Pla docent de l'assignatura

 

 

Tanca imatge de maquetació

 

Imprimeix

 

Dades generals

 

Nom de l'assignatura: Transgènesi i Millora Vegetal

Codi de l'assignatura: 361616

Curs acadèmic: 2021-2022

Coordinació: Marc Valls Matheu

Departament: Departament de Genètica, Microbiologia i Estadística

crèdits: 6

Programa únic: S

 

 

Hores estimades de dedicació

Hores totals 150

 

Activitats presencials i/o no presencials

53

 

-  Teoria

Presencial

 

2

 

(fem constar dues hores teoricopràctiques com a teoria perquè sumi)

 

-  Teoricopràctica

Presencial

 

36

 

(són 38 hores, però no podem fer constar mitja setmana)

 

-  Pràctiques de laboratori

Presencial

 

15

Treball tutelat/dirigit

37

Aprenentatge autònom

60

 

 

Competències que es desenvolupen

 

   -

Compromís ètic (capacitat crítica i autocrítica / capacitat de mostrar actituds coherents amb les concepcions ètiques i deontològiques).

   -

Capacitat comunicativa (capacitat de comprendre i d'expressar-se oralment i per escrit en català, castellà i una tercera llengua, amb domini del llenguatge especialitzat / capacitat de cercar, usar i integrar la informació).

   -

Dur a terme estudis de producció i millora animal i vegetal.

   -

Obtenir, manipular, conservar i observar organismes.

   -

Identificar les aplicacions emergents de la biotecnologia.

   -

Conèixer i determinar les tecnologies més adequades per a les aplicacions biotecnològiques.

   -

Conèixer les aplicacions dels sistemes biològics en les activitats humanes.

   -

Capacitat de combinar disciplines com ara la genètica, la microbiologia, la biologia molecular, la fisiologia i la biologia cel·lular amb disciplines de tipus pràctic, com per exemple l'enginyeria química, les tecnologies de la informació o la robòtica.

Objectius d'aprenentatge

 

Referits a coneixements

• Saber analitzar la variabilitat dels recursos fitogenètics i com s’ha de conservar.
• Conèixer les aplicacions del cultiu in vitro en el conjunt de tecnologies aplicables a la millora genètica.
• Saber com s’han de modificar i introduir gens per obtenir transgènics vegetals que permetin comprendre’n la funció.
• Saber utilitzar les tècniques genètiques i moleculars per seleccionar noves varietats de plantes d’interès econòmic.

 

 

Blocs temàtics

 

I. Introducció

Tema 1

Origen de l’agricultura. Selecció automàtica i domesticació. La millora després de Mendel. Millora molecular. Síndrome i gens de domesticació. Fonts de variabilitat genètica. Erosió genètica. Conservació dels recursos fitogenètics, mesures de la diversitat genètica i característiques del mostreig. Metodologia de conservació: conservació in situ i ex situ

II. Sistemes de reproducció

Tema 2

Reproducció sexual: plantes autògames i al·lògames. Control de la pol·linització. Autoincompatibilitat gametofítica i esporofítica. Reproducció asexual. Propagació per òrgans vegetatius. Apomixi

Tema 3

Manipulació dels sistemes de reproducció. Eliminació de les barreres d’incompatibilitat. Androesterilitat. Micropropagació i embriogènesi somàtica. Partenogènesi

III. Conceptes centrals en millora genètica vegetal

Tema 4

Importància dels caràcters quantitatius a la millora vegetal. Valor fenotípic, valor genotípic i desviació ambiental. Component genètic additiu i de dominància. Consanguinitat i depressió per consanguinitat. Heterosi

Tema 5

Millora de plantes autògames. Selecció individual. Selecció massiva. Hibridació
Millora de plantes al·lògames. Selecció massiva. Retroencreuaments. Hibridació de línies pures. Selecció recurrent. Varietats sintètiques

IV. Millora molecular

Tema 6

Marcadors moleculars com a eina en la millora genètica vegetal. Localització i identificació de loci que afecten un caràcter quantitatiu (QTL). Del QTL al QTN. Selecció assistida per marcadors. Estudis d’associació genòmica per caràcters d’importància agronòmica

