1 Figura 1.1 Jean-Baptiste Monet de Lamarck (1744-1829). 1.1 TAPPE FONDAMENTALI DELLA GENETICA.

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Figura 1.1Jean-Baptiste Monet de Lamarck (1744-1829).

1.1 TAPPE FONDAMENTALI DELLA GENETICA

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Figura 1.5Charles Darwin (1809-1882).

1.1 TAPPE FONDAMENTALI DELLA GENETICA

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Figura 1.6Gregor Mendel e il suo stemma abbaziale composto di una immagine diversa per ogni quadrante: un mughetto a simbolo della costanza, un aratro e una croce a simboleggiare le sue origini contadine e il credo agostiniano della carità.

1.2 ESPERIMENTI DI IBRIDAZIONE

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Figura 1.7Prima pagina del lavoro Versuche über Pflanzen-hybriden di Gregor Mendel pubblicato nel 1866 negli Atti della Società di Scienze Naturali di Brno.


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Figura 1.9bKarl Correns(1864-1933).


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Figura 1.10Quadrato di Punnettrelativo all’autofecondazione e al reincrocio di un diibrido (LlGg).


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Figura 1.13Terminologia binomiale usata da Mendel nella pubblicazione del 1866, Mendel’s Museum of Genetics, Brno.

1.3 TERMINOLOGIA GENETICA

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Figura 1.14Thomas Hunt Morgan(1866-1945).


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Figura 1.15Colore dell’occhio in Drosophila melanogaster: occhi rossi (tipo normale, wildtype) e bianchi (mutante,white).


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Figura 1.20Eredità dell’alcaptonuria nell’uomo.

1.4 TEORIA CROMOSOMICA DELL’EREDITÀ

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Figura 1.21Cariotipo umano: 22 coppie di autonomi e due cromosomi sessuali, X e Y (www.genome.org).

1.4 TEORIA CROMOSOMICA DELL’EREDITÀ

12

Figura 1.25Rappresentazione schematicadi una cellula vegetale (da: M.J. Chrispeels 2003,modificata).

1.4 TEORIA CROMOSOMICA DELL’EREDITÀQUADRO 1.2 – ORGANISMI SPERIMENTALI (PROCARIOTI ED EUCARIOTI) PER LA RICERCA GENETICA

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Figura 1.26Gruppo linkage delcromosoma X di Drosophila (da: P.J. Russell 1998, modificata).

1.5 CONCATENAZIONE E TRASPOSIZIONE DEI GENI

14

Figura 1.27Evento di ricombinazionetra cromosomi omologhi:

formazionedi chiasmi e scambio (crossing-

over) di parti corrispondenti tra

cromatidi.


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Figura 1.28Cariossidi di mais violacee (wild-type), non colorate (colorless) e colorate a settori (spotted), risultantidalla trasposizione di elementi genetici mobili.


16Tabella 1.1aTappe fondamentali della genetica mendeliana.


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Tabella 1.1bTappe fondamentali della genetica mendeliana.


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Figura 1.33James Watson e Francis Crick (A), Maurice Wilkins (B) e Rosalind Franklin (C).

1.6 RICERCA DEL MATERIALE EREDITARIO E NASCITA DELLA GENETICA MOLECOLARE

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Figura 1.34Struttura a doppia elica della molecola del DNA come dedotta da J. Watson e F. Crick nel 1953 (da: J.Watson 1968, The double helix).


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Figura 1.35Articolo di J. Watson e F. Crick, Molecular structure of nucleic acids, Nature April 25, 1953, reimpaginatoin una sola facciata.


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Figura 1.37Fotografia 51 di Rosalind Franklin così come venne pubblicatasulla rivista Nature il 25 aprile 1953.


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Figura 1.39Ipotesi di J. Watson riguardante il processo a due fasidi sintesi delle proteine a partire dal DNA via un RNA intermediario (da: J.Watson 1968, The double helix).


