1.Перечень планируемых результатов обучения по дисциплине, соотнесенных с планируемыми результатами освоения образовательной программы
Коды компетенции | Результаты освоения | Перечень планируемых результатов обучения по дисциплине |
ОПК-2 | способностью использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования | знать: -генетические основы биотехнологии в растениеводстве; уметь: -подобрать исходный материал растений для размножения владеть: - навыками составления селекционно-генетических программ |
ПК-3 | способностью к лабораторному анализу образцов почв, растений и продукции растениеводства | знать: -основные методы, применяемые в биотехнологии - культура клеток, тканей, пыльцы, протопластов, клеточная селекция, генная инженерия; уметь: -применять схемы получения генетически новых растительных форм из различных органов растений владеть: - навыками составления питательных сред на разных этапах культивирования |
ПК-20 | готовностью обосновать технологии улучшения и рационального использования природных кормовых угодий, приготовления грубых и сочных кормов | знать: - микробиологический и биохимический синтез силосования и приготовления сенажа; уметь: - рассчитывать нормы биотехнологических препаратов для консервирования кормов; владеть: -культурой получения качественных кормов |
2. Место дисциплины в структуре образовательной программы
Дисциплина «Сельскохозяйственная биотехнология» относится к Блоку 1 вариативной части учебного плана направления 35.03.04 «Агрономия» профиль 01 «Агрономия». Для изучения дисциплины «Сельскохозяйственная биотехнология» необходимо знать предшествующие дисциплины: ботаника, химия органическая. Перед изучением дисциплины студент должен
знать: основные сельскохозяйственные культуры;
уметь: выбирать направления исследований в биотехнологии;
владеть: навыками безопасной работы в биотехнологической лаборатории.
Последующими курсами являются «Растениеводство», «Селекция и семеноводство сельскохозяйственных культур», «Безопасность жизнедеятельности».
Дисциплина изучается на 2 курсе в 3 семестре по очной форме обучения и на 3 курсе в 5 семестре – заочной форме обучения.
3. Объем дисциплины и виды учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины составляет 72 часа (2 зачетных единицы)
Вид учебной работы | Форма обучения | |
очная | заочная | |
Аудиторные занятия (всего) | 36 | 10 |
В том числе: | ||
Лекции | 18 | 6 |
Практические занятия (ПЗ) | 18 | 4 |
Самостоятельная работа (всего) | 36 | 62 |
В том числе: | ||
Проработка материала лекций, подготовка к занятиям, зачету | 18 | 47 |
Самостоятельное изучение тем | 5 | |
Контрольные работы | 15 | |
Реферат | 13 | |
зачет | зачет | |
Общая трудоемкость | 72 2 з. е. | 72 2 з. е. |
4. Содержание дисциплины
4.1. Содержание разделов дисциплины
№ п/п | Наименование раздела дисциплины | Содержание раздела |
1 | 2 | 3 |
1. | Биотехнология растений как научное направление. | Предмет, задачи, направления биотехнологии растений. Роль биотехнологии и биоинженерии в растениеводстве. Необходимость применения биотехнологических методов в селекции растений наряду с традиционными. |
2. | Клеточная и тканевая биотехнология | Культура клеток и тканей. Техника введения в культуру in vitro и культивирование изолированных клеток и тканей. Культура каллусных тканей. Гормононезависимые растительные ткани. Культура клеточных суспензий, одиночных клеток. Морфогенез в каллусных тканях. Культура каллусных клеток в получении веществ вторичного синтеза. Клональное микроразмножение растений. Культура изолированных клеток и тканей в селекции растений. |
3. | Основы генетической инженерии растений. | Гены и маркерные системы у растений. Векторы переноса генетической информации у растений. Трансформация растений с помощью агробактерий. Методы трансформации растительных клеток. Экспрессия и генетическая стабильность чужеродных генов в геноме растений. Получение трансгенных растений, устойчивых к стрессовым воздействиям, насекомым, грибной, бактериальной и вирусной инфекции, гербицидам. Решение проблем запасных белков семян, фотосинтеза растений. Нерешенные проблемы генной инженерии растений. |
