МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
по дисциплине
«Генетика и селекция»
(индекс и наименование дисциплины)
Код и направление
подготовки
Профиль
подготовки
35.03.03
агропочвоведение
Агрохимия
и
Агрохимия и агропочвоведение
Квалификация
(степень) выпускника
Бакалавр
Факультет
Агрохимии и почвоведения
Ведущий
преподаватель
Доцент Стороженко А.Н.
Кафедра-разработчик
Генетики, селекции и семеноводства
Краснодар 2015
1. Цели освоения дисциплины
Цель дисциплины: Генетика и селекция это теоретическая основа
семеноводства, растениеводства и других прикладных наук. Она имеет
мировоззренческое значение. Преподавание дисциплины «Генетика и
селекция» строится исходя из требуемого уровня подготовки в области
биологии.
Целью изучения дисциплины «Генетика и селекция» будущими
агрономами является познание закономерностей наследственности и
изменчивости, а также путей практического их использования в семеноводстве,
агрохимии и почвоведении.
Изучение закономерностей наследственности имеет фундаментальное
значение для теории и практики гибридизации растений и селекции вообще.
2.Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата
Дисциплина «Генетика и селекция» является вариативной частью
математического и естественнонаучного цикла Б-2 ООП.
Дисциплина «Генетика и селекция» связана с другими предметами,
усвоение которых необходимо для изучения данной дисциплины: ботаника,
физиология и биохимия растений, основы научных исследований в агрономии,
в частности, ее разделов - статистическая характеристика количественной и
качественной изменчивости; оценка соответствия между наблюдаемыми и
ожидаемыми (теоретическими) распределениями по критерию χ2.
Для успешного освоения дисциплины необходимы знания по следующим
дисциплинам и разделам ООП:
- Ботаника (Растительная клетка (структура клетки, размножение ее).
Система растительного мира и его эволюция (микроспорогенез и
микрогаметогенез. Макроспорогенез и макрогаметогенез. Филогенез и
онтогенез).
- Физиология и биохимия растений (весь курс).
- Цитология (весь курс).
- Основы научных исследований в агрономии (основы статистической
обработки результатов исследований).
Знания, умения и приобретенные компетенции будут использованы при
изучении следующих дисциплин и разделов ООП:
- Семеноводство.
- Сортоведение.
- Агрохимия.
-Экология.
3 Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения
дисциплины (модуля) «Генетика и селекция».
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих
компетенций:
а) общепрофессиональные (ОПК):
способностью использовать основные законы естественнонаучных
дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы
математического анализа (ОПК-2);
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
Знать:
- законы наследственности и наследования признаков и свойств;
- модификационную и генотипическую изменчивость;
- основы хромосомной теории;
- молекулярные основы наследственности;
- закономерности наследования при внутривидовой и межвидовой
гибридизации, мутагенезе, полиплоидии, инбридинге;
- генетику признака ЦМС и использование ее при получении
межлинейных гибридов (кукурузы, подсолнечника, сорго, сахарной свеклы и
др.).
Уметь:
- использовать цитологические и генетические методы анализа,
технику и методику гибридизации при получении гибридов;
- решать практические задачи с использованием генных и геномных
формул.
Владеть:
- генетико-статистическими методами анализа популяции гибридов.
Иметь представление:
- об основных концепциях деления клеток и размножения организмов;
- о генно-модифицированных организмах и их роли в народном
хозяйстве;
- об иммунитете и генетике устойчивости к болезням.
4. Структура и содержание дисциплины (модуля) «Генетика»
Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетных единиц 77
часов.
План лекций:
Номер
недели
лекции
темы
1
1
Тема 1
2
2
Тема 2
Тема и основные тезисы
лекции
Используемая
образовательная
(инновационная)
технология
Основные понятия генетики.
Связь генетики с другими
биологическими
науками.
Мультимедийная
Основы
эволюционной
лекция
теории. Факторы эволюции и
роль каждого из них в
развитии органического мира
Моногибридное скрещивание. Мультимедийная
3
3
Тема 3
4
4
Тема 4
5
5
Тема 5
6
6
Тема 6
7
7
Тема 7
Аллельное взаимодействие и
независимое
наследование
генов.
Скрещивание,
гибридизация,
гибрид.
Понятие о генных формулах.
Полное,
неполное
доминирование и отсутствие
взаимодействия. Дигибридное
и
полигибридное
скрещивание. Возвратное и
анализирующее скрещивания
дигибрида.
Полигибридное
скрещивание.
