Рабочая программа (стр. 3 )

Семинар 1 Классификация биотехнологий и место в ней «зеленой биотехнологии»

Определение биотехнологии. Классификация биотехнологий. Красная, белая, синяя, серая и зеленая биотехнологии.

Лекция 2 Дедифференциация и морфогенез растительных клеток in vitro: технология управления

Стадии развития растительной клетки. Дедифференциация и дифференциация растительных клеток in vitro. Сходство и различия развития растительных клеток in vitro и in vivo. Фитогормоны – ключевые регуляторы дифференциации каллусных клеток и морфогенеза.

Семинар 2 Технология управления морфогенезом растительных клеток in vitro

Фитогормоны – ключевые регуляторы морфогенеза растительных клеток in vitro. Способы управления процессами дедифференциация и дифференциация растительных клеток in vitro.

Практическое занятие 1 Субкультивирование каллусных культур.

Приготовление питательной среды для культивирования каллусов пшеницы, картофеля или других растений. Пересадка каллусов на свежую питательную среду. Клонирование каллусов.

Лекция 3 Микроклональное размножение растений

Принципы и преимущества микроклонального размножения растений (МКРР). Этапы МКРР. Способы МКРР. Факторы, определяющие успех МКРР. Практическое применение метода.

Семинар 3 Микроклональное размножение растений

Этапы клонального микроразмножения растений. Технология получения безвирусного посадочного материала картофеля, земляники, смородины и других культур. Технология возделывания картофеля из пробирочных микрорастений и производства оздоровленного элитного посадочного материала.

Лекция 4 Использование культуры тканей и клеток в селекции растений

Использование культуры изолированных клеток и тканей в селекции растений. Оплодотворение in vitro. Клональное размножение отдаленных гибридов. Получение гаплоидов и использование в селекции. Селекция растительных клеток, устойчивых к неблагоприятным факторам среды in vitro.

Семинар 4 Промышленная биотехнология растений

Биологически активные вещества растений, представляющие коммерческий интерес. Особенности продукции и получения вторичных метаболитов in vitro. Технологии промышленного культивирования растительных клеток. Иммобилизованные клетки.

Физиология трансгенных растений (ОД. А.07)

Лекция 1. Методы получения трансгенных растений

Получение трансгенных и транспластомных растений методом баллистической трансформации. Электропорация и ПЭГ-трансформация протопластов. Получение трансгенных корней при помощи Agrobacterim rhizogenes

Лекция 2. Перенос генов в растения при помощи Agrobacterium tumefaciens

Корончатые галлы – опухоли растений. Опины, процесс опухолеобразования. Плазмиды агробактерий. Использование Ti плазмид A. tumefaciens для создания трансгенных растений. Коинтегративная векторная система.

Лекция 3. Бинарные векторы, маркерные и селективные гены

Бинарные векторы. pGreen, pCambia, BiBac. (Cambia. org). Маркерные и селективные гены: ген неомицинфосфотрансферазы II (npt II), ген гигромицинфосфотрансферазы (hpt), ген устойчивости к блеомицину, ген дигидрофтолатредуктазы. Бета-глюкуронидаза (GUS), гистохимический и флюриметрический методы анализа. Зеленый флюресцентный белок GFP, красный флюресцентный белок RFP. Люцифераза. Хлоамфениколацетилтрансфераза.

Лекция 4. Промоторы для генной инженерии растений

Конститутивные промоторы каулимовирусов. Промотор октопинсинтазы и нопалинсинтазы из Т-ДНК агробактерий. Клубнеспецифичный промотор пататина картофеля, цветокспецифичный промотор хальконсинтазы, плодоспецифичный промотор Е8 томатов. Индуцибельные промоторы: эстрадиоловый и дексаметазоновый промоторы.

Факультативные дисциплины

Достижения транкриптомики, протеомики и метаболомики в науке о растениях (ФД. А.01)

Лекция 1. Методы оценки экспрессии генов растений

Выделение РНК из тканей растений, проблема очистки препарата от примесей ДНК. Полимеразная циклическая реакция с обратной транскрипцией (ОТ-ПЦР) как метод амплификации специфического фрагмента РНК. Электрофоретическое разделение препарата РНК, использование гибридологической пробы для выявления специфических последовательностей. Способы нормализации количественных результатов оценки уровня транскриптов.

