Всего по модулю 3 - Основные образовательные программы

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИНСТИТУТ МАТЕМАТИКИ, ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУК И
ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
КАФЕДРА БОТАНИКИ, БИОТЕХНОЛОГИИ И ЛАНДШАФТНОЙ
АРХИТЕКТУРЫ
А.А. Белозерова
МЕТОДЫ СОХРАНЕНИЯ ГЕНЕТИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ
РАСТЕНИЙ
Учебно-методический комплекс.
Рабочая учебная программа по большому спецпрактикуму для студентов
направления 020200.62 Биология (бакалавр)
Тюмень
2012
А.А. Белозерова. Методы сохранения генетических ресурсов
растений: Учебно-методический комплекс. Рабочая учебная программа по
большому спецпрактикуму для студентов направления 02200.62 Биология
(бакалавр).
Тюмень,
Издательство
Тюменского
государственного
университета, 2012. 13 с.
Учебно-методический
требованиями
комплекс
Государственного
составлен
образовательного
в
соответствии
стандарта
с
высшего
профессионального образования для студентов направления 020200.62 –
Биология (бакалавр). Рабочая учебная программа включает в себя
пояснительную записку, содержание дисциплины, тематический план с
указанием аудиторных часов для самостоятельной работы по темам, темы
рефератов, вопросы, вынесенные на самостоятельное изучение, перечень
контрольных вопросов к зачету, список литературы.
Рабочая учебная программа дисциплины опубликована на сайте
ТюмГУ:
Морфобиологические
особенности
декоративных
растений
[электронный ресурс] / Режим доступа: http://www.umk.utmn.ru, свободный.
Рекомендовано
к
электронному
изданию
Учебно-методической
комиссией биологического факультета. Одобрено учебно-методической
секцией Ученого совета ТюмГУ.
ОТВЕТСТВЕННЫЙ РЕДАКТОР: Н.А. Боме, д.с.-х.н., профессор
© Тюменский государственный университет
© А.А. Белозерова, 2012
1. Пояснительная записка
Большой спецпрактикум «Методы сохранения генетических ресурсов
растений» предназначен для студентов 3 курса направления 020200.62
«Биология» по специализации «Биотехнология растений». Базируется на
знаниях, полученных при изучении дисциплин «Ботаника», «Введение в
биотехнологию», «Физиология растений», полученные знания, умения и
навыки
пригодятся
при
изучении
«Биотехнологии
растений»,
«Морфобиологических особенностей культивируемых видов растений».
Целью данного курса является знакомство с основными методами
сохранения генетических ресурсов дикорастущих и культурных растений.
Задачами спецпрактикума являются:
- знакомство с основами создания генетических банков,
-
освоение
методик
определения
качества
семян
и
их
жизнеспособности,
- знакомство с технологиями среднесрочного и длительного хранения
биологического материала, криосохранения,
- создание генетических коллекций культурных и дикорастущих
растений, отработка технологий хранений отдельных видов.
При
завершении
спецпрактикума
студенты
должны
обладать
следующими теоретическими знаниями и практическими навыками:
- знать причины, ведущие к снижению биологического разнообразия
живых организмов;
- знать принципы сохранения биологического разнообразия и основные
положения Национальной Стратегии сохранения биоразнообразия России;
- уметь на практике применять изученные методики.
Общая трудоемкость дисциплины составляет 60 часов, из них 34 ч.
лабораторных работ, 26 ч. самостоятельной работы. Семестр 6. Итоговая
форма контроля – зачет.
2. Тематический план изучения дисциплины
Таблица 1.
Тематический план
№
1
2
1
1
Наименование темы
Лаборатор
ные работы
(кол-во
часов)
Самостоятельн
ая работа
студента
(кол-во часов)
Итого
часов по
теме
Итого
количе
ство
баллов
4
2
6
0-10
8
4
12
0-20
12
6
18
0-30
10
10
20
0-35
0-35
12
10
22
0-35
12
34
10
26
22
60
0-35
0 – 100
Модуль 1
Биологическое разнообразие
живых организмов. Причины,
ведущие к сокращению
генофонда дикорастущих и
культурных видов растений
Роль ботанических садов и
дендрологических парков в
сохранении генетических
ресурсов растений
Всего
Модуль 2
Биологические свойства семян
Всего
Модуль 3
Технологии среднесрочного и
длительного хранения
биологического материала,
криосохранения
Всего
Итого (часов, баллов)
Таблица 2.