4. | Генетические основы биотехнологии в симбиотической азотфиксации. Криосохранение. Биотехнология и безопасность. | Разнообразие и основные свойства азотфиксирующих систем. Бобово-ризобиальный симбиоз. Симбиозы растений с цианобактериями. Концепции генетических основ и эволюции азотфиксирующих симбиотических биосистем. Гормональная система растений. Классификация, структура и функции фитогормонов. Синтетические регуляторы роста и развития растений в биотехнологии. Биотехнологические методы получения фитогормонов и фиторегуляторов. Фитогормоны и регуляторы роста в растениеводстве. Биотехнологические методы в консервировании кормов. Растительный материал для криосохранения. Методы криосохранения. Этапы процесса криосохранения. Факторы, влияющие на жизнеспособность клеток после криосохранения. Биобезопасность в клеточных, тканевых и органогенных технологиях. Критерии, показатели и методы оценки генетически модифицированных растительных организмов и получаемых из них продуктов на биобезопасность. Государственный контроль и государственное регулирование в области генно-инженерной деятельности. |
4.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами
№ п/п | Наименование обеспечиваемых (последующих) дисциплин | Номера разделов данной дисциплины, необходимых для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин | |||
1 | 2 | 3 | 4 | ||
1. | Растениеводство | * | * | * | * |
2. | Селекция и семеноводство сельскохозяйственных культур | * | * | * | * |
3. | Безопасность жизнедеятельности | * | * | * | * |
4.3. Разделы дисциплин и виды занятий
очная форма обучения
№ п/п | Наименование раздела дисциплины | Лекции | Практ. зан. | СРС | Всего час. |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
1. | Биотехнология растений как научное направление. | 2 | 2 | 7 | 11 |
2. | Клеточная и тканевая биотехнология | 6 | 6 | 11 | 23 |
3. | Основы генетической инженерии растений. | 4 | 4 | 9 | 17 |
4. | Генетические основы биотехнологии в симбиотической азотфиксации. Криосохранение. Биотехнология и безопасность. | 6 | 6 | 9 | 21 |
Итого | 18 | 18 | 36 | 72 |
заочная форма обучения
№ п/п | Наименование раздела дисциплины | Лекции | Практ. зан. | СРС | Всего час. |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
1. | Биотехнология растений как научное направление. | 2 | 14 | 16 | |
2. | Клеточная и тканевая биотехнология | 2 | 17 | 19 | |
3. | Основы генетической инженерии растений. | 2 | 15 | 17 | |
4. | Генетические основы биотехнологии в симбиотической азотфиксации. Криосохранение. Биотехнология и безопасность. | 2 | 2 | 16 | 20 |
Итого | 6 | 4 | 62 | 72 |
4.4. Практические занятия
№ п/п | № раздела дисциплины | Тематика практических занятий | Трудоемкость (час.) | |
очная | заочная | |||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
1. | Биотехнология растений как научное направление. | 1.Основные этапы биотехнологии | 2 | |
2. | Клеточная и тканевая биотехнология | 1.Клональное микроразмножение растений. Тотипотентность растительных клеток 2.Техника культивирования растительных тканей на разных этапах клонального микроразмножения. 3. Возникновение изменений в растениях размноженных in vitro. | 6 | 2 |
3. | Основы генетической инженерии растений. | 1.Генетически модифицированные продукты, их социальное значение. 2. Трансформация растений с помощью агробактерий | 4 | |
4. | Генетические основы биотехнологии в симбиотической азотфиксации. Криосохранение. Биотехнология и безопасность. | 1.Проблема обеспеченности растений азотом, генетика систем симбиотической азотфиксации. Консервирование кормов. 2.Методы криосохранения. Этапы процесса криосохранения. Факторы, влияющие на жизнеспособность клеток после криосохранения. 3.Критерии, показатели и методы оценки генетически-модифицированных растительных организмов и получаемых из них продуктов. | 6 | 2 |
Итого | 18 | 4 |
4.4. Лабораторный практикум - не предусмотрено УП.
4.5. Примерная тематика курсовых проектов (работ) - не предусмотрено УП.
5. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы обучающихся по дисциплине
очная форма обучения
№ п/п | № семестра | Наименование раздела учебной дисциплины | Виды СРС | Всего часов | Вид контроля |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
1. | 3 | Биотехнология растений как научное направление. | Проработка материала лекций, подготовка к занятиям, зачету | 4 | собеседование, зачет |
Самостоятельное изучение тем | 1 | собеседование | |||
Реферат | 2 | реферат | |||
2. | Клеточная и тканевая биотехнология | Проработка материала лекций, подготовка к занятиям, зачету | 5 | собеседование, зачет | |
Самостоятельное изучение тем | 2 | собеседование | |||
Реферат | 4 | реферат | |||
3. | Основы генетической инженерии растений. | Проработка материала лекций, подготовка к занятиям, зачету | 4 | собеседование, зачет | |
Самостоятельное изучение тем | 1 | собеседование | |||
Реферат | 4 | реферат | |||
4. | Генетические основы биотехнологии в симбиотической азотфиксации. Криосохранение. Биотехнология и безопасность. | Проработка материала лекций, подготовка к занятиям, зачету | 5 | собеседование, зачет | |
Самостоятельное изучение тем | 1 | собеседование | |||
Реферат | 3 | реферат | |||
ИТОГО часов в семестре | 36 |
заочная форма обучения
№ п/п | № семестра | Наименование раздела учебной дисциплины (модуля) | Виды СРС | Всего часов | Вид контроля |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
1. | 5 | Биотехнология растений как научное направление. | Проработка материала лекций, подготовка к занятиям, зачету, самостоятельное изучение тем, | 11 | собеседование, зачет |
Контрольная работа | 3 | Контрольная работа | |||
2. | Клеточная и тканевая биотехнология | Проработка материала лекций, подготовка к занятиям, зачету, самостоятельное изучение тем | 12 | собеседование, зачет | |
Контрольная работа | 5 | Контрольная работа | |||
3. | Основы генетической инженерии растений. | Проработка материала лекций, подготовка к занятиям, зачету, самостоятельное изучение тем | 12 | собеседование, зачет | |
Контрольная работа | 3 | Контрольная работа | |||
4. | Генетические основы биотехнологии в симбиотической азотфиксации. Криосохранение. Биотехнология и безопасность. | Проработка материала лекций, подготовка к занятиям, зачету, самостоятельное изучение тем | 12 | собеседование, зачет | |
Контрольная работа | 4 | Контрольная работа | |||
ИТОГО часов в семестре | 62 |
5.1. Учебно-методические материалы для самостоятельной работы:
1. Основы молекулярной биологии [Электронный ресурс]: учебное пособие / . — Электрон. текстовые данные. — М. : Российский университет дружбы народов, 2011. — 156 c. — 978-5-209-03956-3. — Режим доступа: http://www. iprbookshop. ru/11572.html
2. Генетическая инженерия [Электронный ресурс]: учебно-справочное пособие / . — Электрон. текстовые данные. — Новосибирск: Сибирское университетское издательство, 2017. — 514 c. — 978-5-379-02024-8. — Режим доступа: http://www. iprbookshop. ru/65273.html
5.2. Темы, выносимые на самостоятельное изучение:
Очная форма обучения:
Раздел № 1 Биотехнология растений как научное направление.
1.Применение биотехнологических методов в селекции растений
Раздел № 2 Клеточная и тканевая биотехнология
1.Культура клеточных суспензий
Вопросы для самоконтроля:
1. Зачем используются суспензионные культуры?
2. Основные характеристики суспензий?
3.Методы преодоления трудностей культивирования одиночных клеток?
4.Метод «няньки»
Раздел № 3 Основы генетической инженерии растений.
1.Получение трансгенных растений
Раздел № 4 Генетические основы биотехнологии в симбиотической азотфиксации Криосохранение. Биотехнология и безопасность.
1.Симбиозы растений с цианобактериями.
Вопросы для самоконтроля:
1.С какими растениями цианобактерии образуют симбиозы?
2.Какое экологическое и сельскохозяйственное значение имеет этот симбиоз?