Лекция 2. Современные подходы к количественной оценке растительных белков

Электрофоретическое разделение белков, двумерный электрофорез как подход к их идентификации. Оценки ферментативной активности белков после их электрофоретического разделения. Использование специфических антител для количественной оценки белков (электрофоретический перенос белков, иммуноблотинг).

Лекция 3. Количественная оценка низкомолекулярных метаболитов растений

Хроматографическое разделение в сочетании с масс-спектрометрической детекцией как способ идентификации метаболитов растений. Принципы разделения вещества при газожидкостной и высоко-эффективной жидкостной хроматографии. Современные приборы с высоким разрешением. Компьютерные программы для идентификации химических соединений.

Фитогормоны в регуляции неспецифической устойчивости растений (ФД. А. 02)

Лекция 1. Классификация фитогормонов. Сигналинг фитогормонов

Критерии фитогормонов, их функциональная значимость в регуляции роста и развития растений в ходе онтогенеза в норме и при изменении условий произрастания. Системы восприятия и трансдукции гормональных сигналов. Разнообразие взаимодействий сигнальных путей гормонов в координации регуляции устойчивости растений.

Лекция 2. Участие АБК в регуляции стресс-устойчивости

Роль АБК в регуляции физиологических процессов. Сигналинг АБК. Ключевая роль АБК в координации ответных реакций растений на стрессовые факторы среды, вызывающие нарушение водного режима. АБК-чувствительные гены стрессовых белков.

Лекция 3. Салицилат-, жасмонат - и этилен - индуцированная системная устойчивость

Функциональная значимость салицилата, жасмоната и этилена в регуляции роста и развития растений. Интермедиаты в регуляции салициловой кислоты (СК) неспецифической устойчивости. Роль СК в запуске системной приобретенной устойчивости растений. Жасмоновая кислота (ЖК) и этилен в регуляции индуцированной системной устойчивости растений. DELLA белки как модуляторы компонентов СК - и ЖК-сигналингов. Взаимодействие путей сигнальной регуляции СК, ЖК и этилена в регуляции устойчивости.

Лекция 4. Значение других гормонов в регуляции устойчивости растений

Разнообразие функциональной значимости цитокининов (ЦК) и брассиностероидов (БС) в онтогенезе растений. Сигналинг ЦК и БС. Роль этих гормонов в устойчивости растений к стрессовым факторам, вызывающим нарушение водного режима. Механизмы их протекторного действия на растения.

Применение иммунохимических методов в физиологии растений (ФД. А.03)

Лекция 1. Получение антител и иммуноанализ белков и гормонов растений

Иммуногенность компонентов растительных тканей. Антигены и гаптены. Способы конъюгации гаптенов с белками для получения антигена. Иммуноферментный анализ. Прямой и конкурентный варианты твердофазного иммуноанализа.

Лекция 2. Иммуноанализ в изучении количественных изменений белков и фитогормонов

Экстракция, очистка белков и гормонов. Процедура иммуноанализа белков и гормонов. Использование иммуноферментного анализа для количественной оценки белков и фитогормонов.

Лекция 3. Иммуногистохимические методы. Приготовление срезов тканей растений и способы выявления антигена на срезах

Выбор способа фиксации в зависимости от задачи исследований. Проблема сохранения ферментативной активности и антигенности компонентов тканей. Дегидратация и подбор смолы. Криофиксация. Преимущества современных гидрофильный смол и способы удаления гидрофобных смол. Проблема проникновения антител в срезы растений. Гистохимическое выявление ферментов на срезах. Требования к свойствам субстратов при гистохимии. Использование ферментов, коллоидного золота и флюоресцирующих красителей для мечения антител. Проблема потери антигенных свойств при гистологической фиксации тканей и ее преодоление (криофиксация). Контроль специфичности иммуногистохимического выявления гормонов на срезах: замена иммунной сыворотки на неиммунную, насыщение антител гаптеном перед обработкой срезов. Электронная, световая и люминесцентная микроскопия.

Лекция 4. Достижения современных микроскопических методов при изучении растений

Конфокальная и флуоресцентная микроскопия. Проблема контрастирования, автофлюоресценция компонентов тканей растений, использования флюресцирующих красителей для окрашивания структурных компонентов клеток и тканей.

