Селекция растений (стр. 4 )

Модуль 1.

Тема 1.1. Предмет и задачи селекции, связь селекции с другими науками.

Предмет, задачи и место селекции в системе естественных наук. Селекция как комплексная наука. Взаимосвязь селекции с другими науками (ботаника, физиология растений, биохимия растений, растениеводство и др.). Генетика – теоретическая основа селекции. История развития методов селекции за рубежом, в России, развитие селекционной работы в Сибири.

Тема 2. Исходный материал, принципы подбора.

Вид и видообразование. Внутривидовой полиморфизм. Понятие о сорте и гибриде. Значение исходного материала для селекции. Роль исходного материала и принципы его подбора. Источники исходного материала: мировая коллекция ВНИИ растениеводства им. , коллекции Ботанических садов, местные формы, сорта инорайонной и зарубежной селекции и др.

Тема 3. Рекомбинационная селекция как метод создания исходного материала.

Подбор родительских пар для скрещиваний. Гибридизация: межсортовая и отдаленная. Интрогрессия чужеродного материала. Методы дивергентной, или комбинационной, селекции. Метод простых скрещиваний; метод сложных скрещиваний; метод тройных скрещиваний или топкросс; метод ступенчатых скрещиваний; метод диаллельных скрещиваний. Общая и специфическая комбинационная способность. Техника искусственного скрещивания. Особенности скрещивания перекрестно - и самоопыляющихся растений. Выращивание гибридов с отбором ценных гибридных форм.

Тема 4. Использование метода экспериментального мутагенеза в селекции растений.

Мутации – основа генетической изменчивости. Типы мутаций. Спонтанные и индуцированные мутации. Характеристика физических и химических мутагенов. Факторы, влияющие на частоту возникновения индуцированных мутаций. Выделение и сохранение мутаций. Классификация мутаций по количественным и качественным признакам. Эффективность применения различных мутагенов для получения новых форм. Результативность совместного использования мутационной и комбинационной изменчивости для расширения границ отбора.

Тема 5. Инбридинг и гетерозис.

Повышение уровня гомозиготности с помощью инбридинга. Понятие о гетерозисе. Теории, объясняющие механизм гетерозиса. Промышленное применение гетерозиса у различных видов растений. Мужская стерильность, типы. Эффективность использования мужской стерильности при создании исходного материала. Методы расчета эффекта гетерозиса по различным признакам.

Тема 6. Нетрадиционные и новые методы создания исходного материала.

Типы апомиксиса: партогенез, апоспория, адвентивная эмбриония, апогамия. Культура изолированных клеток и тканей. Растительные протопласты, соматическая гибридизация. Клональное микроразмножение и эффективность его применения. Генная инженерия, результативность использования в создании новых форм. Значение и распространение трансгенных растений.

Тема 7. Методы аналитической и синтетической селекции.

Массовый отбор. Индивидуальный отбор. Вариации методов отбора. Отбор при скрещиваниях по доминантным и рецессивным признакам. Отбор у само - и перекрестноопыляющихся видов растений. Метод Педигри. Бекроссная селекция. Создание замещенных линий (скрещивание с ограниченной ответственностью). Сравнение методов селекции растений.

Тема 8. Оценка селекционного материала по главнейшим признакам.

Методы оценки селекционного материала. Морфологические признаки, биологические и физиологические особенности. Продолжительность вегетационного периода и отдельных фенологических фаз. Качество продукции. Устойчивость к стрессовым факторам: солевой, температурный, кислотный, водный. Фоны для оценки исходного материала (провокационные, инфекционные, селективные и др.). Оценка существующих сортов. Пути ускорения селекционного процесса. Статистические методы в селекции.

Тема 9. Эффективность использования селекционно-генетических методов при выведении новых сортов в Сибири.

Состояние селекции культурных растений в Сибири. Сорта наиболее распространенных сельскохозяйственных растений, выращиваемых в Тюменской области, их характеристика по морфологическим признакам, адаптивным и биологическим свойствам. Модель сорта. Способы размножения новых сортов.

4. Темы лабораторных и контрольных работ.

Модуль 1.

Тема 1.2. Исходный материал, принципы подбора

Методы определения биологических свойств семян декоративных растений (2 часа).

Тема 1.3. Рекомбинационная селекция как метод создания исходного материала.

Освоение методов кастрации, опыления, изолирования, этикетирования при проведении скрещиваний (4 часа).

Контрольная работа: Принципы подбора исходного материала для селекции. Гибридизация как способ получения форм растений с селекционно-ценными признаками.

Модуль 2.

Тема 2.1. Использование метода экспериментального мутагенеза в селекции растений.

Схема радиационного и химического экспериментального мутагенеза (2 часа).

Анализ коллекционного фонда культурных растений и подбор пар для скрещиваний (2 часа).

Технология и оборудование для длительного низкотемпературного хранения семян (2 часа).

Модуль 3.

