1. Цели освоения дисциплины
| 1.1. | Формирование у студентов современных представлений о создании новых форм селекционно-ценных культур с измененным составом хромосом, о механизмах реорганизации гибридных геномов и о современных методах идентификации хромосомного состава геномов растений с интрогрессией чужеродного генетического материала. |
|---|
2. Место дисциплины в структуре ООП
| Цикл (раздел) ООП: Б1.О.03 |
3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины
| ПК-1 | Способен осуществлять научно-исследовательскую работу в области изучения живых организмов и биологических систем различных уровней организации и представлять результаты в выбранной области исследования |
| ПК-1.1 | Знает теоретические основы, методологию и методы исследования в выбранной области |
| ПК-1.2 | Умеет осуществлять научно-исследовательскую работу в выбранной области исследования |
| ПК-1.3 | Владеет навыками обработки полученных результатов и их представления |
| В результате освоения дисциплины обучающийся должен | |
| 3.1. | Знать: |
|---|---|
| 3.1.1. | Базовые понятия и термины по генетике и клеточной биологии; генетические основы селекционных процессов, механизмы реорганизации и стабилизации гибридных геномов у растений; особенности структурно-функциональной организации хромосом и геномов растений. |
| 3.2. | Уметь: |
| 3.2.1. | Выбирать методы и подходы в селекции растений с использованием знаний по генетике и клеточной биологии; проводить научно-исследовательские работы с использованием микроскопического оборудования. |
| 3.3. | Иметь навыки и (или) опыт деятельности (владеть): |
| 3.3.1. | полученными знаниями для правильного проведения эксперимента, выбора анализируемых показателей и параметров, а также для анализа полученных фактических данных; теоретической базой молекулярно-цитогенетических методов; навыками использования в научной и производственно-технической деятельности знания о селекции растений и клеточной биологии. |
4. Структура и содержание дисциплины
| Код занятия | Наименование разделов и тем | Вид занятия | Семестр | Часов | Компетенции | Литература |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Раздел 1. Цитогенетика растений. Геном. Хромосома. Кариотип. | ||||||
| 1.1. | Структурно-функциональная организация хромосомы. | Лекции | 4 | 2 | Л2.1, Л1.1, Л1.2, Л2.2 | |
| 1.2. | Геном растений, особенности организации. | Лекции | 4 | 2 | Л2.1, Л1.1, Л1.2, Л2.2 | |
| 1.3. | Классификация хромосом. Кариотип. | Лабораторные | 4 | 2 | Л2.1, Л1.1, Л1.2, Л2.2 | |
| 1.4. | Генетическая регуляция мейоза у растений. | Лекции | 4 | 2 | Л2.1, Л1.1, Л1.2, Л2.2 | |
| 1.5. | Мейотические мутации у растений. Классификация. | Лабораторные | 4 | 2 | Л2.1, Л1.1, Л1.2, Л2.2 | |
| 1.6. | Секвенирование геномов. Сортинг хромосом. | Сам. работа | 4 | 12 | Л2.1, Л1.1, Л1.2, Л2.2 | |
| Раздел 2. Полиплоидия и видообразование цветковых растений. | ||||||
| 2.1. | Отдаленная гибридизация и аллополиплоиды. Автополиплоиды и гомоплоиды. | Лекции | 4 | 2 | Л2.1, Л1.1, Л1.2, Л2.2 | |
| 2.2. | Эволюция семейства злаковых. Геном мягкой пшеницы. | Лабораторные | 4 | 2 | Л2.1, Л1.1, Л1.2, Л2.2 | |
| 2.3. | Неополиплоиды и палеополиплоиды | Сам. работа | 4 | 13 | Л2.1, Л1.1, Л1.2, Л2.2 | |
| Раздел 3. Хромосомно-инженерные технологии в селекции растений | ||||||
| 3.1. | Реорганизация гибридного генома у растений. Хромосомные манипуляции. | Лекции | 4 | 2 | Л2.1, Л1.1, Л1.2, Л2.2 | |