Формы текущего контроля
презента
ция,
доклад
реферат
опрос
Модуль 1
1.
2.
Всего
Модуль 2
1.
Всего
Модуль 3
1.
Всего
Итого
контрол
ьная
работа
Формы текущего контроля
отчет по
работе
№ темы
Итого количество
баллов
0-5
0-5
0-10
0-5
0-5
0-10
0-10
0-10
0-10
0-20
0-30
0-5
0-5
0-5
0-5
0-5
0-5
0-10
0-10
0-5
0-5
0-35
0-35
0-5
0-5
0-20
0-5
0-5
0-20
0-5
0-5
0-20
0-10
0-10
0-20
0-5
0-5
0-10
0-35
0-35
0-100
Таблица 3
Планирование самостоятельной работы студентов ОДО
№
Модули и темы
Виды СРС
обязательные
дополнительные
Модуль 1
1
Биологическое
Работа с литературой.
разнообразие
Оформление и подготовка
живых
отчета по лабораторным
организмов.
работам
Причины,
ведущие к
сокращению
генофонда
дикорастущих и
культурных видов
растений
Роль
Работа с литературой.
2
ботанических
Оформление и подготовка
садов и
отчета по лабораторным
дендрологических работам.
парков в
сохранении
генетических
ресурсов
растений
Всего по модулю 1:
Модуль 2
1
Биологические
Работа с литературой.
свойства семян
Оформление и подготовка
отчета по лабораторным
работам.
Подготовка
реферата, презентации.
Всего по модулю 2:
Модуль 3
1
Технологии
Работа с литературой.
среднесрочного и Оформление и подготовка
длительного
отчета по лабораторным
хранения
работам.
Подготовка
биологического
реферата, презентации.
материала,
криосохранения
Всего по модулю 3:
ИТОГО за семестр:
Подготовка к
контрольной
работе
Объем
часов
Кол-во
баллов
2
0-10
4
0-20
6
Подготовка к
контрольной
работе.
10
10
Подготовка к
контрольной
работе.
0-30
0-35
0-35
10
0-35
10
26
0-35
0-100
3. Содержание дисциплины
Тема 1. Биологическое разнообразие живых организмов. Причины,
ведущие к сокращению генофонда дикорастущих и культурных видов
растений.
Понятие о биологическом разнообразии. Национальная Стратегия
сохранения биоразнообразия России, ее назначение. Общая характеристика
биоразнообразия России. Биологические принципы сохранения биологического
разнообразия: организменный, популяционный, видовой, биоценотический,
экосистемный, территориальный. Основные направления антропогенного
воздействия на биоту.
При изучении данной темы студенты, опираясь на литературные
источники и Internet, готовят рефераты и делают сообщения.
Тема 2. Роль ботанических садов и дендрологических парков в
сохранении генетических ресурсов растений.
Ботанические сады и дендрологические парки Министерства образования
и науки Российской Федерации. Направления их деятельности. Международная
программа ботанических садов по охране растений. Работы по сохранению
растений ex situ (вне их естественных местообитаний, в коллекциях) и in situ (в
местах их естественного местообитания). Участие в разработке национальных
стратегий сохранения биоразнообразия растений. Создание генетических
банков растений. Классификация видов генетических банков Международного
центра генетических ресурсов: генные банки семян; банки растительного
материала, сохраняемого in vitro; полевые генные банки.
Роль
Всероссийского
научно-исследовательского
института
растениеводства им. Н.И. Вавилова и других научных учреждений в
сохранении генофонда культурных растений и их дикорастущих сородичей,
создании сортовых коллекций.