3.В чем заключается клеточная дифференцировка?
4.В чем заключается молекулярная дифференцировка?
Заочная форма обучения:
1.Процесс получения первичных метаболитов.
2. Процесс получения вторичных метаболитов.
3. Культура тканей и тканей.
4. Гибридизация изолированных протопластов.
5. Молекулярные механизмы действия фитогормонов
6. Классификация, структура и функция фитогормонов
7. Клональное микроразмножение декоративных растений
8. Сомаклональная изменчивость.
9. Мутагенез и клеточная селекция
11. Клональное микроразмножение древесных пород
12. Получение растений-регенерантов из каллусной ткани.
13. Генетические основы биотехнологии в растениеводстве.
14. Значение биотехнологии в получении форм растений, устойчивых к стрессовым воздействиям.
15. Эффективность применения трансгенных растений в мире.
5.3. Темы рефератов:
1. Биотехнология получения первичных и вторичных метаболитов.
2. Культура каллусных тканей.
3. Гибридизация изолированных протопластов.
4. Гормональная система растений, молекулярные механизмы действия фитогормонов
5. Классификация, структура и функция фитогормонов
6. Гаплоидия и дигаплоидия в системах in vitro.
7. Сомаклональная и гаметоклональная изменчивость.
8. Мутагенез и клеточная селекция
9. Клональное микроразмножение декоративных растений
10. Клональное микроразмножение древесных пород
11. Генетические основы биотехнологии в растениеводстве.
12 .Получение растений-регенерантов из каллусной ткани.
13. Эффективность применения трансгенных растений в мире.
14. Значение биотехнологии в получении форм растений, устойчивых к стрессовым воздействиям.
15. Преодоление стерильности у отдаленных гибридов в условиях in vitro.
16. Использование биотехнологических методов в консервации кормов.
6. Фонд оценочных средств для проведения промежуточной аттестации обучающихся по дисциплине
Перечень компетенций с указанием этапов их формирования в процессе освоения образовательной программы№ п/п | Контролируемые разделы дисциплины (результаты по разделам) | Код контролируемой компетенции (или её части) | Наименование оценочного средства |
1. | Биотехнология растений как научное направление. | ОПК-2 (знать) | Вопросы к собеседованию, к зачету, к защите реферата. Варианты контрольных работ. |
ПК-3 (знать) | Вопросы к собеседованию, к зачету, к защите реферата. Варианты контрольных работ. | ||
2. | Клеточная и тканевая биотехнология | ОПК-2 (уметь, владеть) | Вопросы к собеседованию, к зачету, к защите реферата. Варианты контрольных работ. |
ПК-3 (уметь, владеть) | Вопросы к собеседованию, к зачету, к защите реферата. Варианты контрольных работ. | ||
ПК-20 (знать, уметь) | Вопросы к собеседованию, к зачету, к защите реферата. Варианты контрольных работ. | ||
3. | Основы генетической инженерии растений. | ОПК-2 (знать, уметь) | Вопросы к собеседованию, к зачету, к защите реферата. Варианты контрольных работ. |
ПК-3 (знать, уметь) | Вопросы к собеседованию, к зачету, к защите реферата. Варианты контрольных работ. | ||
4. | Генетические основы биотехнологии в симбиотической азотфиксации. Криосохранение. Биотехнология и безопасность. | ОПК-2 (знать, владеть) | Вопросы к собеседованию, к зачету, к защите реферата. Варианты контрольных работ. |
ПК-20 (владеть) | Вопросы к собеседованию, к зачету, к защите реферата. Варианты контрольных работ. | ||
ПК-3 (знать, владеть) | Вопросы к собеседованию, к зачету, к защите реферата. Варианты контрольных работ. |
Описание показателей и критериев оценивания компетенций на различных этапах их формирования, описание шкал оценивания:
Показатели оценивания | Критерии оценивания | ||
Достаточный уровень (удовлетворительно) | Средний уровень (хорошо) | Высокий уровень (отлично) | |
ОПК-2 Способностью использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования | |||