| 3.2. | Гомеологичная рекомбинация. Система гаметоцидных генов. Соматическая гибридизация. | Лекции | 4 | 1 | Л2.1, Л1.1, Л1.2, Л2.2 | |
| 3.3. | Видовое разнообразие трибе Triticeae как источника генетической изменчивости для мягкой пшеницы. | Лабораторные | 4 | 2 | Л2.1, Л1.1, Л1.2, Л2.2 | |
| 3.4. | Мейотические механизмы восстановления фертильности у гибридов F1. | Лабораторные | 4 | 2 | Л2.1, Л1.1, Л1.2, Л2.2 | |
| 3.5. | Формы передачи чужеродной генетической информации. Значение и эффективность | Сам. работа | 4 | 12 | Л2.1, Л1.1, Л1.2, Л2.2 | |
| Раздел 4. Идентификация хромосомного состава геномов растений с чужеродной интрогрессией | ||||||
| 4.1. | Цитогенетический анализ. | Лекции | 4 | 1 | Л2.1, Л1.1, Л1.2, Л2.2 | |
| 4.2. | Дифференциальное окрашивание хромосом. | Лабораторные | 4 | 4 | Л2.1, Л1.1, Л1.2, Л2.2 | |
| 4.3. | Молекулярно-цитогенетические методы. Флуоресцентная in situ гибридизация. Иммуноокрашивание. | Лабораторные | 4 | 6 | Л2.1, Л1.1, Л1.2, Л2.2 | |
| 4.4. | Мечение зондов. | Сам. работа | 4 | 12 | Л2.1, Л1.1, Л1.2, Л2.2 | |
| 4.5. | Экзамен | 4 | 27 | Л2.1, Л1.1, Л1.2, Л2.2 | ||
5. Фонд оценочных средств
| 5.1. Контрольные вопросы и задания для проведения текущего контроля и промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины |
| Тестовые задания 1. На базе какой науки основана селекционная работа: а) биотехнология, б) генетика, в) генная инженерия, г) систематика. 2. С помощью какого метода изучается кариотип: а) генетический, б) цитогенетический, в) биохимический, г) морфологический. 3. Совокупность хромосом, характерная для клеток одного вида: а) геном, б) кариотип, в) фенотип, г) генотип. 4. Система записи порядка расположения аминокислот в белке с помощью нуклеотидов ДНК называется: а) размножение б) трансляция в) экспрессивность г) генетический код 5. Автор хромосомной теории наследственности: а) Мендель б) Морган в) Мичурин г) Уотсон и Крик 6. Какие гены можно назвать аллельными: а) расположены в различных локусах гомологичных хромосом б) расположены в различных локусах негомологичных хромосом в) расположены в одной хромосоме г) расположены в идентичных локусах гомологичных хромосом 7. За развитие каких признаков отвечают аллельные гены: а) альтернативных вариантов одного признака б) альтернативных вариантов нескольких признаков в) альтернативных вариантов двух признаков г) за развитие одного варианта признака |
| 5.2. Темы письменных работ для проведения текущего контроля (эссе, рефераты, курсовые работы и др.) |
| 1. Геном растений как образец полиплоидии. 2. Для чего используют фрагментацию ДНК при геномной in situ гибридизации. 3. Интрогрессивные формы растений как результат селекции 4. Как отличить хромосомы друг от друга? Паспортизация хромосом 5. Как разорвать хромосому и где это можно использовать? 6. Классификация хромосом 7. Отдаленная (межвидовая и межродовая) гибридизация 8. Отечественные ученые цитогенетики, вклад в развитие науки. 9. Полиплоидия. Автополиплоиды, аллополиплоиды 10. Прямые и обратные скрещивания 11. Работы Э. Сирса. Вклад в развитие работ по генетике пшеницы. 12. Строение ДНК 13. Строение эукариотической клетки 14. Структура хромосомы 15. Структурные перестройки хромосом 16. Тип деления клетки, митоз и мейоз 17. Устройство флуоресцентного микроскопа. 18. Хромосома как носитель генетической информации и как объект исследования учеными. 19. Хромосомная теория наследственности. 20. Новые данные о методах включения чужеродного генетического материала в геномы с/х культур. 21. Анализ структурных изменений хромосом у гибридов пшеницы. 22. Современные данные о видах-сородичах мягкой пшеницы, используемых в скрещиваниях. 23. Устройство флуоресцентного микроскопа. 24. Формирование геномов растений в процессе эволюции 25. Как отличить хромосомы друг от друга? Паспортизация хромосом. 26. Возможно ли объединить геномы тополя и мыши? Соматическая гибридизация. |