Неаллельное взаимодействие
генов:
комплементарность,
эпистаз,
полимерия
и
модифицирующее
действие
генов.
Сцепленное
наследование
генов.
Понятие
о
не
сцепленных и сцепленных
генах. Полное и неполное
сцепление
генов.
Кроссинговер.
Мутации.
Классификация
мутаций.
Генные
и
хромосомные
мутации.
Геномные
мутации:
гаплоидия,
полиплоидия,
анэуплоидия
Межвидовая
гибридизация.
Понятие вида. Наследование
признаков при межвидивой и
межродовой
гибридизации
Инбрединг
и
гетерозис.
Генетика популяций. Типы
гетерозиса.
Понятие
о
панмиктической популяции.
Закон Харди-Вайнберга
Основные понятия селекции.
Селекция. История селекции.
Бессознательная,
примитивная, народная и
научная селекция. Понятие о
сорте. Классификация сортов
лекция
Мультимедийная
лекция
Мультимедийная
лекция
Мультимедийная
лекция
Мультимедийная
лекция
Мультимедийная
лекция
8
8
Тема 8
по происхождению и способам
выведения.
Типы
и
генетическая
структура
сортов.
Исходный материал.
Закон
гомологических
рядов,
экологогеографическая
Мультимедийная
систематика
и
центры
лекция
происхождения
культурных
растений. Мировая коллекции
ВИР
План лабораторных занятий
Номер
недели
1
2
3
Тема лекции,
№ и наименование
лабораторной работы
Тема - Основные понятия
генетики.
1.
Основные
понятия
генетики.
Генетическая
функция и структура клетки.
Понятие
о
кариотипе,
идиограмме.
Генетическая
схема митоза. Генетическая
схема мейоза
Тема
–
Моногибридное
скрещивание при полном и
неполном доминировании
2.
Моногибридное
скрещивание при полном и
неполном доминировании
Тема
–
Дигибридное
скрещивание при полном
доминировании.
Дигибридное скрещивание
при
неполном
доминировании
3.
Дигибридное скрещивание
при полном доминировании.
Дигибридное скрещивание
при
неполном
доминировании
Количество
Используемая
часов
образовательная
очная заочная (инновационная)
технология
форма форма
2
Тестирование,
опрос
2
Решение задач
2
Решение задач
4
5
6
7
8
Тема
–.
Неаллельное
взаимодействие генов.
4.
Комплементарность
Эпистаз Полимерия
Тема
Сцепленное
наследование
генов
–5.
Полное
и
неполное
сцепление
генов.
Кроссинговер
Тема – Мутации 6. Мутации
Понятие и классификация
мутаций. Геномный анализ
Тема – Инбридинг
и
гетерозис.
7.
Гетерозис
Генетика
популяций
Тема – Методы отбора.
8.
Оценка селекционного
материала
по
продолжительности
вегетационного периода
Итого
2
Решение задач
2
Решение задач
2
Решение задач
2
Решение задач
4
Решение задач
18
5. Образовательные технологии
Доклад (презентация) используется студентами для более глубокого
изучения дисциплины по темам для самостоятельной работы:
1. Доклад «Ученые-генетики».
2. Доклад «Особенности наследования количественных признаков».
3. Доклад «Цитоплазматическая наследственность (ЦМС) у разных
культур. Использование в селекции на гетерозис».
Данный метод используется в учебном процессе при чтении лекций по
следующим темам:
1. Основные понятия генетики.
2. Аллельное взаимодействие и независимое наследование генов.
3. Дигибридное и полигибридное скрещивание.
4. Неаллельное взаимодействие генов.
5. Наследование сцепленных генов.
6. Мутации.
7. Межвидовая гибридизация.
8. Инбредное вырождение и гетерозис.
6.
Учебно-методическое
обеспечение
самостоятельной
работы
студентов. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости,
промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины.
Программа самостоятельной работы студентов
№ темы
лекции
1-8
Форма
самостоятельной
работы
Проработка
конспектов лекций и
вопросов,
вынесенных на
самостоятельное
изучение
посредством
изучения основной и
дополнительной
литературы
1-8
Количество
часов
20
Подготовка
рефератов по
определенной теме,
докладов
Итого
№ темы
лекции
10
2-18 неделя
семестра
6
4-18 неделя
семестра
36
Форма и тема самостоятельной работы студентов
Темы рефератов, докладов и пр.
