МИНОБРНАУКИ РОССИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Алтайский государственный университет»

Генетические основы современной селекции растений и биоинформатика растений

рабочая программа дисциплины
Закреплена за кафедройКафедра ботаники
Направление подготовки06.04.01. Биология
ПрофильСовременные аспекты изучения фиторазнообразия
Форма обученияОчная
Общая трудоемкость3 ЗЕТ
Учебный план06_04_01_Фитораз-2-2020
Часов по учебному плану 108
в том числе:
аудиторные занятия 32
самостоятельная работа 49
контроль 27
Виды контроля по семестрам
экзамены: 1

Распределение часов по семестрам

Курс (семестр) 1 (1) Итого
Недель 15
Вид занятий УПРПДУПРПД
Лекции 8 8 8 8
Лабораторные 24 24 24 24
Сам. работа 49 49 49 49
Часы на контроль 27 27 27 27
Итого 108 108 108 108

Программу составил(и):
к.б.н., доцент, Гудкова П.Д.

Рецензент(ы):
д.б.н., профессор, Соколова Г.Г.

Рабочая программа дисциплины
Генетические основы современной селекции растений и биоинформатика растений

разработана в соответствии с ФГОС:
Федеральный государственный образовательный стандарт высшего образования по направлению подготовки 06.04.01 Биология (уровень магистратуры) (приказ Минобрнауки России от 23.09.2015г. №1052)

составлена на основании учебного плана:
06.04.01 Биология
утвержденного учёным советом вуза от 30.06.2020 протокол № 6.

Рабочая программа одобрена на заседании кафедры
Кафедра ботаники

Протокол от 16.06.2020 г. № 7
Срок действия программы: 2020-2021 уч. г.

Заведующий кафедрой
Силантьева М.М.


Визирование РПД для исполнения в очередном учебном году

Рабочая программа пересмотрена, обсуждена и одобрена для
исполнения в 2020-2021 учебном году на заседании кафедры

Кафедра ботаники

Протокол от 16.06.2020 г. № 7
Заведующий кафедрой Силантьева М.М.


1. Цели освоения дисциплины

1.1.Знакомство студентов с современными методами селекции растений и информационными ресурсами по генетике растений.

2. Место дисциплины в структуре ООП

Цикл (раздел) ООП: Б1.В

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

ПК-1 способностью творчески использовать в научной и производственно-технологической деятельности знания фундаментальных и прикладных разделов дисциплин (модулей), определяющих направленность (профиль) программы магистратуры
В результате освоения дисциплины обучающийся должен
3.1.Знать:
3.1.1.Теоретические основы фундаментальных и прикладных разделов генетики и селекции растений; cформулировать основные способы создания новых улучшенных форм растений с помощью современных средств селекции.
3.2.Уметь:
3.2.1.Творчески использовать в научной деятельности знания генетики и селекции растений; использовать сведения о средствах современной селекции растений для выбора оптимальной стратегии создания нового сорта в зависимости от исходного материала, набора заданных свойств.
3.3.Иметь навыки и (или) опыт деятельности (владеть):
3.3.1.Правильного проведения эксперимента, выбора анализируемых показателей и параметров, а также для анализа полученных фактических данных при селекции растений; использования в научной и научно-производственной деятельности знания современной селекции культурных растений и биоинформатики.