V. Creació de noves varietats per poliploïdia, hibridació interespecífica i mutagènesi

Tema 7

Poliploïdia en la millora genètica de plantes. Efectes d’autopoliploïdia i al·lopoliploïdia. Canvis en el transcriptoma dels poliploides. Canvis epigenètics en els poliploides. Inducció d’autopoliploides i d’al·lopoliploides. Utilització d’autopoliploides i al·lopoliploides

Tema 8

Hibridació interespecífica. Barreres als encreuaments interespecífics. Hibridació introgressiva. Línies d’introgressió IL, RIL, NIL

Tema 9

Tipus de mutació. Somàtica o germinal. Mutació induïda. Mètodes d’inducció de mutacions: químics, físics i genètics. Tipus de canvis induïts. Selecció de mutants en plantes de reproducció sexual i vegetativa. Genòmica i TILLING. Valor econòmic de la mutagènesi

VI. De la genòmica de plantes a la pràctica de la millora genètica

Tema 10

Col·linealitat genòmica (sintènia) i aplicacions. Clonació posicional. Clonació per etiquetatge per transposó

VII. Enginyeria genètica de plantes

Tema 11

Generalitats i transformació mitjançant Agrobacterium. Avantatges i desavantatges de les plantes en enginyeria genètica. Promotors, gens de selecció i marcadors. Procés d’infecció d’Agrobacterium. El plasmidi Ti i vectors derivats. El sistema binari. Limitacions d’Agrobacterium i millores

Tema 12

Altres sistemes de transferència gènica a plantes. Transformació de protoplasts o mitjançant pistola gènica. Transformació de plantes senceres: transformació floral i expressió transitòria. Transformació de cloroplasts i plantes transplastòmiques

Tema 13

Obtenció de línies transgèniques i limitacions. Selecció de transgènics i obtenció de línies homozigòtiques. Problemes d’expressió dels transgens: efectes de posició i silenciament. Sistemes d’expressió induïble

VIII. Aplicacions en genòmica funcional

Tema 14

Genòmica funcional. Fusió a gens indicadors. Gene trapping i promoter trapping. Promotors específics de teixit. Promotors regulats temporalment. Aplicacions: expressió restringida a llavor

Tema 15

Plantes transgèniques per estudiar la funció gènica. Sobreexpressió de gens diana. Sistemes d’inserció dirigida de gens (gene targeting) en desenvolupament. Alternatives a la inserció dirigida de gens: RNA silencing i bancs de mutants per interrupció

IX. Aplicacions als conreus transgènics

Tema 16

Transgènics per al conreu. Espècies genèticament modificables. Eines genètiques per als cultius: nous marcadors i eliminació de gens de selecció. Sistemes de contenció aplicables als transgènics. Les plantes com a bioreactors. Productes obtinguts de plantes transgèniques i potencials

Tema 17

Millora de la qualitat del gra o del fruit. Modificació de la maduració i les qualitats organolèptiques. Millora de la qualitat nutricional. Plantes com a vacunes vives. Exemples paradigmàtics: tomaquera «SavrFlavr» i arròs

Tema 18

Resistència a insectes i herbicides. Les toxines Bt de Bacillus thuringensis. Plantes transgèniques resistents a insectes: millores al sistema d’expressió. Acció dels herbicides. Gens de resistència a herbicides. Ús de les resistències al glifosat i al bialaphos

Tema 19

Altres aplicacions. Transgènics resistents a l’estrès abiòtic: resistència a la sequera i la salinitat. Possibles aplicacions. Resistència a virus mitjançant RNA silencing: papaies transgèniques resistents al virus PRSV. Transgènics ornamentals

Tema 20

Impacte de les plantes transgèniques. Abast dels cultius transgènics. Tendències actuals del mercat i impacte econòmic. Aspectes ètics i jurídics. Reglamentació, aprovació i etiquetatge. Possibles crítiques a la tecnologia. Avaluació de riscos. Estudis d’impacte ambiental. Exemple de polèmica: el cas de la papallona monarca