Основы теории творчества и решения прикладных задач в биологии

(ФД. А.04)

Лекция 1. Методологические и психологические основы творчества

Основные понятия и определения научного творчества. Общие методы научных исследований. Сравнение и измерение. Индукция и дедукция. Анализ и синтез. Абстракции и обобщения. Аналогии. Моделирование. Системы и системный анализ.

Семинар 1. Теории творчества

Понятие творчества. Теории творчества. Знания и готовность к творчеству. Индивидуальность творческой деятельности. Элементы творчества. Креативность, инициатива, предвосхищение. Консерватизм и инерция мышления. Мотивация творчества. Интеллектуальная активность. Поиск идей. Традиционные методы «проб и ошибок», «перебора комбинаций». Теория решения изобретательских задач . Основные понятия ТРИЗ. Обоснование возможности научного прогноза развития систем и решения изобретательской задачи.

Лекция 2. Закономерности построения и развития объектов творчества

Понятия о технических объектах и системах. Потребительские функции объектов. Функциональная структура объекта. Соответствие между функцией и структурой объекта. Законы развития технических объектов: увеличения степени идеальности системы; стадийности развития техники; перехода в надсистему; перехода на микроуровень и т. д.

Семинар 2. Сравнительный анализ технических и биологических систем

Всеобщие законы развития. Законы развития технических систем. Закон полноты частей системы. Закон увеличения степени идеальности системы. Закон неравномерности развития частей системы. Закон перехода в надсистему. Закон перехода с макроуровня на микроуровень. Закон увеличения степени вепольности. Сравнительный анализ развития технических и биологических систем и их законов.

Лекция 3. Техническое противоречие и алгоритмы решения изобретательских задач

Понятия о технических противоречиях. Противоречия в биологических системах. Идеальное конечное решение. Теория решения изобретательских задач . Типовые приемы решения технических противоречий и их применение в биологии. Эвристические методы поиска новых идей и технических решений.

Семинар 3 Основы патентоведения

Понятие изобретения и виды заявок. Классификация изобретений. Выбор области техники. Структура описания изобретения. Обоснование полезности и сведения о состоянии решения проблемы. Описание существующих аналогов и их критика. Выбор прототипов и наиболее близкого решения. Критика прототипа. Описание сведений о сущности изобретения. Задача и ее решение. Получаемый результат (технический эффект) и его существенность. Формула изобретения. Перечень документов для подачи заявки на изобретение, особенность их оформления.

Практическое занятие 1 Изобретение и оформление патента

Оценка возможности практического применения результатов исследований аспиранта. Анализ выявленных или имеющихся «противоречий» в изучаемой биологической системе. Поиск нерешенных задач (будущего изобретения) в области диссертационных исследований. Выбор объекта изобретения. Патентный поиск. Алгоритм решения задачи. Построение структуры заявки на патент.

5.  САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА АСПИРАНТА

5.1. Основная дисциплина по специальности

Физиология и биохимия растений

(132 часа)

№	Раздел дисциплины (количество часов самостоятельной работы)	Задания по самостоятельной работе аспирантов	Рекомендуемая литература	Форма контроля самост. работы
1	Структура расти-тельной клетки, ее основные ком-поненты и био-энергетика (60 ч)	Проработать лекцию, рекомендов. литературу	[1, 3, 4, 5, 6, 10, 12, 14, 16, 17, 18, 30, 41]	Тестовая контрольная работа
2	Водообмен, мине-ральное питание и дальний транс-порт фотоассими-лятов (24 ч)	Проработать лекцию, рекомендов. литературу	[2, 9, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 18, 19]	Тестовая контрольная работа
3	Рост и развитие растений, инте-грация физиоло-гических процесс-сов (24 ч)	Проработать лекцию, рекомендов. литературу	[1, 3, 7, 12, 16, 17, 20, 30, 33, 39, 40, 42, 43]	Тестовая контрольная работа
4	Устойчивость растений к небла-гоприятным фа-кторам (24 ч)	Проработать лекцию, рекомендов. литературу	[8, 12, 16, 17, 20, 21-29, 31-41]	Тестовая контрольная работа

Рекомендуемая литература

Основная

1.  Льюис Дж. и др. Молекулярная биология клетки. 2-ое изд., переработанное и дополненное. М.: Мир, 1994 г.

