| Закреплена за кафедрой | Кафедра экологии, биохимии и биотехнологии |
|---|---|
| Направление подготовки | 06.03.01. Биология |
| Профиль | Ботаника и молекулярная генетика; Зоология и молекулярная генетика; Биоэкология; Физиология; Биохимия и биотехнология |
| Форма обучения | Очная |
| Общая трудоемкость | 4 ЗЕТ |
| Учебный план | 06_03_01_Биология_Профили-2023 |
|
|
||||||||||||||||
Распределение часов по семестрам
| Курс (семестр) | 1 (2) | Итого | ||
|---|---|---|---|---|
| Недель | 16 | |||
| Вид занятий | УП | РПД | УП | РПД |
| Лекции | 50 | 50 | 50 | 50 |
| Лабораторные | 10 | 10 | 10 | 10 |
| Практические | 32 | 32 | 32 | 32 |
| Сам. работа | 44 | 44 | 44 | 44 |
| Консультации | 8 | 8 | 8 | 8 |
| Итого | 144 | 144 | 144 | 144 |
Визирование РПД для исполнения в очередном учебном году
Рабочая программа пересмотрена, обсуждена и одобрена для
исполнения в 2023-2024 учебном году на заседании
кафедры
Кафедра экологии, биохимии и биотехнологии
Протокол от 31.08.2023 г. № 1
Заведующий кафедрой Соколова Галина Геннадьевна
| 1.1. | Целью введения в образовательные программы образовательного модуля «Генетика растений» является формирование у обучающихся базовых знаний основ генетики растений, получение ими первичного опыта в области генетических технологий в области генетики растений |
|---|
| Цикл (раздел) ООП: ФТД.В.ДВ.01.01 |
| ПК-2 | Способен осуществлять научно-исследовательскую деятельность по решению фундаментальных и прикладных задач биологической направленности |
| ПК-2.1 | Знает теоретические основы планирования, организации и проведения научных исследований биологической направленности |
| ПК-2.2 | Умеет формулировать цель и задачи научного исследования; осуществлять обработку и анализ научной информации |
| ПК-2.3 | Владеет навыками выполнения научных исследований; оформления и представления результатов |
| В результате освоения дисциплины обучающийся должен | |
| 3.1. | Знать: |
|---|---|
| 3.1.1. | Знать теоретические основы генетики растений, вопросы планирования, организации и проведения научных исследований в области генетики растений |
| 3.2. | Уметь: |
| 3.2.1. | Уметь формулировать цель и задачи научного исследования в области генетики растений, осуществлять обработку и анализ собранной информации в области генетик растений |
| 3.3. | Иметь навыки и (или) опыт деятельности (владеть): |
| 3.3.1. | Владеть современными генетическими методами для выполнения научных исследований в области генетики растений, оформлять и представлять результаты |
| Код занятия | Наименование разделов и тем | Вид занятия | Семестр | Часов | Компетенции | Литература |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Раздел 1. Структурнофункциональная организация генома растений и анализ функций гена | ||||||
| 1.1. | Структурно-функциональная организация генома одно- и двудольных растений на примере модельных растительных объектов Представление о гомологии и гомеологии, синтении и колинеарности геномов. Принципы сравнительного картирования. | Лекции | 2 | 8 | Л2.1, Л1.2, Л1.1 | |
| 1.2. | Транспозонный мутагенез растений. Транспозоны и их использование для направленного мутагенеза и инактивации гена. Клонирование генов с помощью. Геном хлоропластов и митохондрий. Мобильные генетические элементы растений. | Практические | 2 | 8 | Л2.1, Л1.2, Л1.1 | |
| 1.3. | Мутационный анализ для изучения функции генов. Методы прямой и обратной генетики для установления функции гена, современные подходы. Маркирование генома протяженными делециями, вызванными быстрыми нейтронами | Сам. работа | 2 | 8 | Л2.1, Л1.2, Л1.1 | |
| Раздел 2. Системы размножения растений и их генетический контроль | ||||||
| 2.1. | Жизненные циклы растений. Генетические эффекты при вегетативном и половом размножении, при самоопылении и перекрестном оплодотворении. Несовместимость, Гетероморфная и гомоморфная. Основные принципы функционирования гаметофитной и спорофитной систем гомоморфной несовместимости (SI). | Лекции | 2 | 8 | Л2.1, Л1.2, Л1.1 | |