Тема 3.2. Оценка исходного материала по главнейшим признакам.

Создание провокационных и инфекционных фонов, методы оценки селекционного материала (6 часов).

Контрольная работа: Методы создания и оценки новых форм растений (2 часа).

1. Темы, вынесенные на самостоятельное изучение.

Семеноведение, семеноводство и основные элементы технологии выращивания семян. Сортоиспытание. Оценка сортов на Государственных сортоучастках. Регистрация сортов по конкретным регионам. Посевные качества семян и методы их определения. Выбор участка для размножения, посев, уход, уборка, хранение семян и посадочного материала.

Подготовка семян декоративных растений к хранению различными способами. Отбор типичных семян с определением видовой и сортовой принадлежности. Подготовка контейнеров для семян, этикеток. Помещение семян в контейнеры и контейнеров в холодильные камеры. Заполнение лабораторного журнала с указанием вида, сорта, количества семян, даты начала хранения, температура хранения.

Техника кастрации и опыления растений при гибридизации. Типы скрещиваний. Обозначения, составление схем скрещиваний. Техника искусственного скрещивания. Особенности скрещивания перекрестно - и самоопыляющихся растений. Методы кастрации цветков и опыления. Способы изоляции растений. Получение гибридных семян.

Обозначения, принятые для родительских и гибридных форм. Схемы прямых и обратных скрещиваний. Двойные и тройные скрещивания. Сложные скрещивания с участием нескольких родительских форм (ступенчатая гибридизация). Диаллельные скрещивания (прямые и обратные), формула для расчета количества комбинаций.

Методы получения полиплоидных форм растений и использование их в селекции. Понятие о полиплоидии. Характеристика колхицина и его применение для получения полиплоидных форм. Обработка колхицином семян как способ получения полиплоидов. Методика обработки колхицином проростков. Капельный метод обработки точек роста колхицином. Метод инъекций. Обработка колхицином почек, побегов и стеблей. Практическое применение полиплоидии в селекции.

Методы расчета эффекта гетерозиса (с приведением конкретных примеров). Методы расчета эффекта гетерозиса по различным признакам. Гетерозис конкурсный и гетерозис истинный. Эффект гетерозиса в первом поколении и затухание в последующих поколениях. Расчет на конкретных примерах.

Использование биотехнологических методов в создании и размножении новых форм декоративных растений. Культура изолированных клеток и тканей. Клональное микроразмножение. Растительные протопласты, соматическая гибридизация. Генная инженерия, результативность использования в создании новых форм.

Способы описания коллекционного фонда декоративных растений с использованием базы данных. Характеристика предложенной коллекции по комплексу признаков на основании лабораторных и полевых исследований. Сравнение коллекционных образцов с использованием баллового ранжирования и выделение лучших по одному или нескольким признакам. Сравнение со стандартными образцами.

Методы фенологических наблюдений. Феноспектры. Фенологические фазы и их соответствие этапам онтогенеза основных культивируемых видов растений. Методика проведения наблюдений за ростом и развитием растений. Определение даты начала и окончания фенологической фазы с занесением в полевой журнал. Определение продолжительности межфазных периодов и вегетационного периода в целом. Составление феноспектров. Распределение растений на группы спелости на основе данных фенологических наблюдений.

Применение различных сортов растений в ландшафтном дизайне. Подбор видов и сортов декоративных растений для определенного проекта. Сорта многолетних злаковых и бобовых трав, пригодные для газонов различных типов. Конструирование клумб с использованием однолетних цветочных растений. Способы применения для озеленения многолетних цветочных растений.

6. Контрольные вопросы для подготовки к экзамену

1. Основные задачи и направления селекции растений. Назовите основные селекционные учреждения и ведущих селекционеров в России и Сибири.

2. Дайте определение сорта и гибрида.

3. Факторы, лимитирующие рост и развитие культурных растений в Северном Зауралье. Подбор сортов для местных почвенно-климатических условий.

4. Понятие исходного материала в селекции растений, и каковы принципы его подбора для селекционно-генетических программ.

5. Роль мировой коллекции ВНИИ растениеводства им. , Ботанических садов в создании форм с новыми или улучшенными признаками.

6. Что подразумевают под интродукцией и сопутствующими ей акклиматизацией и натурализацией растений?

7. Гибридизация как классический метод селекции растений. Основные отличия внутривидовой и отдаленной гибридизации.

8. Причины нескрещиваемости родительских форм при отдаленной гибридизации.

9. Типы скрещиваний. Простые скрещивания. Дайте характеристику и схему скрещиваний.

10. Прямые и обратные скрещивания. Приведите примеры. В каких случаях такие скрещивания применяют?

11. Сложные скрещивания. Приведите примеры.

12. Предпочтительные методы гибридизации для растений с разными системами размножения: самоопыляющихся, перекрестноопыляющихся и вегетативно размножающихся.