X. Cas integrat: obtenció de varietats resistents a patògens bacterians i fúngics

Tema 21

Interaccions planta-patogen i defenses vegetals. Sensibilitat i resistència, patògens biòtrofs i necròtrofs. Sistemes de virulència dels patògens. Sistemes de defensa de les plantes: resistència constitutiva i resistència induïda. Resistència quant a espècie i a varietat (cultivar-specific). Model de Flor. Coevolució virulència-resistència

Tema 22

Gens de resistència clonats i mecanisme d’acció. Tipus de receptors i de cascades de senyalització. Resistència sistèmica adquirida (RSA). Resposta hipersensible (RH). Convergència molecular de les diverses respostes envers els patògens

Tema 23

Obtenció de plantes resistents a bacteris i fongs. Exemples de plantes resistents obtingudes per introgressió o per transgènesi. Plantes transgèniques resistents a bacteris i fongs. Introgressió de gens R en tomaquera i altres conreus. Resistència d’ampli espectre. Experiència en el camp i durabilitat. Maneig de la resistència: ús de diverses resistències i piramidació de gens

XI. Aplicacions del cultiu in vitro a la millora vegetal

Tema 24

Conservació versus variabilitat. Variació somaclonal. Variació genètica versus variació epigenètica. Causes de la variació somaclonal. Selecció del variants somaclonals. Avantatges i inconvenients en la millora genètica

Tema 25

Obtenció de línies isogèniques. Producció d’haploides. Androgènesi. Ginogènesi. Eliminació de cromosomes. Rescat d’embrions. Obtenció de diplohaploides

XII. Pràctiques

De laboratori. Obtenció d’una planta transgènica resistent a un herbicida (18 h)
D’ordinador. Localització de QTL amb el programa QTL Cartographer (4,5 h)

 

 

Metodologia i activitats formatives

 

Aquesta assignatura consisteix en:
• Activitats presencials: Classes teòricopràctiques i Pràctiques de laboratori.
• Activitats tutoritzades i Autoavaluacions.
• Activitats autònomes.
• Cerca d’informació. 
• Estudi.

ATENCIÓ:


En la mesura del que sigui possible, s’incorporarà la perspectiva de gènere en el desenvolupament i activitats de l’assignatura.

Cal cercar informació en anglès i llegir articles en aquesta llengua. Els seminaris poden ser en anglès.

La metodologia docent proposada pot experimentar alguna modificació en funció de les restriccions a la presencialitat que imposin les autoritats sanitàries.

 

 

Avaluació acreditativa dels aprenentatges

 

Avaluació de l’assignatura

L’assistència a les classes pràctiques és obligatòria. L’examen de pràctiques representa un 10 % sobre la nota final.

S’avaluen els coneixements assolits en:

• Una prova parcial que val el 40 % de la nota final. Cal superar el 50 % de la nota de la prova parcial perquè faci mitjana amb la final.

• Una prova de síntesi final amb un valor mínim del 50 % de la nota final.

Alumnes repetidors

No cal que repeteixin les pràctiques i se’ls guarden les notes de pràctiques que van obtenir en anys anteriors, llevat que vulguin tornar a repetir aquestes activitats. La nota de pràctiques representa un 10 % sobre la nota final.

Poden presentar-se al parcial per eliminar matèria, però, si no ho fan, se’ls avaluaran els coneixements assolits en una prova de síntesi final amb un valor màxim d’un 90 % de la nota final.

 

ATENCIÓ: l’avaluació proposada pot experimentar alguna modificació en funció de les restriccions a la presencialitat que imposin les autoritats sanitàries.

 

Avaluació única

L’assistència a les classes pràctiques és obligatòria. L’examen de pràctiques representa un 10 % sobre la nota final.

S’avaluen els coneixements assolits en una prova de síntesi final amb un valor màxim d’un 90 % de la nota final. Cal superar el 50 % de la nota de la prova de síntesi perquè s’hi puguin sumar les notes dels altres apartats.