| 2.2. | Двудомность как крайний случай проявления несовместимости. Структурно-функциональная организация половых хромосом двудомных растений. Генетический контроль поддержания двудомности | Лабораторные | 2 | 6 | Л2.1, Л1.2, Л1.1 | |
| 2.3. | Апомиксис – природная форма вторично-бесполого размножения. История изучения апомиксиса. Нарушение процесса двойного оплодотворения у цветковых растений как причина образования апомиктичных семян. Основные типы апомиксиса, его распространение и эволюционная роль. | Сам. работа | 2 | 8 | Л2.1, Л1.2, Л1.1 | |
| Раздел 3. Генетические методы селекции | ||||||
| 3.1. | Полиплоидия. Механизмы возникновения полиплоидов и их классификация, автопополиплоиды и аллополиплоиды.Цитоплазматическая мужская стерильность растений (ЦМС). | Лекции | 2 | 8 | Л2.1, Л1.2, Л1.1 | |
| 3.2. | Спонтанный и индуцированный мутагенез у растений. Ядерные и цитоплазматические мутации. Основы закона гомологических рядов наследственной изменчивости Н.И. Вавилова. Индуцированный мутагенез растений физическими, химическими мутагенами и тяжелыми металлами. | Лабораторные | 2 | 4 | Л2.1, Л1.2, Л1.1 | |
| 3.3. | Хромосомная инженерия растений. Манипуляции хромосомным составом растений на уровне целых геномов, отдельных хромосом и их сегментов с целью увеличения генетического разнообразия культурных видов. | Сам. работа | 2 | 8 | Л2.1, Л1.2, Л1.1 | |
| Раздел 4. Генетика иммунитета растений | ||||||
| 4.1. | Понятие иммунитета растений. Основные типы иммунитета растений. | Лекции | 2 | 8 | Л2.1, Л1.2, Л1.1 | |
| 4.2. | Молекулярно-генетические механизмы неспецифического врожденного иммунитета растений. Рецепторы врожденного неспецифичного иммунитета и их лиганды. Структура рецепторовPRR. А | Практические | 2 | 8 | Л2.1, Л1.2, Л1.1 | |
| 4.3. | Молекулярно-генетические механизмы специфического врожденного иммунитета. Эффекторные молекулы патогенов (элиситоры) и их рецепторы (R – белки). Доменная структура рецепторов, основные типы. LRRs – структурная основа иммунного ответа растений. R-гены типа I – самые полиморфные гены растений. Теория сопряженной эволюции хозяина и паразита. Г | Сам. работа | 2 | 4 | Л2.1, Л1.2, Л1.1 | |
| Раздел 5. Генетика онтогенеза растений | ||||||
| 5.1. | Общие принципы регуляции развития растений. Генетические основы регуляции развития растений фитогормонами. | Лекции | 2 | 8 | Л2.1, Л1.2, Л1.1 | |
| 5.2. | Генетический контроль морфогенеза растений. Генетический контроль развития разных доменов зародыша. Генетический контроль развития апикальной меристемы побега, листа, корня. | Практические | 2 | 8 | Л2.1, Л1.2, Л1.1 | |
| 5.3. | Генетический контроль инициации цветения, развития меристемы цветка и органов цветка. АВС-модель генетического контроля развития цветка. | Сам. работа | 2 | 8 | Л2.1, Л1.2, Л1.1 | |
| Раздел 6. Генетические технологии растений в решении задач селекции и семеноводства | ||||||
| 6.1. | Генетическая инженерия растений. История получения трансгенных растений. Методы получения трансгенных растений. Прямые методы получения трансгенных растений. Векторы для генетической трансформации растений. Создание коинтегративных и бинарных векторов для переноса чужеродной ДНК. Использование селективных маркеров и репортерных генов | Лекции | 2 | 10 | Л2.1, Л1.2, Л1.1 | |
| 6.2. | Геномное редактирование растений. Система CRISPR– Cas для получения целевых мутаций в различных растительных организмах. Типы мутаций, генерируемых CRISPR–Cas9. Редакторы цитозиновых оснований (CBE) и редакторы 11 Наименование блока (раздела) Модуля Краткое содержание адениновых оснований (ABEs) на основе CRISPR и их особенности | Практические | 2 | 8 | Л2.1, Л1.2, Л1.1 | |
| 6.3. | Молекулярно-генетические маркеры в решении фундаментальных и практических задач генетики и селекции. Типы генетических маркеров. Методы создания генетических маркеров. Особенности применения генетических маркеров в решении генетических и селекционных задач. | Сам. работа | 2 | 8 | Л2.1, Л1.2, Л1.1 | |