| 5.3. Фонд оценочных средств для проведения промежуточной аттестации |
| 1. Хромосома как носитель генетической информации. Т.Морган, хромосомная теория наследственности. 2. Упаковка хромосомы: нуклеосома, гистоновый кор. 3. Хроматин, эухроматин и гетерохроматин. 4. Кариотип, идиограмма. 5. Структурно-функциональная организация центромеры. Центромерная ДНК и кинетохор. Белки кинетохора. 6. Изменчивость по числу хромосом у геномов растений. Базовое число хромосом у злаковых. 7. Флуоресцентная in situ гибридизация. 8. Анеуплоидные линии. 9. Происхождение мягкой пшеницы. 10. Субгеномы мягкой пшеницы, цитологическая и морфологическая идентификация. 11. Типы гибридов (гомоплоиды, автополиплоиды, аллополиплоиды). 12. Анализ хромосом. 13. Монохромное и дифференциальное окрашивание хромосом. 14. Иммуноцитохимия 15. Типы хромосомных манипуляций. 16. Генетическая регуляция мейоза. 17. Геном растений. Размеры геномов и соотношение с числом хромосом. 18. Молекулярная структура генома. Повторяющиеся последовательности ДНК: тандемные повторы, мобильные элементы. 19. Эволюция семейства злаковых. Эволюция трибы Triticeae. 20. Формирование веретена деления у растений. 21. Проточная цитометрия. Принцип сортинга клеток. 22. Межвидовая и межродовая гибридизация. Дивергенция видов и плодовитость гибридов, несовместимость при скрещивании. 23. Интрогрессивная гибридизация в естественных условиях. Гибридогенные зоны и гибридогенные виды. 24. Секвенирование генома мягкой пшеницы. 25. Типы гибридов (гомоплоиды, автополиплоиды, аллополиплоиды). 26. Роль полиплоидии в эволюции покрытосеменных и видообразовании. Палеополиплоиды. 27. Неополиплоиды, реорганизация геномов. 28. Реконструкция генома мягкой пшеницы. Генетическая диплоидизация, цитологическая диплоидизация. 29. Локус Ph пшеницы. Генетический контроль мейоза у пшеницы. 30. Кариотип, идиограмма. А.Г. Левитский. Цитологическая и генетическая классификации хромосом. Работы Э. Сирса. 31. Субгеномы мягкой пшеницы, цитологическая и морфологическая идентификация. 32. Подходы к секвенированию генома мягкой пшеницы. Я. Долезель. Метод сортинга хромосом. Классификация генофондов трибы Triticeae, используемых в гибридизации мягкой пшеницы. 33. Методы идентификации хромосом. С-окрашивание. Флуоресцентная in situ гибридизация. 34. Методика флуоресцентной in situ гибридизации. Мечение зондов. 35. Иммуноцитохимия. Цель использования. 36. Сорта пшеницы с чужеродной генетической информацией. Передача кластера генов устойчивости к вредителям и заболеваниям. 37. Классификация хромосом. Моноцентрические и голоцентрические хромосомы. Спутничные хромосомы, ядрышко-образующие районы – ЯОР. |
| Приложения |
6. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
| 6.1. Рекомендуемая литература | ||||
| 6.1.1. Основная литература | ||||
| Авторы | Заглавие | Издательство, год | Эл. адрес | |
| Л1.1 | Лутова Л.А., Ежова Т.А., Додуева И.Е., Осипова М.А., Инге-Вечтомов С.Г. | Генетика развития растений: учеб. пособие для вузов | СПб.: Изд-во Н-Л, 2010 | 25 |
