Università degli Studi di Perugia

• Biotecnologie applicate alla entomologia
• Biotecnologie fitopatologiche avanzate

Esame orale finale

non disponibili

Controllare il sito web della Facoltà (http://www.agr.unipg.it)

OBIETTIVI SPECIFICI
Fornire agli studenti le basi funzionali e, quando note, molecolari dei meccanismi che regolano:
- le interazioni ecologiche e fisiologiche degli insetti con le piante, con gli organismi entomofagi (parassitoidi e predatori) ed entomopatogeni (batteri, funghi, virus, nematodi), con fitopatogeni (virus, fitoplasmi) e simbionti (Wolbachia, polydnavirus).
- le interazioni intraspecifiche di insetti fitofagi ed entomofagi;
- alcune funzioni vitali di insetti fitofagi ed entomofagi.
Al fine di:
- far acquisire le capacità necessarie ad operare con approcci biotecnologici nel controllo degli Artropodi dannosi alle produzioni agrarie e agroindustriali, in un contesto di controllo integrato e/o a basso impatto ambientale;
- far conoscere le prospettive di sviluppo futuro.

PROGRAMMA
Lezioni frontali
Introduzione al corso. Brevi richiami di entomologia generale.
Funzioni vitali negli insetti e regolazione del metabolismo e dello sviluppo. Ormoni non peptidici e neuropeptidi. Utilizzo di regolatori di crescita per il controllo degli insetti dannosi; possibili applicazioni di neuropeptidi.
Riproduzione negli insetti. Endosimbionti con effetti sulla riproduzione (Wolbachia). Lotta genetica autocida (tecnica dell?insetto sterile) per il controllo degli insetti.
Il comportamento degli artropodi. Basi fisiologiche e genetiche del comportamento. Modificazioni del comportamento. Manipolazione del comportamento di fitofagi ed entomofagi mediante utilizzazione di semiochimici.
Interazioni fitofagi-entomopatogeni (virus, batteri, funghi, nematodi). Modificazioni genetiche di entomopatogeni per il miglioramento dell?attività insetticida. Entomopatogeni quali fonti di molecole e geni per il controllo dei fitofagi.
Interazioni fitofagi-entomofagi. Selezione dell?ospite da parte di parassitoidi e predatori. Regolazione dell?ospite e difese immunitarie. Polydnavirus. Parassitoidi idiobionti e coinobionti. Applicazioni per la produzione di parassitoidi e predatori in allevamenti massali; allevamento in vitro; controllo qualità. Introduzione e lanci di entomofagi; valutazione del rischio. Possibili utilizzazioni biotecnologiche di molecole e geni da entomofagi e organismi associati. Trasformazione genetica di entomofagi.
(Da svolgere in parte in Inglese in accordo con gli studenti) Interazioni piante-fitofagi e piante-fitofagi-entomofagi: la resistenza vegetale contro gli artropodi. Meccanismi ecologici e fisiologici delle interazioni. Allelochimici. Meccanismi della resistenza delle piante agli artropodi. Resistenza costitutiva e indotta, resistenza diretta (pianta-fitofago) e indiretta (pianta-fitofago-entomofago). Manipolazione genetica della resistenza diretta contro gli artropodi: piante geneticamente modificate esprimenti diversi tipi di molecole ad attività insetticida (Cry, inibitori proteasi, lectine, chitinasi, ecc.). Possibilità di manipolazione della resistenza indiretta.
Cenni alle biotecnologie di supporto per la difesa delle piante dagli Artropodi fitofagi. Tecniche diagnostiche per il rilevamento di fitopatogeni in insetti vettori. Tecniche molecolari per studi di sistematica entomologica. Identificazione di marcatori molecolari per studi di genetica delle popolazioni.
Controllo integrato e biotecnologie. Limiti e prospettive. Impatto ambientale delle biotecnologie.