При изучении данной темы студенты осваивают принципы создания
генетических банков семян растений, создают коллекции семян зерновых
культур (пшеницы, ячменя, овса), зернобобовых (горох, люпин), декоративных
растений (цветочные культуры, деревья и кустарники).
Тема 3. Биологические свойства семян.
Определение
качества
семян
(всхожесть,
энергия
прорастания,
жизнеспособность, чистота семян, влажность семян, масса 1000 семян,
хозяйственная годность семян). Способы подготовки семян к посеву с целью
повышения всхожести (обработка высокими температурами сухих семян,
обработка
переменными
обработка
растворами
температурами
микроэлементов,
влажных
семян,
стратификация,
намачивание,
скарификация,
обработка стимуляторами роста). Методы восстановления всхожести семян
(проращивание семян in vitro с добавлением в культуральную среду
фитогормонов;
обработка
семян
раствором
гибберелловой
кислоты,
полимерными формами антиоксидантов).
При изучении данной темы используются семена цветочно-декоративных
(календула, василек, настурция и др.), древесно-кустарниковых растений
(сирень, клен, дерен и др.) и зерновых культур (пшеница, ячмень, овес).
Студенты закладывают опыты по проращиванию семян в разных вариантах,
экспериментальные данные заносят в таблицы, проводят статистическую
обработку, по результатам работы делают выводы и оформляют отчет.
Тема 4. Технологии среднесрочного и длительного хранения
биологического материала, криосохранения.
Организация среднесрочного (при -4-50С) и длительного хранения (при 18-250С) биологического материала. Криосохранение. Основные этапы схемы
криосохранения. Особенности замораживания почек стебля и меристем,
культур клеток и тканей. Тесты для определения жизнеспособности:
окрашивание
флуоресеиндиацетатом
(ФДА-тест);
тесты
на
отсутствие
окрашиваемости; восстановление 2,3,5-трифенилтетразолийхлорида (ТТХтест). Факторы, влияющие на жизнеспособность клеток после криосохранения.
При изучении данной темы студенты на практике отрабатывают технологии
среднесрочного и длительного хранения семян, черенков, почек различных
видов растений, подбирают оптимальный температурный режим хранения,
определяют предельные сроки хранения и жизнеспособность биологического
материала. Полученные данные подвергают статистической обработке и
оформляют отчеты по проделанной работе.
4. Вопросы, вынесенные на самостоятельное изучение
Тема 1. Биологическое разнообразие живых организмов. Причины,
ведущие к сокращению генофонда дикорастущих и культурных видов
растений.
Концепция устойчивого развития и Национальная стратегия сохранения
биоразнообразия.
Социально-экономические
механизмы
реализации
Национальной
стратегии сохранения биоразнообразия.
Объекты биоразнообразия и меры их сохранения.
Охрана экосистем различных типов (степей, гор, болот и т.п.), основные
угрозы для их биоразнообразия.
Агроэкосистемы.
Экосистемы урбанизированных территорий.
Принципы сохранения и рационального использования генетических
ресурсов.
Тема 4. Технологии среднесрочного и длительного хранения
биологического материала, криосохранения.
Сохранение
и
мобилизация
генетических
ресурсов
растений
с
применением криотехнологий в сочетании с другими биотехнологиями.
Комплекс оборудования для обеспечения криоконсервации, длительного
хранения и восстановления биологических объектов в криобиологических
лабораториях и криобанках.
Достижения фундаментальной криобиологии.
По итогам самостоятельного изучения указанных вопросов проводится
контрольная работа.
5. Темы рефератов
1.
Сохранение редких и исчезающих видов растений при помощи
методов биотехнологии.
2.
Генетические
банки
растений:
проблемы
формирования,
сохранения и использования.
3.
Криосохранение генетических ресурсов растений в условиях
многолетней мерзлоты.
4.
Особенности
долговременного
сохранения
семян
древесных
растений.
5.
Стратегия сохранения диких сородичей культурных растений.
6.
Покой семян. Эколого-физиологические особенности.
7.
Особенности прорастания семян различных систематических групп.