2.  Брэй обмен в растениях. М.: Агропромиздат, 1986 г., 200 с.

3.  Бутенко клеток высших растений in vitro и биотехнологии на их основе. М.: ФБК-ПРЕСС, 1999 г., 160 с.

4.  Биомембраны: молекулярная структура и функции. М.: Мир, 1997 г., 624 с.

5.  Головко растений. Физиологические аспекты. СПб.: Наука, 1999 г., 204 с.

6.  Введение в биохимию растений. Т. 1,2. М.: Мир, 1986 г.

7.  Гормоны растений. Системный подход. М.: Мир, 198с.

8.  , , Багирова и молекулярная фитопатология. М.: Общество фитопатологов, 2001 г., 302 с.

9.  и др. Водный обмен растений. М.: Наука, 1989 г., 56 с.

10.  Запрометов соединения. М.: Наука, 1993 г., 270 с.

11.  Кретович и метаболизм азота у растений. М.: Наука, 1987 г., 486 с.

12.  Кузнецов Вл. В., Дмитриева растений.  М.: Высшая школа, 2006. 742 с

13.  . Транспорт ассимилятов в растении. М.: Наука, 1976 г., 646 с.

14.  Основы биохимии. В 3-х томах. М.: Мир, 1985 г.

15.  Передвижение веществ в растениях. М.: Колос, 1984 г., 408 с.

16.  Медведев растений. СПб.: изд-во СПб ун-та, 2004 г.. 336 с.

17.  , Гавриленко : Физиолого-экологические и биохимические аспекты. М.: изд-во МГУ, 1992 г., 319 с.

18.  Современная ботаника в 2-х томах. М.: Мир.

19.  Сабинин труды по минеральному питанию растений. М.: Наука, 1971 г., 512 с.

20.  Тарчевский системы клеток растений. М.: Наука. 2002. C. 294.

21.  А, , 2009. Симбиозы растений и микроорганизмов / С.-Пб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та, - 210с.

22.  Чиркова основы устойчивости растений. СПб: Изд-во СПб ун-та, 20 с.

23.  Шакирова устойчивости растений к стрессовым факторам и ее регуляция. Уфа: Изд-во Гилем. 20с.

Дополнительная

1.  Argueso CТ, Ferreira FJ, Kieber JJ Environmental perception avenues: the interaction of cytokinin and environmental response pathways // Plant Cell Environ. 2009. V. 32. P. 1147–1160.

2.  Bajguz A, Hayat S. Effects of brassinosteroids on the plant responses to environmental stresses. Plant Physiol Biochem // 2009. V. 47. P. 1-8.

3.  Bari R., Jones J. D.G. Role of plant hormones in plant defence responses// Plant. Mol. Biol. 2009. V. 69. P.473-488.

4.  Browse J. Jasmonate passes muster: a receptor and targets for the defense hormone // Annu. Rev. Plant Biol. 2009. V. 60. P. 183-205.

5.  Environmental Adaptation and Stress tolerance of Plant in Era of Climatic Change. P. Ahmad and M. N.V. Prasad (Eds.). Springer Science+Bussiness Media, LLC. 2012.

6.  Hara M The multifunctionality of dehydrins // Plant Signal Behav. 2010. V. 5. P. 503-508.

7.  Kudo T, Kiba T, Sakakibara H Metabolism and long-distance translocation of cytokinins // J Integr Plant Biol. 2010. V. 52. P. 53–60.

8.  Moura J. C.M. S. and Bonine C. A.V. Abiotic and Biotic Stresses and Changes in the Lignin Content and Composition in Plants // J. Integr. Plant Biol. 2010. V. 52. № 4. P. 360-376.

9.  Munns R., Tester M. Mechanisms of salinity tolerance // Annu. Rev. Plant Biol. 2008. V. 59. P. 651-681.

10.  Pierik R., Sasidharan R., Voesenek L. A.C. J. Growth control by ethylene: adjusting phenotypes to the environment // Journal of Plant Growth Regul. 2007. V. 26. P. 188–200.