Esercitazioni
- in laboratorio
Allevamento di insetti fitofagi ed entomofagi. Determinazione dell'emissione di composti volatili organici (VOCs) da insetti e da piante sane e attaccate. Estrazione di composti ad attività cairomonale o sinomonale da insetti e da piante differentemente attaccate. Utilizzo di apparato GC-EAG per studi sull'attività di composti volatili nei confronti di parassitoidi. Utilizzo di specifici apparati informatizzati per l'esecuzione di biosaggi comportamentali in tunnel a vento, olfattometro ed arena aperta. Rilevamento di fitopatogeni in insetti vettori mediante PCR. Identificazione di fitofagi, parassitoidi e prede mediante marcatori molecolari.
- visite di istruzione e/o seminari
Visita presso un laboratorio di biotecnologie entomologiche, con seminari e dimostrazione sull?ottenimento di insetti geneticamente modificati.
Visita presso un insettario.
- discussione scientifica in lingua inglese
Discussione in lingua Inglese di uno o due articoli scientifici scelti con gli studenti (Journal club)

Sintesi del Programma*: Funzioni vitali e fisiologia. Interazioni intraspecifiche e interspecifiche degli insetti e altri artropodi. Meccanismi coinvolti e ottenimento di molecole e geni per il controllo degli artropodi dannosi. Trasformazione genetica per la difesa contro gli artropodi. La produzione massale di entomofagi. Introduzione e lancio di entomofagi. Controllo di qualità e risk assessment. Biotecnologie e controllo integrato. Rischi e prospettive. Esperienze di laboratorio.

Lezioni frontali, seminari, laboratorio, escursioni

1. Schoonhoven, L.M., van Loon, J.J.A., Dicke, M. 2005. Insect-plant biology. Oxford University Press.
2. Rechcigl, J.E., Rechcigl, N.A. 1998. Biological and Biotechnological Control of Insect Pests. Lewis Publisher.
3. Persley, 1996. Biotechnology and Integrated Pest Management. CAB International.
4. Hoy, M.A. 2003. Insect Molecular Genetics. An Introduction to Principles and Applications. Second Edition. Academic Press.
5. Gullan, Cranston, 2006. Lineamenti di Entomologia. Zanichelli.
- Materiale didattico fornito dal docente.

1. Fisiologia e metabolismo degli insetti
2. Riproduzione e sviluppo
3. Basi del comportamento degli insetti fitofagi ed entomofagi
4. Interazioni insetti-entomopatogeni
5. Interazioni insetti-piante
6. Resistenza delle piante agli insetti: resistenza diretta e indiretta
7. Resistenza costitutiva e indotta
8. Identificazione molecolare di insetti 
9. Interazioni ospite-parassitoide
10. Controllo integrato e biotecnologie

Abilità (saper fare) (minimo le 7 più importanti)
1. Classificare un insetto fitofago o entomofago
2. Diagnosticare un'alterazione da insetto su una pianta
3. Utilizzare apparati informatizzati per lo studio del comportamento
4. Utilizzare un'apparecchiatura GC-EAD
5. Gestire l'allevamento di una specie fitofaga ed entomofaga
6. Utilizzare tecniche diagnostiche per rilevamento di fitopatogeni in vettori
7. Applicare mezzi biotecnologici nella difesa integrata dagli artropodi
8. Discutere un articolo scientifico in Inglese

Comportamenti (saper essere) (minimo le 2 più importanti)
1. Autonomo
2. Consapevole delle implicazioni ambientali e del rischio alimentare
3. Consapevole della necessità di aggiornarsi periodicamente

non disponibile

non disponibile

facoltativa

Aula Entomologia. Dipartimento: Scienze Agrarie e Ambientali. Sez. Arboricoltura e Protezione delle Piante. Settore Entomologia generale e applicata

Tel.: 075 5856029 E-mail: econti@unipg.it
Orario di ricevimento: qualunque previo appuntamento per e-mail o telefono