Форма
контроля
Ответы во
время устного
опроса или
тестирования
Подготовка к опросу,
контрольной работе
1, 5, 8,
Сроки
выполнения
(недели
семестра
или даты)
2-18 неделя
семестра
Ответы во
время устного
опроса или
тестирования
Защита
рефератов,
доклады на
лабораторных
занятиях
№ темы
лекции
Форма и тема самостоятельной работы студентов
1
Реферат «История открытий в генетике»;
1
Доклад «Ученые-генетики»
4
Доклад «Особенности наследования количественных признаков»
5
Доклад «Цитоплазматическая наследственность (ЦМС) у разных
культур. Использование в селекции на гетерозис»
Реферат «Мутации и их роль для эволюции и селекции»
6
Темы контрольных работ и тестирования
2
Митоз, мейоз
2
Молекулярные основы генетики
3-4
Аллельное взаимодействие генов
4-5
Неаллельное взаимодействие генов
5-6
Сцепленное наследование генов
7
Нехромосомная наследственность
8
Мутации
Фонд оценочных средств
Ефремова В.В., Аистова Ю.Т. Тестовые задания по генетике. - Краснодар,
2003. -22 с.
Вопросы к экзамену (зачету)
1. Генетика как наука и ее основное содержание. Предмет и основные методы
исследования генетики.
2. Раскрыть содержание понятий: ген, генотип, наследственная информация,
фенотип, наследственность, изменчивость, норма реакции, наследование.
3. Генотипическая изменчивость и ее типы, значение для эволюции и
селекции.
4. Модификационная изменчивость, роль для эволюции и селекции.
5. Факторы эволюции по Дарвину.
6. Онтогенетическая и филогенетическая адаптации. Фон и факторы отбора.
7. Определение митоза. Фазы митоза.
8. Определение мейоза. Фазы мейоза.
9. Молекулярные основы генетики. Структура и функция нуклеиновых кислот.
10. Репликация молекулы ДНК по Уотсону и Крику и в свете современных
представлений.
11. Генетический код и его основные свойства.
12. Типы РНК и их функции.
13. Синтез белка под контролем гена. Регуляция биосинтеза в клетке.
14. Моногибридное скрещивание при полном и неполном доминировании.
15. Анализирующее и возвратное скрещивание моногибрида.
16. Дигибридное скрещивание при полном доминировании.
17. Дигибридное скрещивание при неполном доминировании одного гена.
18. Дигибридное скрещивание при неполном доминировании двух генов.
19. Анализирующее и возвратное скрещивание дигибрида.
20. Неаллельное взаимодействие генов, комплементарность.
21. Неаллельное взаимодействие генов, эпистаз.
22. Неаллельное взаимодействие генов, полимерия; подтипы полимерии.
23. Наследование количественных признаков. Трансгрессия.
24. Понятие о сцеплении генов. Полное и неполное сцепление генов (привести
примеры).
25. Кроссинговер. Частота кроссинговера. Генетические карты хромосом.
26. Генетика признака ЦМС.
27. Генетика пола.
28. Наследование признаков, сцепленных с полом (гемофилия, дальтонизм).
29. Понятие о чистых, инбредных линиях, закрепителях стерильности и
восстановителях фертильности.
30. Селекционная методика создания стерильных аналогов линий.
31. Селекционная методика создания аналогов линий, восстанавливающих
фертильность.
32. Понятие и классификация мутаций. Спонтанные и индуцированные
мутации. Значение для эволюции и селекции. Химические и физические
мутагены.
33. Генные мутации. Нонсенс и миссенс мутации, трансверсии и транзиции.
Множественный аллелизм.
34. Хромосомные мутации: нехватки (делеции, дефишенси), дупликации,
инверсии, транслокации, транспозиции (инсерция, транспозоны).
35. Геномные мутации: Гаплоидия, анеуплоидия, полиплоидия
36. Особенности фенотипа автополиплоидов и их использование в сельском
хозяйстве.
37. Автотетраплоидия и автотриплоидия. Методы получения, особенности
фенотипа, использование в селекции.
38. Гаплоидия и ее значение. Методы получения гаплоидов.
39. Аллополиплоидия, методы получения, значение для эволюции и селекции.
40. Понятие биологического вида и отдаленной гибридизации отличия
отдаленной
гибридизации
от
внутривидовой.
Цели
использования
межвидовой гибридизации.
41. Нескрещиваемость биологических видов. Причины и методы преодоления.
42. Фертильность межвидовых гибридов. Причины бесплодия гибридов и
методы преодоления.
43. Особенности расщепления межвидовых гибридов. Интрогрессия и ее
использование в селекции.