11.  Rock C. D., Sakata Y., Quatrano R. S. Stress Signaling: The role of abscisic acid // Abiotic stress adaptation in plants: Physiological, Molecular and Genomic Foundation. A. Pareek, S. K. Sopory, H. J. Bochnert, Govindjee (eds). Springer Science+Bussiness Media BV. 2010. P. 33-73.

12.  Szabados L, Savoure A. Proline: a multifunctional amino acid // Trends Plant Sci. 2009. V. 15. P. 89-97.

13.  Urano K et al. Characterization of the ABA-regulated global responses to dehydration in Arabidopsis by metabolomics // Plant J. 2009. V. 57, 1065–1078.

14.  Verslues, P. E., Agarwal, M., Katiyar-Agarwal, S., Zhu, J., and Zhu, J. K. Methods and concepts in quantifying resistance to drought, salt and freezing, abiotic stresses that affect plant water status // Plant J. 2006. V. 45. P. 523–539.

15.  Vicente M. R-S., Plasencia J. Salicylic acid beyond defence: its role in plant growth and development // J. Exp. Bot. 2011. V. 28. P.1-18.

16.  Woodward A. W., Bartel B. Auxin: regulation, action, and interaction // Annals of Botany. 2005. V. 95. P. 707–735.

17.  Zhu Z., Guo H. Genetic Basis of Ethylene Perception and Signal Transduction in Arabidopsis // J. Integr. Plant Biol. 2008, V. 50.P. 808–815.

18.  , Войников теплового стресса. Иркутск: Изд-во Арт-Пресс. 20с.

19.  , Кузнецов достижения и перспективы в области изучения цитокининов // Физиол. раст. 2002. Т.49, № 4. С.626–640.

20.  Романов цитокинины действуют на клетку // Физиология растений. 2009. Т. 56. № 2. С. 295-319.

21.  Фурст анатомо-гистохимического исследования растений. М.: Наука. 19c.

Дисциплины по выбору аспиранта

Взаимодействие растений с другими организмами (ОД. А.04)

(64 часа)

№	Раздел дисциплины (количество часов самостоятельной работы)	Задания по самостоятельной работе аспирантов	Рекомендуемая литература	Форма контроля самост. работы
1	Теоретические основы фитоиммунитета (16 ч)	Проработать лекцию, рекомендов. литературу	[1-4, 6, 10, 16, 18]	Тестовая контрольная работа
2	Молекулярно–биохимические факторы устойчивости растений к патогенам (16 ч)	Проработать лекцию, рекомендов. литературу	[1, 2, 3, 9, 13, 17, 18]	Тестовая контрольная работа
3	Использование научных достижений фитоиммунологии в практическом растениеводстве (16 ч)	Проработать лекцию, рекомендов. литературу	[4, 9, 16, 18]	Тестовая контрольная работа
4	Симбиотические взаимоотношения растений с азотфиксирующими микроорганизмами (16 ч)	Проработать лекцию, рекомендов. литературу	[5, 7, 8, 11, 12, 14, 15]	Тестовая контрольная работа

Рекомендуемая литература

Основная

1.  , , Багирова и молекулярная фитопатология. М.: Общество фитопатологов, 2001 г., 302 с.

2.  Запрометов соединения: Распространение, метаболизм и функции в растениях. - Москва. Наукас.

3.  , , Менщикова стресс. – Москва, Наукас.

4.  , , Шпирная растений: методы исследований. Учебное пособие. – Уфа, БашГУ, - 2007. – 57 с.

5.  Кацы генетика ассоциативного взаимодействия бактерий и растений / М.: Наука, 200с.

6.  Кошкин устойчивости сельскохозяйственных культур. – Москва, Дрофа, - 20с.

7.  Кретович усвоения азота воздуха растениями / М.: Наука, 1994. – 168 c.

8.  , Шильникова бактерии и инокуляционный процесс / М.: Наука, 197с.

9.  Плотникова растений и селекция на устойчивость к вредителям и болезням. – Москва, Колос, - 20с.

10.  Попкова фитопатология. – Москва, Дрофа, - 20с.

11.  , , и др. Генетические основы селекции клубеньковых бактерий / Л.: Агропромиздат, 19с.