Знать: | Представление о генетических основах биотехнологии в растениеводстве | Сформированные, но содержащие отдельные пробелы знания о химической структуре и пространственной организации молекулы ДНК. | Сформированные, систематические знания о химической структуре и пространственной организации молекулы ДНК. |
Уметь: | Подобрать исходный материал для размножения растений | В целом успешно, подобрать исходный материал для размножения растений | Четко и качественно подобрать исходный материал растений для размножения |
Иметь навыки и/или опыт: | Приблизительные навыками составления селекционно-генетических программ | Не достаточно четкие навыки составления селекционно-генетических программ | Успешное, четкое составление селекционно-генетических программ |
ПК-3 Способностью к лабораторному анализу образцов почв, растений и продукции растениеводства. | |||
Знать: | основные методы, применяемые в биотехнологии | Сформированные, но содержащие отдельные пробелы в знании основных методов, применяемых в биотехнологии - культура клеток, тканей, пыльцы, протопластов, клеточная селекция, генная инженерия | Сформированные, систематические знания основных методов, применяемых в биотехнологии - культура клеток, тканей, пыльцы, протопластов, клеточная селекция, генная инженерия |
Уметь: | применять схемы получения генетически новых растительных форм из различных органов растений | В целом успешно, применять схемы получения генетически новых растительных форм из различных органов растений | Четко применять схемы получения генетически новых растительных форм из различных органов растений |
Иметь навыки и/или опыт: | навыками составления питательных сред на разных этапах культивирования | Не достаточно четкое составление питательных сред на разных этапах культивирования | Успешное, и систематическое применение навыков составления питательных сред на разных этапах культивирования |
ПК-20 Готовностью обосновать технологии улучшения и рационального использования природных кормовых угодий, приготовления грубых и сочных кормов | |||
Знать: | микробиологический и биохимический синтез силосования и приготовления сенажа | микробиологический и биохимический синтез при силосовании различных культур | микробиологический и биохимический синтез при силосовании трудно – и плохосилосуемых культур |
Уметь: | рассчитывать нормы биотехнологических препаратов для консервирования кормов | рассчитывать нормы препарата для консервирования различных культур | рассчитать нормы биопрепаратов для трудно - и плохосилосуемых культур |
Иметь навыки и/или опыт: | культурой получения качественных кормов | получения качественных кормов в соответствии с отраслевыми стандартами | получения качественных кормов в соответствии с отраслевыми стандартами: ОСТ 10243-2000, ОСТ 10202-97, ОСТ 10201-97 |
Шкала оценивания
Шкала оценивания зачета
Оценка | Описание |
зачтено | Зачет выполнен по своему варианту. Допущено по каждому вопросу по одной несущественной ошибке в каждом вопросе или одна существенная ошибка. Использована дисциплинарная терминология. |
не зачтено | Зачет выполнен не по своему варианту. У пятидесяти процентам вопросов допущено по одной существенной ошибке. Не использована дисциплинарная терминология. |
6.3. Типовые контрольные задания или иные материалы:
Указаны в приложении 1.
Методические материалы, определяющие процедуры оценивания знаний, умений, навыков и (или) опыта деятельности, характеризующих этапы формирования компетенцийПроцедура оценивания зачета
Зачет проходит в письменной форме и в форме собеседования. Студенту достается вариант задания путем собственного случайного выбора и предоставляется 15 минут на подготовку. Защита готового решения происходит в виде собеседования, на что отводится 5 минут. Задание состоит из 10 вопросов, включая обычные, требующие письменного ответа.