44. Достижения отдаленной гибридизации в селекции растений и животных.
45. Геномный анализ и его сущность
46. Синтез и ресинтез видов.
47. Инцухт, инбридинг, инбредный минимум, инбредная депрессия.
48. Гетерозис и его генетические причины. Типы гетерозиса
49. Типы гетерозисных гибридов и схема их получения.
50. Понятие о популяции, генофонде. Панмиктическая популяция.
51. Закон Харди-Вайнберга.
7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
(модуля) «Генетика»
а) Основная литература:
1. Ефремова В.В., Аистова Ю.Т. Генетика. - Краснодар, 2007.
2. Глазер В.М., Ким А.И., Орлова Н.Н., Удина И.Г., Алтухов Ю.П.
Задачи по современной генетике (учебное пособие). – М.: КДУ, 2008.
3. Пухальский В.А. Введение в генетику.- М.: Колос, 2007.
4. Зеленский Г.Л., Казакова В.В., Кабанова Е.М., Янченко В.А. Краткий
курс лекций по генетике (учебное пособие) – Краснодар, 2014. – 175 с.
б) Дополнительная
1. Жимулев И.Ф. Общая и молекулярная генетика. – Новосибирск: Сиб.
универ. изд-во, 2006.
2. Жученко А.А. Генетика. М.: Колос, 2003.
3. Орлова Н.Н., Глазер В.М., Ким А.И., Кокшарова Т.А., Алтухов Ю.П.
Сборник задач по общей генетике (учебное пособие: Допущено Министерством
образования РФ) – М.: Издательство Московского ун-та, 2001.
4. Пирузян Э.С. Основы генетической инженерии растений. – М.: Наука,
1988.
5. Генетический анализ (методическое пособие по генетике для студентов
биологических факультетов) – Краснодар, 2007.
6. Зеленский Г.Л., Янченко В.А., Стороженко А.Н., Казакова В.В.
Кабанова Е.М. Методические указания к решению задач по генетике популяций
и задания для самостоятельной работы под контролем преподавателя (для
студентов биологических специальностей). - Краснодар, 2008. – 16 с.
7. Зеленский Г.Л., Кабанова Е.М., Казакова В.В., Янченко В.А., Кабанова
А.А. Пособие для решения задач, имеющих учебно-исследовательский
характер, по курсу «Генетика». – Краснодар, 2012. - 127 с.
8. Ефремова В.В., Аистова Ю.Т. Задания и методические указания к
лабораторно-практическим
занятиям
по
генетике
(цитологические
и
молекулярные основы) – Краснодар, 2007.
9. Ефремова В.В., Аистова Ю.Т. Тестовые задания по генетике. Краснодар, 2003. - 22 с.
в) Программное обеспечение и Интернет-ресурсы
1. Мультимедийные лекции (8 тем).
2. Обучающие фильмы: «Гибридизация пшеницы», «Гибридизация риса»,
«Гибридизация подсолнечника», «Гибридизация рапса», «Вавилов Н.И.»
3. Коллекция анимационных фильмов: «Митоз», «Мейоз», «Синтез белка»,
«Репликация ДНК» и др.
4. Интернет-ресурсы:
«Мой геном» интернет-портал - http://mygenome.ru/articles/
Сайт
института
цитологии
и
генетики
(Новосибирск)
-
http://www.bionet.nsc.ru/public/
Журнал экологической генетики - http://ecolgenet.ru/
ВОГиС (Всероссийское общество) - http://www.vogis.org/
ВОГиС (Санкт-Петербург) - http://www.spbvogis.spb.ru/
Медико-генетического центра РАМН - http://www.med-gen.ru/romg/
Европейское общество генетики человека - https://www.eshg.org/
Американское общество генетики человека - http://www.ashg.org
Американский колледж медицинских генетиков - http://www.acmg.net
Американская коллегия по медико-генетическому консультированию http://www.abgc.net
Международная
федерация
обществ
генетики
человека
http://www.ifhgs.org
Институт молекулярной генетики - http://www.img.ras.ru/
8. Материально-техническое обеспечение дисциплины (модуля)
1. Мультимедийный проектор.
2. Ноутбук.
-
3. Учебные аудитории (710, 711, 712, 713, 714, 737).
4. Стенды по дисциплине «Генетика» - 6 штук.
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с
учетом рекомендаций и ПрООП ВПО по направлению 35.03.04 «Агрономия»,
профиль подготовки – «Агрохимия и агропочвоведение».
Автор
Стороженко А.Н.
Рецензент (ы)
Найдёнов А.С.