12.  Rhizobiaceae. Молекулярная биология бактерий, взаимодействующих с растениями / Kluwer Academic Publishers, 1998. – 568с.

13.  Тарчевский системы растений. Москва, Наука– 298 с.

14.  А, , 2009. Симбиозы растений и микроорганизмов / С.-Пб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та, - 210с.

15.  , Проворов симбиотической азотфиксации с основами селекции / СПб.: Наука, 1998. – 194 с.

16.  Тютерев основы индуцирования болезнеустойчивости растений. С-Пб. центр защиты растений». ВИЗРс.

17.  Шакирова устойчивости растений к стрессовым факторам и ее регуляция. Уфа: Изд-во Гилем. 20с.

18.  , Ибрагимов механизмы устойчивости растений к грибным патогенам. – Уфа, Гилем, - 20с.

Дополнительная

1.  Тарчевский системы растений. Москва, Наука– 298 с.

2.  А, , 2009. Симбиозы растений и микроорганизмов / С.-Пб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та, - 210с.

3.  , Проворов симбиотической азотфиксации с основами селекции / СПб.: Наука, 1998. – 194 с.

4.  Тютерев основы индуцирования болезнеустойчивости растений. С-Пб. центр защиты растений». ВИЗРс.

5.  Шакирова устойчивости растений к стрессовым факторам и ее регуляция. Уфа: Изд-во Гилем. 20с.

б) программное обеспечение: общесистемное и прикладное программное обеспечение.

в) базы данных, информационно-справочные и поисковые системы:

www. ***** - научная электронная библиотека

www. biochem. bio. ***** - кафедра биохимии МГУ

www. ***** – журнал «Наука и жизнь»

www. sciencemag. org – журнал «Science»

www. ***** – каталог библиотечных сайтов

Вопросы к зачету

1.Иммунитет растений и его виды.

2. Фазы патологического процесса.

3. Патогенные свойства возбудителей болезней.

4. Типы взаимоотношений хозяина и паразита.

5. Элиситоры и супрессоры защитных реакций.

6. Окислительный взрыв. Типы АФК и их фунции при патогенезе.

7. Сигнальные системы растений.

8. Патогениндуцируемые белки растений.

9.Фенольные соединения и их функции при патогенезе.

10. Специализация патогенов. Характеристика и свойства патогенов.

11. Коэволюция растения - хозяина и патогена.

12.Индуцированная устойчивость растений.

13. Экологически безопасная защита растений.

14. Методы диагностики патогенных микроорганизмов в растительных тканях.

15. Лигнификация и ее роль в устойчивости растений.

16. Развитие симбиоза.

17. Симбиотическое питание растений азотом.

18. Структура и функция нитрогеназы.

19. Детерминанты хозяйской специфичности.

20. Организация и экспрессия nif-генов

Перечень тем рефератов

1.Патогениндуцируемые белки растений.

2.Защитная роль лектинов при патогенезе.

3.Фитоалексины.

4.Фенилпропаноиды.

5.Лигнин. Строение и функции.

6.Специализация патогенов. Характеристика и свойства патогенов.

7.Индуцированная устойчивость растений.

8.Трансгенные растения.

9.Сигнальная регуляция устойчивости растений.

10.  Иммуностимуляторы и биофунгициды.

«Молекулярная фитопатология» (ОД. А.05)

(64 часа)

№	Раздел дисциплины (количество часов самостоятельной работы)	Задания по самостоятельной работе аспирантов	Рекомендуемая литература	Форма контроля самост. работы
1	История формирования взглядов на иммунитет растений (16 часов)	Проработать лекцию, рекомендов. литературу	[2, 4, 6, 10]	Тестовая контрольная работа
2	Фитопатология как наука о болезнях растений (16 часов)	Проработать лекцию, рекомендов. литературу	[1, 2, 3, 9]	Тестовая контрольная работа
3	Системы естественного иммунитета растений и агрессивности патогенов (16 часов)	Проработать лекцию, рекомендов. литературу	[4, 9]	Тестовая контрольная работа
4	Практическое применение знаний по молекулярной фитопатологии (16 часов)	Проработать лекцию, рекомендов. литературу	[5, 7, 8, 11, 12]	Тестовая контрольная работа

Рекомендуемая литература