4. Структура и содержание дисциплины

Код занятия Наименование разделов и тем Вид занятия Семестр Часов Компетенции Литература
Раздел 1. Получение новых форм растений при использовании внуривидового разнообразия.
1.1. Доместикация растений и ключевые «гены доместикации». Искусственный отбор в селекции. Массовый и индивидуальный отбор. Современные методы отбора. Лекции 1 2 ПК-1 Л2.2, Л1.1, Л1.2
1.2. Генетические маркеры, ДНК-маркеры: классификация, определения, основные примеры. Внутригенные маркеры и основные методы выделения нуклеотидных последовательностей целевых генов. Лабораторные 1 6 ПК-1 Л2.2, Л1.1, Л1.2
1.3. Комбинационная селекция. Критерии выбора ДНК-маркеров для селекции. Сравнительный анализ маркер-ориентированной и традиционной селекции. Использование ДНК-маркеров в беккроссной и линейной селекции. Создание пирамид генов и комбинированные подходы. Сравнительный анализ маркер-ориентированной и геномной селекции. Сам. работа 1 9 ПК-1 Л2.2, Л1.1, Л1.2
Раздел 2. Создание новых форм растений за счет расширения генетического разнообразия.
2.1. Классификация мутаций. Методы случайного мутагенеза и их применение в генетике и селекции. Методы направленного мутагенеза. Обратная генетика. Трансгенез и цисгенез. Использование в генетике и селекции. Геномное редактирование. Нокаут генов. Геномная инженерия. Использование механизма гомологической рекомбинации. Возможности и перспективы методов геномной инженерии и редактирования для селекции. Лекции 1 2 ПК-1 Л2.2, Л2.3, Л1.1, Л1.2
2.2. Отдаленная гибридизация. Полиплоидия. Аллополиплоидия растений. Хромосомные и геномные мутации. Цитологически и генетически маркированные линии в генетике и селекции. Лабораторные 1 6 ПК-1 Л2.2, Л2.3, Л1.1, Л1.2
2.3. Отдаленная гибридизация. Полиплоидия. Аллополиплоидия растений. Хромосомные и геномные мутации. Цитологически и генетически маркированные линии в генетике и селекции. Сам. работа 1 10 ПК-1 Л2.2, Л2.3, Л1.1, Л1.2
Раздел 3. Гетерозис. Способы контроля опыления.
3.1. Базы данных GenBank. PubMed. Plaza. Принципы работы базы данных. Принципы хранения информации по генам, геномам, полиморфизмам, данные по экспрессии генов. Генная онтология. Специализированные базы данных по генетике растений. Полногеномный метод ассоциаций (GWAS). Лекции 1 2 ПК-1 Л2.2, Л1.1, Л1.2
3.2. Гетерозис: гипотезы и механизмы. Комбинационная способность на гетерозис. Методы контроля опыления. Цитоплазматическая мужская стерильность и ее использование в селекции. Использование геномного редактирования и метаболической инженерии для контроля опыления. Лекции 1 2 ПК-1 Л2.2, Л1.1, Л2.1, Л1.2
3.3. Гетерозис: гипотезы и механизмы. Комбинационная способность на гетерозис. Методы контроля опыления. Цитоплазматическая мужская стерильность и ее использование в селекции. Использование геномного редактирования и метаболической инженерии для контроля опыления. Сам. работа 1 10 ПК-1 Л2.2, Л1.1, Л2.1, Л1.2
Раздел 4. Информационные ресурсы по генетике растений.
4.1. Работа с основными информационными ресурсами по генетике растений. Лабораторные 1 6 ПК-1 Л2.2, Л1.1, Л1.2
4.2. Аналитический обзор информации в биологических базах данных по гену-кандидату. Сам. работа 1 10 ПК-1 Л2.2, Л2.3, Л1.1, Л1.2
Раздел 5. Методы выравнивания нуклеотидных и белковых последовательностей.
5.1. Попарное и множественное выравнивание. Принципы работы программы BLAST. Филогенетические деревья. Работа с программой BLAST. Поиск генов, их гомологов. Подбор праймеров. Построение филогенетических деревьев. Лабораторные 1 6 ПК-1 Л2.3, Л1.1, Л1.2
5.2. Исследование эволюции гена-кандидата у растений Сам. работа 1 10 ПК-1 Л2.2, Л2.3, Л1.1, Л1.2
5.3. Экзамен 1 27 ПК-1 Л2.2, Л2.3, Л1.1, Л2.1, Л1.2

5. Фонд оценочных средств

5.1. Контрольные вопросы и задания для проведения текущего контроля и промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины
см. Приложение ФОС
5.2. Темы письменных работ для проведения текущего контроля (эссе, рефераты, курсовые работы и др.)
см. Приложение ФОС

5.3. Фонд оценочных средств для проведения промежуточной аттестации
см. Приложение ФОС

6. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины

6.1. Рекомендуемая литература
6.1.1. Основная литература
Авторы Заглавие Издательство, год Эл. адрес
Л1.1 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
Л1.2 Осипова Л. А. ГЕНЕТИКА. В 2 Ч. ЧАСТЬ 2 2-е изд., испр. и доп. Учебное пособие для вузов: М.:Издательство Юрайт, 2018 biblio-online.ru
6.1.2. Дополнительная литература
Авторы Заглавие Издательство, год Эл. адрес
Л2.1 Лутова Л.А. Генетика развития растений: Учебное пособие Н-Л, 2010 25
Л2.2 Инге-Вечтомов С.Г. Генетика с основами селекции: учеб. для вузов СПб.: Н-Л, 2010 50
Л2.3 Лутова Л. А Биотехнология высших растений: СПбГУ.:Изд-во С.-Петерб.ун-та, 2003 10
6.2. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети "Интернет"
Название Эл. адрес
Э1 Цисгеномика: новое слово в селекции растений biomolecula.ru
Э2 Все научные новости и достижения о генетике растений genetiku.ru
Э3 База данных GenBank «NCBI» – данные генома, гена и последовательности транскриптов, литература по молекулярной биологии (статьи); основа для биологических исследований и учебного процесса www.ncbi.nlm.nih.gov
Э4 База данных GenBank «EBI» – данные генома, гена и последовательности транскриптов, литература по молекулярной биологии (статьи); основа для биологических исследований и учебного процесса www.ebi.ac.uk
Э5 Курс в системе Moodle portal.edu.asu.ru
6.3. Перечень программного обеспечения
MS Office 2007; Word, Excel, PowerPoint u др.
Microsoft Windows
7-Zip
AcrobatReader
6.4. Перечень информационных справочных систем
Библиотека (цифровая) по биоразнообразию (растениям, животным) и другим разделам биологии – книги, монографии, журналы и т.д.: https://www.biodiversitylibrary.org;
База данных GenBank «EBI» – данные генома, гена и последовательности транскриптов, литература по молекулярной биологии (статьи); основа для биологических исследований и учебного процесса: https://www.ebi.ac.uk/;
База данных GenBank «NCBI» – данные генома, гена и последовательности транскриптов, литература по молекулярной биологии (статьи)https://www.ncbi.nlm.nih.gov;
Основа для биологических исследований и учебного процесса: https://www.ncbi.nlm.nih.gov;
Научная электронная библиотека: http://www.e-library.ru;
Цисгеномика: новое слово в селекции растений: https://biomolecula.ru/articles/tsisgenomika-novoe-slovo-v-selektsii-rastenii;
Все научные новости и достижения о генетике растений: http://genetiku.ru/news/c0004_1.shtml.