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Figura 1.40Dogma centrale della genetica: flusso di informazione a senso unico dal DNA contenuto nel nucleo alle proteine

sintetizzate nel citoplasma

attraversol’RNA come

intermediario.


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Figura 1.41Codice genetico: ogniamminoacido è specificato da una o più triplette di nucleotidi.


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Figura 1.42Organizzazione discontinuadi un gene eucariotico: fotografiaal microscopio elettronico dell’appaiamento DNA-mRNA di ovoalbumina di pollo con relativo diagrammainterpretativo.


26Tabella 1.2aTappe fondamentali della genetica molecolare.


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Tabella 1.2bTappe fondamentali della genetica molecolare.


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Figura 1.43Wilhelm L. Johannsen(1857-1927).

1.7 EREDITÀ POLIGENICA

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Figura 1.44Mendelismo applicato ai caratteri quantitativi: quadrato di Punnet e istogrammi di distribuzione relativi alla F2 del triibrido A1A0B1B0C1C0 (adattata da L.H. Hartwell et al., 2004).


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Figura 1.45Distinzione tra carattere qualitativo e carattere quantitativo:istogrammi e distribuzione di frequenza relativi al colore del fiore in Mirabilis jalapa e alla lunghezza della spiga in Zea mays, rispettivamente.


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Figura 1.46Proporzioni genotipiche attese ad un singolo locus secondo la legge di Hardy-Weinberg in funzione dei valori delle frequenze geniche (A)e relazione esistente tra frequenze geniche e genotipiche in una popolazione in equilibrio Hardy-Weinberg (B).

1.8 GENETICA DI POPOLAZIONE

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Figura 1.47aR.A. Fisher(1890-1962).

1.8 GENETICA DI POPOLAZIONE

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Figura 1.49Vigore ibrido o eterosi in mais (A) e in melanzana (B).

1.9 SELEZIONE E MIGLIORAMENTO GENETICO

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Figura 1.50Fiori di tabacco (A) e particolare di antere normalmente sviluppate e di antere abortite (B) a causa di maschio-sterilità citoplasmatica (foto: L. Russi). Fiore di radicchio (C), specie caratterizzata da meccanismi di incompatibilità, e particolare di reazioni compatibili e incompatibili con auto- e allo-polline (D) (foto: S. Varotto).


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Figura 1.51Esperimenti di G.H. Shulla Cold Spring Harbor inerenti alla produzione di ibridi di mais.


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Figura 1.52Infiorescenza femminile (spiga) e maschile (pennacchio)di mais.


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QUADRO 1.3 – LINEE PURE, LINEE INBRED E IBRIDI – INBREEDING E ETEROSI

Figura 1.53Esempi di linee inbrede varietà ibride di mais e linee pure di orzo.


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Figura 1.55Mutagenesi: conseguenzea livello della struttura dei cromosomi.


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Figura 1.56Mutazioni geniche per sostituzione.


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Tabella 1.3Risultati della Rivoluzione Verde in frumento e riso in termini di produzione unitaria di granella (t/ha).


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Figura 1.57Produzioni di granella (t/ha) in relazione alle concimazioni azotate (kg/ha) osservate nella varietà ibrida di riso IR-8 ottenuta incrociandola linea pura Peta con la landrace Deegee-woo-gen.


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Figura 1.58Sequenza dello sviluppoe dell’uso di varietà prima, durante e dopo la Rivoluzione Verde (da: M.J. Chrispeels e D.E. Sadava 2003,modificato).


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Tabella 1.4Tipi di varietà selezionate dai miglioratori in funzione del sistema riproduttivo.


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1.10 BIOTECNOLOGIE GENETICHE: COLTURE IN VITRO E INGEGNERIA GENETICA NELLE PIANTE

Figura 1.59Esempi di colture in vitro di protoplasti per l’ottenimento di ibridisomatici (fusione di protoplasti) (A), di calli embriogenetici (B) per l’ottenimento di semi sintetici (embrioni somatici) (C) e di polline (D)e di antere (E) per l’ottenimento di plantule aploidi (androgenesi) (F).