13. Приведите схемы диаллельных скрещиваний (полная, модифицированная, частичная, факториальная) и простое скрещивание пар; их отличия, достоинства и недостатки.

14. Техника проведения гибридизации: кастрация и опыление. Какие Вы знаете методы, применяемые при кастрации и опылении?

15. Комбинационная способность: общая и специфическая. Какие методы определения комбинационной способности Вы знаете?

16. Экспериментальный мутагенез как метод селекции.

17. Назовите физические и мутагены, применяемые для получения новых форм.

18. Какие химические мутагены Вы знаете? Способы их применения.

19. Опишите этапы мутационной селекции.

20. Мутабильность и методы ее определения.

21. Типы мутаций и способы их выделения.

22. Дайте определение гетерозиса.

23. Назовите основные теории гетерозиса по мере их развития.

24. Методы определения гетерозиса (по отношению к лучшей родительской форме, по отношению к средней родительских форм). Сделайте расчет на конкретном примере.

25. Какие методы селекции кроме гибридизации и экспериментального мутагенеза Вы знаете, и как широко они применяются?

26. Понятие биотехнологии растений. Эффективность применения биотехнологических методов в селекции.

27. Достижения в области генетической инженерии.

28. Методы получения трансгенных растений.

29. Риски применения генетически модифицированных растений (экологические, биологические, экономичесиие)

30. Провокационные и инфекционные фоны для оценки исходного материала.

31. Дайте описание полевых и лабораторных методов оценки селекционного материала на устойчивость к засухе, засолению, к низким и отрицательным температурам, болезням.

32. Охарактеризуйте основные виды естественного отбора.

33. Назовите виды искусственного отбора и дайте их определения.

34. Раскройте достоинства и недостатки массового отбора. Опишите опыты Иоганнсена по отбору в гомозиготных популяциях.

35. Дайте определение позитивного, негативного и отрицательного отбора.

7. Учебно-методическое обеспечение дисциплины

7.1. Рекомендуемая литература

А) Основная

1. Генетика: учеб. пособие для студ. вузов./ Под ред. . – М.: КолосС, 20с. Гриф МОСХ

2. , Бочкова растениеводство: Цветоводство. М.: Издат. центр Академия, 200с. Гриф МО

3. Боме культурных растений к неблагоприятным факторам среды/ , , .- Тюмень: ТюмГУ, 20с.

Б) Дополнительная

1. Итоги интродукции и селекции травянистых растений на Урале./ Ред. . - Екатеринбург: УрГУ, 20с.

2. Генетические основы селекции растений. В 4 томах. Том. 1. Общая генетика растений [Электронный ресурс] / Минск: Белорусская наука, 20с989-6. Режим доступа: http://*****/index. php? page=book&id=143050 (дата обращения 18.01.2012).

3. Генетические основы селекции растений. В 4 томах. Том. 2. Частная генетика растений [Электронный ресурс] / Минск: Белорусская наука, 20с127-1. Режим доступа: http://*****/index. php? page=book&id=142438 (дата обращения 18.01.2012).

4. Эколого-генетический подход к селекции растений: на примере хлопчатника и тритикале/ отв. ред. : , . - СПб: ВНИИР, 20с.

5. Итоги интродукции и селекции декоративных травянистых растений в Республики Башкортостан: в 2 ч./ Ботанич. сад-ин-т Уфим. НЦ РАН ; отв. ред. . – М.: Наука. Ч. 1: Класс двудольные/ , , .

6. Избранные труды/ Николай Петрович () Дубинин; . – М.: Наука. Т. 2: Радиационный и химический мутагенезс.

7. Смиряев популяций и количественных признаков: учеб. для студ. вузов, обуч. по напр. и спец. агроном. образования/ , . – М.: КолосС, 20с.

8. Избранные труды/ . – М.: Наука. Т. 3: Экологическая и космическая генетика. Селекция– 437 с.

9. Шаяхметов эмбриогенез и селекция злаковых культур / . -Уфа : РИО БашГУ, 19с.

В) Периодические издания

Журналы: Журнал «Сельскохозяйственная биология»; «Защита растений» [электронный ресурс; режим доступа]: http://www. *****; «Лесной журнал» [электронный ресурс; режим доступа]: http://*****/fj/; «Цветоводство» [электронный ресурс; режим доступа]: http://www. /; «В мире растений» [электронный ресурс; режим доступа]: http://*****/library/magazin/v-mire-rasteniy; «Цветы» [электронный ресурс; режим доступа]:http://www. *****/; «Флора» [электронный ресурс; режим доступа]:http://www. *****

7.2. Средства и материально-техническое обеспечение дисциплины

Коллекция семян и живая коллекция образцов культурных растений различного эколого-географического происхождения, гербарный фонд, экспериментальный участок для полевых исследований, лаборатория, оснащенная современным оборудованием. Мультимедийное оборудование для презентации лекций. Установка искусственного климата для оценки устойчивости селекционного материала к различным факторам среды.