

messa a punto di vettori per la trasformazione genetica mediante clonaggio Gateway, trasformazione genetica transiente in N. benthamiana e in carciofo (tramite VIGS).

 

The course topics fall entirely within the Biotechnologic Educational Area.

Lectures:

-Plant genetic transformation mediated by Agrobacterium tumefaciens: description of bacterium, features of Ti plasmid and vir genes, transfer mechanism of T-DNA from Agrobacterium.

-Direct-gene transfer: biolistic method, Polyethilene-glicole mediated, electroporation, Silicon carbide fibres, Bio-active beads, microinjection.

-Vectors for plant transformation: features, types (co-integrative vs binary), setting up, development and optimization.

-Protocols for plant genetic transformation: co-colture, agroinfiltration, floral dip.

-Chloroplast transformation

-Cisgenic and Intragenic plants

-Virus Induced gene silencing (VIGS)

-Marker free plants: marker genes alternatives to antibiotics/herbicides, Co-transformation, Multi autotransformation,  recombination system cre/lox, recombination system FLP/FRT, AC/DS transposon system.

-New Plant Breeding technologies: Reverse Breeding, Grafting on GM rootstock, Oligonucleotide directed mutagenesis, Target genome editing (Zinc Finger Nucleases, Talen, Homing Endonucleases, Engineered CRISPR-Cas system).

-The current status of transgenic crops.

 -Goal and application of plant transformation:

  • Herbicides tolerance: glyphosate, glufosinate, inhibitor of acetolactate synthase. Main examples of GM plants tolerant to herbicides. Risk of super weeds formation and prevention mechanism.
  • Pest resistance: structure, function and mechanism of action of cry proteins. Genetically modified plants based on the use of cry protein and other genes.
  • Abiotic stress tolerance: engineering strategies based on the use of osmoprotectant, and to give tolerance to salt, cold and heath shock stresses. Examples of GM plants for drought tolerance.
  • Agronomic trait improvement: ripening modification and reduction of toxic compounds (e.g. acrylamide).
  • Plant biofortification: modification of provitamin A content, enrichment in the content of aminoacids, iron and zinc, folic acid and secondary metabolites.
  • Plant molecular farming: production of pharmaceutically relevant and industrial relevant   compounds. Modification of starch and fatty acids pathway. GM plants for biofuels and bioplastic production.  Production of pharmaceuticals proteins, industrial enzymes, antibody and vaccines in GM plant.

 -GMO detection and traceability in the food chain.

-The regulation of GM crops and products.

-Evaluation of the risk for human of GM crops as compared to conventional crops.

Practical training:

-preparation of plant genetic transformation vector through Gateway technology and setting up of transient transformation of  N. benthamiana and VIGS in artichoke.

Testi consigliati e bibliografia

Oggetto:

Slater A., Scott N., Fowler M.-Plant Biotechnology: The genetic manipulation of plants. 2008. Oxf. Univ.Press.

Altman A., Hasegawa P.M. Plant Biotechnology and Agriculture 2012 Academic Press

 Articoli e materiale fornito dai docenti

 

Altman A., Hasegawa P.M. Plant Biotechnology and Agriculture 2012 Academic Press

Slater A., Scott N., Fowler M.-Plant Biotechnology: The genetic manipulation of plants. 2008. Oxf. Univ.Press.

Papers and material provided by the teachers



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Note

 

 

 

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Ultimo aggiornamento: 03/06/2015 12:44
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