7. Материально-техническое обеспечение дисциплины

Аудитория Назначение Оборудование
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
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.
301Л лаборатория агробиологии и агроэкологии - учебная аудитория для проведения занятий лекционного типа; занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических); проведения групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации Учебная мебель на 8 посадочных мест; рабочее место преподавателя; доска магнитная маркерная – 1 шт.; компьютерные столы – 3 шт., компьютер Aquarius Pro P30 S46 - 1 шт.; моноблок RAMEC Gale Custom G1610 - 3 шт.; микроскоп Биомед 6 - 1 шт.; микроскоп медицинский БИОМЕД-6 - 3 шт.; мини-лаборатория "Экотест-120-ИП(16)" в кейсе - 1 шт.; портативная система для измерения газообмена в образцах растений GFS-3000 Walz - 1 шт., рН-метр полевой с длинным щупом - 1 шт.; спектрофотометр ПЭ-5 400 УФ - 1 шт.; центрифуга ЦЛМН-Р 10-01 - 1 шт.; электронный регистрирующий почвенный пенетрометр Eijelkamp P1.52 в комплекте -1 шт.; ноутбук полностью защищенный трансформируемый Panassonic Toughobook CF-19 - 1 шт.; флуориметр универсальный переносной Walz Junior-PAM - 1шт.; аквадистиллятор Адэа- С3СМО - 1 шт.; весы аналитические CY-224C - 1 шт.; весы электронные Acom JW-1-300 - 1 шт.; влагомер зерна PM-650 - 1 шт.; комплект приборов PNT3000 Combi и pH3000 (10700) - 1 шт.; шкаф для хранения лабораторной посуды и оборудования – 3 шт., стол лабораторный 3 шт.

8. Методические указания для обучающихся по освоению дисциплины

Приступая к изучению дисциплины, студент должен ознакомиться с содержанием рабочей программы дисциплины «Генетические основы современной селекции растений и биоинформатика растений».
Дисциплина «Генетические основы современной селекции растений и биоинформатика растений» включает несколько видов занятий, которые в совокупности обеспечивают её усвоение, это: лекции, практические занятия, самостоятельную работу.
Во время лекций студент получает систематизированные научные знания о генетических основах селекции и современных методах. Изучая и прорабатывая материал лекций, студент должен повторить законспектированный материал и дополнить его по теме литературными данными, используя список предложенных в РПД источников.
Практические занятия проводятся с целью углубления и закрепления знаний, полученных на лекциях, в 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 студента 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 студент, используя рекомендованные в РПД литературные источники и электронные ресурсы, должен ответить на контрольные вопросы или выполнить задания, предложенные преподавателем.
В течение семестра проводится текущий контроль знаний и промежуточная аттестация магистрантов. Текущий контроль осуществляется на каждом практическом занятии в виде фронтального, выборочного, группового или индивидуального опроса в устной или письменной форме с целью проверки формирования компетенций, изложенных в ФОС.Формами текущего контроля при прохождении дисциплины «Генетические основы современной селекции растений и биоинформатика растений» является контроль посещаемости занятий, защита результатов лабораторных работ (отчетов), реферата и контрольной работы. К экзамену считается допущенным магистрант, который посетил 75% лекций и все практические (лабораторные) занятия, по которым написаны отчеты. К каждому лабораторному занятию магистранты получают тему и метод, который будет освоен. На лабораторном занятии на первом этапе происходит обсуждение теоретической основы метода, затем проводится практическое освоение метода и частично на лабораторной, частично дома студенты оформляют результаты, их обсуждение и выводы. Лабораторные (практические) занятия проводятся в лаборатории Южно-Сибирского ботанического сада Алтайского государственного университета.
Промежуточная аттестация осуществляется по завершению изучения дисциплины в форме экзамена. В экзаменационный билет включено два теоретических вопроса соответствующих содержанию формируемых компетенций. Экзамен проводится в устной форме. На ответ магистранту отводится 45 минут. Максимально за ответ на экзамене магистрант может заработать 50 баллов, остальные 50 баллов получает в процессе текущего контроля.
Текущее и экзаменационное оценивание освоения курса происходит в соответствии с балльно-рейтинговой системой.
Преподаватель может досрочно освобождать от промежуточной аттестации студента с выставлением автоматической оценки за проявленное усердие при освоении дисциплины.