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Figura 1.60Embriogenesi in vitro: callo con embrioni avventizi (A)e plantula rigenerata (B) di erba medica.


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Figura 1.61Rappresentazione schematica di costruzionedi una molecola di DNA ricombinante e di clonaggio di un gene in E. coli (da: D. H. Hartl e E.W. Jones 1998, modificato).


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Figura 1.62Kary B. Mullis, inventoredella reazione a catena della polimerasi (PCR).


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Figura 1.63Diagramma di una reazione automatizzata di sequenziamentodi DNA basata sulla PCR (da: L. Hoode D. Galas 2003, modificato).


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Figura 1.64Esempio di MAS per la resistenza a patogeni.


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Figura 1.65Metodi di trasformazionegenetica delle piante.


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Figura 1.66Principali Piante GeneticamenteModificate (PGM), caratteriintrodotti nelle varietà transgeniche e loro diffusionea livello mondiale (dati2007). Fonte: Clive James.


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Figura 1.67Andamento della superficie (espressa in Mha) coltivata con varietà transgeniche a livello mondiale.


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Tabella 1.5 Fattori che influenzano il flusso genico tra varietà transgeniche e varietà tradizionali.


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Figura 1.68Esempi di fingerprint del DNA prodotti da marcatori RFLP e PCR-derivati.


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Figura 1.69Predizione della strutturaquaternaria di una proteina in base alla sequenza amminoacidica.


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Figura 1.70Esempio di microarray di acidi nucleici.


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QUADRO 1.4 – SVELATO IL GENOMA DI VITE

Figura 1.73aRappresentazione schematica delle regioni paraloghe derivatedai tre genomi ancestrali nei cariotipi di vite (Vitis vinifera); i sette colori in vite corrispondono verosimilmente ai gruppi di associazione del progenitore ancentrale paleo-esaploide. (Fonte: Jaillon O., Aury J.M., et al. The French–Italian Public Consortium for Grapevine Genome Characterization, 2007).


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Figura 1.73bRappresentazione schematica delle regioni paraloghe derivate dai tre genomi ancestrali nei cariotipi di pioppo (Populus trichocarpa);ogni colore identifica una regione sintenica tra i tre genomi. (Fonte: Jaillon O., Aury J.M., et al. The French–Italian Public Consortium for Grapevine Genome Characterization, 2007).


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Figura 1.73cRappresentazione schematica delle regioni paraloghe derivatedai tre genomi ancestrali neicariotipi di Arabidopsis thaliana;ogni colore identifica una regione sintetica tra i tre genomi. (Fonte: Jaillon O., Aury J.M., et al. The French–Italian Public Consortium for Grapevine Genome Characterization, 2007).


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Figura 1.74Diagramma di Venn che riporta graficamentei risultati emersi dal confronto tra i genomi di vite (Vitis vinifera), pioppo (Populus trichocarpa), riso (Oryza sativa) e Arabidopsis thaliana. I geni totali sono i seguenti: 29.585 in vite, 41.046 in riso, 45.555 in pioppo e 26.819 in Arabidopsis. I geni unici, specie-specifici, sono risultati pari a 16.859 in vite, 21.635 in riso, 15.885 in pioppo e 6.524 in Arabidopsis, mentre quelli omologhi, comuni a tutti e quattro i genomi sono risultati 7.914 (G), quelli comuni a due sono risultati pari a 9.106 con riso (B+F+C+G), 11.948 con pioppo (C+G+D+H)e 9.555 con Arabidopsis (F+G+H). (Fonte: Velasco R., Zharkikh A., Troggio M., Cartwright D.A., Cestaro A., et al., 2007).


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