Перечень основной и дополнительной учебной литературы, необходимой для освоения дисциплины
а) основная литература
1. Основы молекулярной биологии [Электронный ресурс] : учебное пособие / . — Электрон. текстовые данные. — М.: Российский университет дружбы народов, 2011. — 156 c. — 978-5-209-03956-3. — Режим доступа: http://www. iprbookshop. ru/11572.html
2. Генетическая инженерия [Электронный ресурс]: учебно-справочное пособие / . — Электрон. текстовые данные. — Новосибирск: Сибирское университетское издательство, 2017. — 514 c. — 978-5-379-02024-8. — Режим доступа: http://www. iprbookshop. ru/65273.html
б) дополнительная литература
1. Генетические основы селекции растений. Том 3. Биотехнология в селекции растений. Клеточная инженерия [Электронный ресурс] / [и др.]. — Электрон. текстовые данные. — Минск: Белорусская наука, 2012. — 490 c. — 978-985-08-1392-3. — Режим доступа: http://www. iprbookshop. ru/29441.html
2. Основы биотехнологии [Электронный ресурс]: учебное пособие / [и др.]. — Электрон. текстовые данные. — Кемерово: Кемеровский технологический институт пищевой промышленности, 2015. — 214 c. — 978-5-89289-911-6. — Режим доступа: http://www. iprbookshop. ru/61271.html
3. Основы биотехнологии [Электронный ресурс]: методические рекомендации для самостоятельной подготовки студентов / , . — Электрон. текстовые данные. — М. : Московская государственная академия водного транспорта, 2009. — 137 c. — 2227-8397. — Режим доступа: http://www. iprbookshop. ru/46298.html
4. Основы биотехнологии [Электронный ресурс]: курс лекций / [и др.]. — Электрон. текстовые данные. — Алматы: Нур-Принт, 2016. — 57 c. — 978-601-263-304-7. — Режим доступа: http://www. iprbookshop. ru/67114.html
8.Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети "Интернет"
1. http://www. biotechnologie. de
2. http://www. rusbiotech. ru
3. http://www. genetica/journal/
9. Методические указания для обучающихся по освоению дисциплины
При изучении дисциплины на занятиях используются методические указания:
1.Сапега, указания «Биотехнологии в растениеводстве» /автор-состав. .– Тюмень, 2005. – 50 с.
10. Перечень информационных технологий
Не требуется
11. Материально-техническое обеспечение дисциплины
Учебная лаборатория по растениеводству в 7-301 аудитории: видеофильмы. Специализированная лаборатория по сортовой идентификации семян 7-125.
Перечень оборудования лаборатории сортовой идентификации
№п/п | Наименование единицы оборудования | Марка | Фирма-изготовитель | Страна | Назначение прибора |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
1 | Электрофоретическая камера | VE-20 | Хеликон» | Россия | Формирование геля 130*230*255 мм, 40-60 проб |
Электрофоретическая камера | - | Опытно-механические лаборатории ИОГен, РАН | Россия | Формирование геля размером 2,5*150*150 мм, 37 – 42 пробы | |
3 | Электрофоретическая камера (овёс) | - | Институт аналитического приборостроения РАН | Россия | Формирование геля размером 2,5*120*120 мм, 37 и 42 проб |
4 | Весы электронные | Adventurerтм | OHAUS EUROPE | Швейцария | Измерение веса |
5 | Ценрифуга | СМ-50 | Elmi | Латвия | Разделение раствора на фракции |
6 | Магнитная мешалка | MR-3001 | Heidolph | Германия | Перемешивание химических реактивов |
7 | Термостат электрический, суховоздушный | ТС-1/80-СПУ | СКТБ СПУ | Россия | Экстракция глиадина, сушка, прокаливание посуды |
8 | Холодильник | Бирюса-6С- (1 камер.) | Россия | Хранение реактивов | |
9 | Источник постоянного тока | PowerPacТМ Universal | BIO-RAD | США | Обеспечение постоянного напряжения или мощности широкого диапазона электрофоретических применений |
10 | Вортекс для перемешивания жидкостей | Встряхиватель V-3 | Elmi | Латвия | Перемешивание супернатанта в пробирках |
11 | Бидистиллятор | БС ТУ 25-11-1592-81 | Россия | Двойная очистка воды для приготовления химических растворов | |
12 | Шейкер | S-4 | Elmi | Латвия | Размер рабочей платформы 257 х 307 мм, скорость качания платформы 1-50 об/мин, угол качания платформы 1-12 град. |
13 | pH-метр | Эксперт-рН | -Эксперт» | Россия | Показатели активности ионов водорода 0-14 единиц рН |
14 | Сушилка для гелей | GelAir Drying System | BIO-RAD | США | Высушивание полиакриламидного геля толщиной 1,5 мм за 65-80 минут |