| 6.4. | Генетика растений | Консультации | 2 | 8 | Л2.1, Л1.2, Л1.1 | |
| 5.1. Контрольные вопросы и задания для проведения текущего контроля и промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины |
| Контрольные вопросы 1. Указать особенности организации растений как объекта генетических исследований. 2. Значение модельных объектов в генетике растений. 3. Указать типы полиплоидов и различие между ними. 4. Пояснить термины гомологии и гомеологии генов и геномов. 5. Объяснить суть терминов синтения и колинеарность групп сцепления. 6. Что такое сравнительное картирование? 7. Роль полиплоидии в эволюции геномов растений. 8. Генетические эффекты дупликаций. 9. Типы самонесовместимости- гаметофитная или спорофитная. 10. Как определить тип самонесовместимости. 11. Проявление ЦМС и ее причины. 12. Химерные гены митохондрий и ЦМС. 13. Вторичный эндосперм и гены, контролирующие его развитие. 14. Импринтинг гена МЕА. 15. Методы получения индуцированных мутаций. 16. Особенности метода Tilling на основе ЭМС-индуцированных мутаций. 17. Расчет размера выборок для выявления специфических мутаций. 18. Мобильные элементы Ас и Dsи их использование для маркирования генома арабидопсис. 19. Иммунитет растений – специфический и неспецифический |
| 5.2. Темы письменных работ для проведения текущего контроля (эссе, рефераты, курсовые работы и др.) |
| Пояснить термины гомологии и гомеологии генов и геномов. Темы контрольных работ: Объяснить суть терминов синтения и колинеарность групп сцепления. Что такое сравнительное картирование? Особенности метода Tillingна основе ЭМС-индуцированных мутаций. Расчет выборок для выявления специфических мутаций. Мобильные элементы Ас и Dsи их использование для маркирования генома арабидопсис. |
| 5.3. Фонд оценочных средств для проведения промежуточной аттестации |
| 1. Гомология и гомеологии геномов растений, паралогичные иортологичные гены. Синтения и колинеарность геномов. Принципы сравнительного картирования растений, роль модельных объектов. 2. Полиплоидия растений и ее типы, механизмы возникновения полиплоидов. Судьба дуплицированных генов у аллополиплоидов. 3. Гаметофитный контроль несовместимости, гены локусов несовместимости и механизм ее реализации на примере Solanaceaeи Papaveraceae. 4. Половые типы цветковых растений и генетические механизмы, обеспечивающие перекрестное оплодотворение. Молекулярногенетические механизмы гаметофитной и спорофитной самонесовместимости. 5. Спорофитный контроль несовместимости, гены локусов несовместимости и механизм ее реализации на примере Brassica. 6. Цитоплазматическая мужская стерильность, ее природа, распространение и практическое использование. Роль митохондриального генома в проявлении ЦМС. Химерные митохондриальные гены. 7. Парамутации как специфический тип взаимодействия аллелей. Понятия парамутегенности и парамутабильности. Эпигенетический механизм проявления парамутаций. 15 8. Индукция мутаций у растений и особенности их выявления. Генетически эффективные клетки апикальной меристемы. Значение размера популяций М1 и М2 для выделения мутаций. 9. Специфичность ЭМС-индуцированных мутаций. Методы обратной генетики для установления функции гена, TILLING и Delet-a-gene. 10. Инсерционный Т-ДНК мутагенез и выявление трансформантов в Т1 и Т2 поколениях. 11. Мобильные генетические элементы и их распространение у растений. 12. Транспозонный мутагенез, одно и двухкомпонентные системы на основе Ac и Ds элементов. 13. Гены, контролирующие независимое развитие эндосперма у покрытосеменных растений. Понятие импринтинга на примере гена MEDEA арабидопсис. 14. Иммунитет растений, его основные типы. Молекулярногенетические основы неспецифичного активного иммунитета и специфичного активного иммунитета. 15. Генетический контроль определения типа органов цветка. АВС-модель (логика построения). 16. Доказательства правильности АВС-модели (предсказание фенотипа двойных мутантов; подтверждение АВС-модели с использованием трансгенных растений арабидопсис; молекулярно-генетическая проверка модели). 17. Молекулярные механизмы взаимодействия генов В-класса. Фенотип мутантов по генам В-класса. 18. Примеры парамутаций; молекулярные механизмы их возникновения 19. Молекулярные механизмы эпигенетических изменений (привести примеры). 20. Понятие импринтинга на примере генов R кукурузы и MEDEA арабидопсис. |