| Л1.2 | Жимулев И.Ф. | Общая и молекулярная генетика: | Новосибирск: НГУ , 2003 | 69 |
| 6.1.2. Дополнительная литература | ||||
| Авторы | Заглавие | Издательство, год | Эл. адрес | |
| Л2.1 | Никольский В.И. | Генетика: учеб. пособие для вузов | М.: Академия, 2010 | 3 |
| Л2.2 | В.С.Шевелуха | Сельскохозяйственная биотехнология : | М.: Высш. шк, 1998 | 15 |
| 6.2. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети "Интернет" | ||||
| Название | Эл. адрес | |||
| Э1 | Электронная база данных «Scopus» | www.scopus.com | ||
| Э2 | Электронная библиотечная система Алтайского государственного университета | elibrary.asu.ru | ||
| Э3 | Научная электронная библиотека elibrary | elibrary.ru | ||
| Э4 | Курс в системе Moodle | portal.edu.asu.ru | ||
| 6.3. Перечень программного обеспечения | ||||
| Ms Office Word, MS Office Powerpoint, Microsoft Windows 7-Zip AcrobatReaderMicrosoft Office 2010 (Office 2010 Professional, № 4065231 от 08.12.2010), (бессрочно); Microsoft Windows 7 (Windows 7 Professional, № 61834699 от 22.04.2013), (бессрочно); Chrome (http://www.chromium.org/chromium-os/licenses), (бессрочно); 7-Zip (http://www.7-zip.org/license.txt), (бессрочно); AcrobatReader (http://wwwimages.adobe.com/content/dam/Adobe/en/legal/servicetou/Acrobat_com_Additional_TOU-en_US-20140618_1200.pdf), (бессрочно); ASTRA LINUX SPECIAL EDITION (https://astralinux.ru/products/astra-linux-special-edition/), (бессрочно); LibreOffice (https://ru.libreoffice.org/), (бессрочно); Веб-браузер Chromium (https://www.chromium.org/Home/), (бессрочно); Антивирус Касперский (https://www.kaspersky.ru/), (до 23 июня 2024); Архиватор Ark (https://apps.kde.org/ark/), (бессрочно); Okular (https://okular.kde.org/ru/download/), (бессрочно); Редактор изображений Gimp (https://www.gimp.org/), (бессрочно) | ||||
| 6.4. Перечень информационных справочных систем | ||||
| Вавиловский журнал генетики и селекции: http://bionet.nsc.ru/vogis/ Вавиловский журнал генетики и селекции: http://vavilov.elpub.ru/index.php/jour/ Биомолекула: http://biomolekula.ru Википедия: https://ru.wikipedia.org/ Научная электронная библиотека: http://www.e-library.ru EMBL Nucleotide Sequence Database. База данных нуклеотидных последовательностей Европейской Молекулярно-Биологической Лаборатории: http://www.embl.org/ Международная база данных последовательностей олигонуклеотидов: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/genbank/ NCBI: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/ | ||||
7. Материально-техническое обеспечение дисциплины
| Аудитория | Назначение | Оборудование |
|---|---|---|
| 016Л | склад кафедры ботаники – помещение для хранения и профилактического обслуживания учебного оборудования | Палатка Lair4 - 7 шт.; палатка Скаут Sahara-4 - 8 шт.; палатка Comfort 4 - 2 шт.; пенетромер почвенный (трость агронома) - 1 шт.; полный набор буров для отбора всех типов почв и донных осадков на глубину до 5 м - 1 шт.; почвенный цилиндрический бур 05.07 - 1 шт.; пробоотборник почвенный с подножкой - 1 шт.; мешок спальный - 9 шт.; мешок спальный Mountain зеленый - 20 шт.; спальный мешок - 20 шт. |
| 106Л | помещение для хранения и профилактического обслуживания учебного оборудования | Стеллажи – 3 шт. осциллограф, паяльная станция, источник тока, переносные ноутбуки |