8.
Гетерогенность семян. Причины этого явления.
9.
Долговременное хранение семян дикорастущих видов растений.
10.
Жизнеспособность
семян.
жизнеспособность.
11.
Генетические ресурсы р. Triticum.
12.
Генетические ресурсы р. Hordeum.
13.
Генетические ресурсы р. Avena.
14.
Генетические ресурсы р. Pisum.
15.
Генетические ресурсы р. Glycine.
Факторы,
влияющие
на
16.
Генетические ресурсы р. Phaseolus.
17.
Генетические ресурсы р. Zea.
18.
Генетические ресурсы р. Sorgum
19.
Генетические ресурсы р. Oryza
20.
Генетические ресурсы р. Malus.
21.
Генетические ресурсы р. Prunus.
22.
Генетические ресурсы р. Solanum
23.
Генетические ресурсы р. Melo
24.
Генетические ресурсы р. Curcubita
25.
Ботанические
сады
и
дендрологические
парки
РФ
(140
наименований).
26.
Ботанические сады и дендрологические парки за рубежом (США,
Китай, Индия, Япония, Южная Корея, Германия, Бразилия, Канада, Эфиопия).
На основе реферата (объем 8-10 страниц) студенты готовят доклад на 5-7
минут и презентацию.
6. Вопросы к зачету
1. Что понимают под биологическим разнообразием?
2. Назначение
Национальной
стратегии
сохранения
биоразнообразия
России.
3. Охарактеризуйте принципы сохранения биологического разнообразия.
4. Перечислите
факторы,
ведущие
к
снижению
биологического
разнообразия.
5. Какие показатели учитывают при определении качества семян?
6. Что такое всхожесть, энергия прорастания и жизнеспособность семян?
Как их определяют?
7. Каким образом определяют чистоту и
влажность семян, массу 1000
семян, хозяйственную годность семян?
8. Назовите способы подготовки семян к посеву, дайте их краткую
характеристику.
9. Роль ботанических садов и дендрологических парков в сохранении
генофонда растений, направления их деятельности.
10.Что понимают под сохранением растений ex situ и in situ?
11.Какие виды генетических банков вам известны?
12.Что
представляет
собой
среднесрочное
и
длительное
хранение
биологического материала?
13.Криосохранение. Основные этапы схемы криосохранения.
14.Тесты для определения жизнеспособности.
15.Факторы, влияющие на жизнеспособность клеток после криосохранения.
7. Учебно-методическое обеспечение дисциплины
7.1. Рекомендуемая литература
Основная
1. Клунова, С. М.
Биотехнология: учеб. для студентов вузов, обуч. по
спец. "Биология"/ С. М. Клунова, Т. А. Егорова, Е. А. Живухина. - Москва:
Академия, 2010. - 256 с.
2. Сельскохозяйственная биотехнология: учеб. для студ. вузов/ ред. В. С.
Шевелуха. - 3-е изд., перераб. и доп.. - Москва: Высшая школа, 2008. - 710 с.
Дополнительная
1. Боме Н.А., Белозерова А.А. Основы биотехнологии растений (учебное
пособие). Тюмень: Изд-во ТюмГУ, 2007. 96 с.
2. Боме Н.А. Биологические свойства семян и феногенетический анализ
культурных растений: учебно-методическое пособие/ Н.А. Боме, А.А.
Белозерова, А.Я. Боме . – Тюмень, 2007. – 80 с.
3. Егорова, Т. А.
Основы биотехнологии: учеб. пособие для студ. вузов,
обуч. по спец. "Биология"/ Т. А. Егорова, С. М. Клунова, Е. А. Живухина. Москва: Академия, 2003. - 208 с.
4. Егорова, Т. А.
Основы биотехнологии: учеб. пособие для студ. вузов,
обуч. по спец. "Биология"/ Т. А. Егорова, С. М. Клунова, Е. А. Живухина. 2-е изд., стер. - Москва: Академия, 2005. - 208 с.
5. Лутова, Л. А.
