Obiettivi Formativi

Il corso si propone di fornire allo studente le conoscenze di base delle biotecnologie vegetali e le loro applicazioni, con particolare riferimento alle piante medicinali ed alla produzione di composti bioattivi di interesse farmaceutico.

Metodi didattici

Lezioni frontali, supportate da presentazioni in PowerPoint ed esercitazioni in laboratorio, finalizzate all’acquisizione da parte degli studenti di alcuni protocolli di base per la coltura in vitro di cellule e tessuti vegetali

Prerequisiti

Nozioni di base di chimica generale, chimica organica, biologia vegetale e botanica farmaceutica

Verifiche dell'apprendimento

L’esame, in forma orale, tenderà ad accertare le conoscenze acquisite dallo studente nel campo delle biotecnologie vegetali e delle possibili applicazioni nel settore specifico delle piante medicinali. La valutazione della preparazione finale terrà conto dell’impegno dimostrato durante il corso delle lezioni, del grado di preparazione raggiunto, della proprietà di linguaggio in relazione agli argomenti trattati e delle capacità espositive.

Programma del Corso

Biotecnologie tradizionali. Influenza dei fattori endogeni ed esogeni. Selezione ed inviduazione di razze chimiche o chemotipi, ibridazione (intraspecifica ed interspecifica), mutazioni, poliploidia (auto e allopoliploidi), manipolazione dei livelli di ploidia mediante colchicina. Riproduzione vegetativa e sessuale. Coltura in vitro di cellule vegetali e tecniche relative. Allestimento di colture in laboratorio: l'espianto, il mezzo di coltura, l'ambiente, i regolatori di crescita (ormoni vegetali naturali e di sintesi). Principali tipi di colture in vitro. Colture di cellule indifferenziate: colture di callo, colture in sospensione o di cellule immobilizzate, coltura di protoplasti. Colture d’organo: coltura di radici, “Hairy roots” , coltura di germogli. Tecniche di propagazione in vitro: Micropropagazione, Organogenesi, Embriogenesi. Conservazione ex situ del germoplasma. Produzione di principi attivi in colture di cellule ed organi; strategie per incrementare la produzione di metabolici secondari in sistemi in vitro. Tecniche di coltura su scala industriale. Biotrasformazioni. Ingegneria genetica e tecnologia del DNA ricombinante. Strategie fondamentali di manipolazione ed analisi del gene: enzimi di restrizione; vettori molecolari per il trasferimento ed il clonaggio del DNA; RNA antisenso. Trasferimento ed integrazione di geni esogeni nelle cellule vegetali: impiego di Agrobatteri, metodi chimico-fisici. Geni reporter (marcatori di selezione positiva o negativa). Principali applicazioni biotecnologiche. Applicazioni biotecnologiche per la produzione di metaboliti secondari in alcune specie vegetali (Artemisia annua, Catharanthus roseus, Panax ginseng, Taxus sp, Camptotheca acuminata, Atropa belladonna, Hypericum perforatum, Aesculus hippocastanum Applicazioni biotecnologiche per il miglioramento degli aspetti nutrizionali. Specie vegetali resistenti a funghi, batteri, virus ed insetti, agli erbicidi, allo stress da salinità, alla maturazione precoce dei frutti.