| 119Л | абонемент и читальный зал научной литературы фен – помещение для самостоятельной работы | Учебная мебель на 44 посадочных места; компьютер; ноутбуки с подключением к информационно-телекоммуникационной сети «Интернет», доступом в электронную информационно-образовательную среду АлтГУ |
8. Методические указания для обучающихся по освоению дисциплины
| Приступая к изучению дисциплины, студент должен ознакомиться с содержанием рабочей программы дисциплины Хромосомно-инженерные технологии в биологии растений. Дисциплина Хромосомно-инженерные технологии в биологии растений включает несколько видов занятий, которые в совокупности обеспечивают её усвоение, это: лекции, практические занятия, самостоятельную работу. Изучая и прорабатывая материал лекций, магистрант должен повторить законспектированный материал и дополнить его по теме литературными данными, используя список предложенных в РПД источников. Формами текущего контроля при прохождении дисциплины «Хромосомно-инженерные технологии в биологии растений» является контроль посещаемости занятий, выполнение лабораторных работ, реферата, теста и контрольной работы. К экзамену считается допущенным магистрант, который посетил 75% лекций и все лабораторные занятия. К каждому лабораторному занятию магистранты получают тему и метод, который будет освоен. Лабораторные занятия проводятся с целью углубления и закрепления знаний, полученных на лекциях, а также, в ходе самостоятельной работы. При подготовке к практическому занятию студенту необходимо повторить лекционный материал по заданной теме; изучить теоретический материал, рекомендованный преподавателем, проработать соответствующие разделы практикума, продумать ответы на контрольные вопросы. Выполнение всех практических работ является обязательным условием получения допуска к сдаче экзамена. Важным элементом обучения магистранта является самостоятельная работа. Задачами самостоятельной работы является приобретение навыков самостоятельной научно-исследовательской работы на основании анализа текстов литературных источников и применения различных методов исследования; выработка умения самостоятельно и критически подходить к изучаемому материалу. Работа с учебной и научной литературой является главной формой самостоятельной работы и необходима при подготовке к текущему контролю знаний или промежуточной аттестации. Она включает проработку лекционного материала, а также изучение рекомендованных источников и литературы по тематике лекций. При самостоятельном изучении теоретической темы магистрант используя рекомендованные в РПД литературные источники и электронные ресурсы, должен ответить на контрольные вопросы или выполнить задания, предложенные преподавателем. Лабораторные занятия магистранта проводятся в лаборатории Южно-Сибирского ботанического сада Алтайского государственного университета. Тестовые задания включают 14 вопросов. За каждый правильно отвеченный вопрос дается 0,5 балла. Контрольная работа выполняется на основе полученных в результате освоения теоретического (лекционного) материала и оценивается в соответствии с таблицей «Сопоставление шкал оценивания» раздела 2. В экзаменационный билет включено три теоретических. Экзамен проводится в устной форме. На ответ и решение задачи магистранту отводится 45 минут. За ответ на экзамене магистрант получает 50 баллов, остальные 50 баллов получает в процессе текущего контроля. Текущее и экзаменационное оценивание освоения курса происходит в соответствии с балльно-рейтинговой системой (см Приложение ФОС - таблицу балльно-рейтинговая система). |