Sapere
Aspetti molecolari della patogenicità e della virulenza di funghi e batteri fitopatogeni. Funghi: ruolo di melanine, idrofobine, cutinasi, vie di trasduzione di segnale, saponine, fitotossine, trasportatori. Batteri: pilo Hrp e patogenicità; effettori proteici, fitotossine, enzimi pectolitici, polisaccaridi extracellulari, quorum-sensing, fitormoni e virulenza.
Aspetti molecolari della resistenza razza-specifica (geni di resistenza e di virulenza), della resistenza indotta e delle risposte difensive delle piante. Biocontrollo. Meccanismo d'azione degli agenti di biocontrollo. Strategie per l'ottenimento di piante transgeniche resistenti alle fitopatie. Principi di diagnosi fitopatologica. Diagnosi di malattie delle piante causate da virus, batteri, fitoplasmi e funghi, con particolare riferimento all'impiego delle tecniche molecolari. Caratterizzazione molecolare di popolazioni di agenti fitopatogeni. 

Saper fare
Comprendere ed esporre un recente articolo scientifico in inglese relativo alle tematiche del modulo. Pianificare esperimenti per rispondere a semplici quesiti scientifici. Estrarre DNA da batteri e funghi fitopatogeni e da campioni di piante infette. Metodiche analitiche di base per lo studio delle interazioni pianta-patogeno. Rilevamento di agenti patogeni in piante malate mediante tecniche molecolari.

Saper essere: rispettosi delle norme di sicurezza e dell'ambiente durante le attività di laboratorio.

Aspetti molecolari della patogenicità e virulenza di funghi e batteri fitopatogeni, della resistenza razza-specifica, della resistenza indotta e delle risposte difensive delle piante. Strategie per l'ottenimento di piante transgeniche resistenti alle fitopatie. Biocontrollo e agenti di biocontrollo. Diagnosi fitopatologica molecolare.

Lezioni frontali ed esercitazioni pratiche. Le lezioni verranno svolte in aula favorendo il dialogo con gli studenti. Per una migliore comprensione, il docente proietterà diapositive in Power point. Circa dieci minuti prima del termine della lezione il Docente farà un riepilogo di ciò che ha trattato, chiederà se ci sono ulteriori domande e porrà alcune domande agli studenti per verificare l'apprendimento. Durante le esercitazioni verrà utilizzata la lingua inglese per la lettura di lavori scientifici e per spiegare alcune metodiche. Agli studenti viene proposto di fare un seminario per spiegare i risultati di un recente articolo scientifico nel settore degli aspetti molecolari dell'interazione pianta-patogeno.

Materiale didattico distribuito dal docente durante il corso
Dickinson and Beynon, 2005. Molecular plant pathology. Annual Plant Reviews, volume 4.
Barka and Clément, 2008. Plant Microbe Interactions.
Brown T. A. 2007. Biotecnologie molecolari. Principi e tecniche. Zanichelli Editore

Gli studenti al termine dell'insegnamento dovranno:
Conoscere gli aspetti molecolari del processo infettivo di funghi e batteri fitopatogeni, della resistenza razza-specifica, della resistenza indotta e delle risposte difensive delle piante. Dovranno altresì conoscere le strategie per l'ottenimento di piante transgeniche resistenti alle fitopatie e principi di diagnosi fitopatologica molecolare.
Gli studenti dovranno saper: comprendere ed esporre un recente articolo scientifico in inglese; pianificare esperimenti; estrarre il DNA da batteri e funghi fitopatogeni; applicare le metodiche analitiche di base per lo studio delle interazioni pianta-patogeno; utilizzare le tecniche molecolari per effettuare una diagnosi fitopatologica.

Vedere sito della facoltà di Agraria.

Il calendario delle attività didattiche sarà consegnato dal Docente nel corso delle prime lezioni.

Le esercitazioni si svolgeranno nel laboratorio di Biotecnologie patologiche e fisiopatologia vegetale, con gli orari che verranno indicati agli studenti nel corso delle prime lezioni.

Frequenza facoltativa, ma consigliata.

Aula Sempio.

Lunedì - mercoledì - venerdì 9.30-10.30. Si prega inviare una e-mail per conferma.

Dipartimento Scienze Agrarie e Ambientali - Sezione Arboricoltura e Protezione delle Piante - Patologia Vegetale