| 6.1. Рекомендуемая литература | ||||
| 6.1.1. Основная литература | ||||
| Авторы | Заглавие | Издательство, год | Эл. адрес | |
| Л1.1 | Лутова Л.А. | Генетика развития растений: Учебное пособие | Н-Л, 2010 | 25 |
| Л1.2 | под ред. А.А. Барановой | Генетические основы селекции растений Том. 1. Общая генетика растений : в 4-х т. : | Минск : Белорусская наука - 552 с., 2008 | http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=143050 |
| 6.1.2. Дополнительная литература | ||||
| Авторы | Заглавие | Издательство, год | Эл. адрес | |
| Л2.1 | Инге-Вечтомов С.Г | Генетика с основами селекции: Учебное пособие | М.: Высшая школа, 2010 | |
| 6.2. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети "Интернет" | ||||
| 6.3. Перечень программного обеспечения | ||||
Microsoft 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 | ||||
| 1. NCBI https://www.ncbi.nlm.nih.gov/; 2. Phytozome https://phytozome-next.jgi.doe.gov/; 3. http://smart.embl-heidelberg.de/; 4. http://bar.utoronto.ca/efp2/Arabidopsis/Arabidopsis_eFPBrowser2.html,bar.ut oronto.ca/eplant/. 5.журналы издательства Elsevier, http://link.springer.com/; 6. журналы издательства Springer, http://www.springerprotocols.com – SpringerProtocols. | ||||
Методические рекомендации по изучению теоретического материала. При изучении теоретического материала необходимо использовать рекомендуемую основную и дополнительную литературу. Рекомендованная дополнительная литература и Интернет-ресурсы позволяют углубить и структурировать знания, полученные в ходе аудиторной работы. Осваивать теорию следует в соответствии с той последовательностью, которая представлена в плане занятий. При изучении модуля следует обратить внимание на взаимосвязь лекционных, семинарских занятий и заданий для самостоятельного выполнения. Завершение каждого раздела курса целесообразно подытоживать фиксацией выводов по изученным темам. Целесообразно в процессе изучения материала вести конспекты. Фиксация изученного в виде опорного конспекта позволяет сделать знания системными, закрепить их в памяти. При необходимости составляйте глоссарий по мере изучения модуля. Подбор и систематизация терминов, встречающихся при изучении темы, развивает способность выделять главные понятия темы и формулировать их. Каждая лабораторная работа начинается с введения, нацеленного на обсуждение круга изучаемых вопросов и проблем, разбора частных случаев, необходимых для успешного выполнения лабораторной работы. После формирования необходимой теоретической базы предлагается перейти непосредственно к выполнению исследования. Подготовка к экзамену включает в себя три этапа: - работа в течение семестра; - непосредственная подготовка в дни, предшествующие экзамену по теме модуля; - подготовка к ответу на вопросы, содержащиеся в билетах. На первом и втором этапах подготовку следует обращаться к пройденному учебному материалу. Основным источником подготовки к экзамену является конспект лекций, где учебный материал в течение обучения фиксировался в систематизированном виде. Конспект содержит детализированную информацию, подкрепленную современными фактами и информацией, которые в силу новизны не вошли в опубликованные источники. Литература для подготовки к экзамену рекомендуется преподавателем и указана в описании учебно-методического обеспечения модуля. Рекомендуется знакомство со всеми указанными источниками. В ходе подготовки к экзамену необходимо обращать внимание не только на уровень запоминания, но и на степень понимания информации |