Биотехнология высших растений: учебник/ Л. А. Лутова;
С.-Петерб. гос. ун-т. - Санкт-Петербург: Изд-во СПБГУ, 2003. - 228 с.
6. Биотехнология: Принципы и применение. - Москва: Мир, 1988. - 479 с.
7. Актуальные проблемы сохранения биоразнообразия растительного и
животного мира Северной Фенноскандии и сопредельных территорий: док.
Междунар. конф., Апатиты, 26-28 нояб. 2002 г./ РАН, Кольский науч. центр,
Полярно-альп. ботан. сад-институт им. Н. А. Аврорина; отв. ред. В. Н.
Переверзев. - Москва: Товарищество научных изданий КМК, 2005. - 331 с.
8. Бюллетень Главного ботанического сада/ Гл. ботанич. сад им. Н. В.
Цицина РАН ; отв. ред. Л. Н. Андреев. - Москва: Наука, 1948 - Вып. 183. 2002. - 152 с.
9. Бюллетень Главного ботанического сада/ Гл. ботанич. сад им. Н. В.
Цицина РАН ; отв. ред. Л. Н. Андреев. - Москва: Наука, 1948 - Вып. 185. 2003. - 197 с.
10. Бюллетень Главного ботанического сада/ Гл. ботанич. сад им. Н. В.
Цицина РАН ; отв. ред. Л. Н. Андреев. - Москва: Наука, 1948 - Вып. 186. 2003. - 264 с.
11. Бюллетень Главного ботанического сада/ Гл. ботанич. сад им. Н. В.
Цицина РАН ; отв. ред. Л. Н. Андреев. - Москва: Наука, 1948 - Вып. 189. 2005. - 288 с.
12. Бюллетень Главного ботанического сада/ Гл. ботанич. сад им. Н. В.
Цицина РАН ; отв. ред. Л. Н. Андреев. - Москва: Наука, 1948 - Вып. 190. 2006. - 132 с.
13. Редкие и исчезающие виды природной флоры СССР, культивируемые
в ботанических садах и других интродукционных центрах страны. - Москва:
наука, 1983. - 303 с.
14. Лапин, П. И.
Ботанические сады СССР/ П. И. Лапин. - Москва: Колос,
1984. - 216 с.
15. Головкин, Б. Н.
История интродукции растений в ботанических садах/
Б. Н. Головкин. - Москва: Изд-во МГУ, 1981. - 125 с.
16. Астров, А. В.
Ботанические сады Центральной Европы/ А. В. Астров. -
Москва: Наука, 1976. - 120 с.
17. Ботанические сады как центры
интродукции
растений:
матер.
конференции,посвященной 175-летию Ботанического сада ТГУ.13-15 июля
1978 г.. - Тарту, 1978. - 139 с.
18. Бюллетень Главного ботанического сада/ Рос. АH; Отв. ред. Л.H.
Андреев. - Москва: Наука Вып. 174. - 1997. - 191 с.
19. Биотехнология [Электронный ресурс]: учеб. пособие для вузов/ Т. В.
Калюжная, Н. В. Загоскина, Е. Ю. Живухина, А. Е. Седов. - Электрон. дан. Москва: ГУ РЦ ЭМТО: Новый Диск, 2004. - 1 эл. опт. диск (CD-ROM); 12
см: цв.,
зв.
- Систем.
требовани: Pentium
166
MMX;
Windows
98/ME/2000/XP; 32 MB; звуковая карта. - Загл. с контейнера. - (в кор.):
240.00 р.
7.2. Средства и материально-техническое обеспечение дисциплины
Чтение рефератов сопровождается использованием мультимедийного
оборудования.
При проведении занятий используются коллекции семян и гербарий
различных сортов и видов культурных растений.
Для
отработки
технологии
определения
качества
семян,
их
жизнеспособности используются термостаты ТСО-1/80 СПУ и ТС-1/80 СПУ,
климатическая
камера,
ламинарный
шкаф,
весы,
низкотемпературные
холодильники. Для стерилизации химической посуды, питательных сред
применяются сухожаровые шкафы.