2

Введение

Рабочая (модульная) программа:

- предназначена для преподавателей, ведущих данную дисциплину, и студентов специальности 110204 – «Генетика и селекция растений на устойчивость к болезням и вредителям», участвующих в процессе изучения дисциплины;

- устанавливает минимальные требования к знаниям и умениям студента и определяет содержание и виды учебных занятий и отчетности.

Раздел 1. Цели и задачи дисциплины Целью дисциплины «Генетика и селекция растений на устойчивость к болезням и вредителям», является формирование у студентов базовых знаний по теоретическим основам селекции и созданию сортов и гибридов с широкой полевой устойчивостью и внедрения их в сельскохозяйственное производство В результате изучения дисциплины студент должен:

Иметь представление (понимать и уметь объяснить) о роли генетики и селекции в устойчивости растений к болезням и вредителям, методах создания устойчивых сортов и гибридов сельскохозяйственных растений.

знать:

основные закономерности, протекающие в растительном мире.

причины изменчивости и наследственности уметь:

- распознавать характер повреждений и разнообразие болезней и вредителей основных сельскохозяйственных культур.

выбрать схему ведения селекционного процесса, подобрать и изучить исходный материал для селекции на устойчивость к болезням и вредителям;

вести оценки селекционного материала на устойчивость;

вести отборы на устойчивость к болезням и вредителям;

проводить анализы селекционного материала;

вести сортоизучение и сортоиспытания новых сортов на инфекционном и провокационном фонах.

Раздел 2. Исходные требования к подготовленности студентов Дисциплина «Генетика и селекция растений на устойчивость к болезням и вредителям » относится к числу специальных дисциплин. Она состоит из 2-х модулей:

1. Виды возбудителей заболеваний. Состав популяций, генетика и селекция на устойчивость к болезням.

2. Важнейшие группы фитофагов. Состав популяций, генетика и селекция на устойчивость к вредителям.

1 и 2 модули проходят в 10-м семестре.

Изучение дисциплины «Генетика и селекция растений на устойчивость к болезням и вредителям» базируется на знаниях и навыках, полученных студентами при изучении следующих дисциплин: ботаники (систематика, биология цветения и оплодотворения), физиологии (физико-химические свойства протоплазмы, активность ферментов), математики (статистические анализы), агрохимии (роль удобрений в питании растений, листовая диагностика), растениеводства (отзывчивость разных видов на технологию возделывания), генетики (наследственность, изменчивость, закономерности, протекающие в популяциях растительных сообществ) и селекции (методы отбора и создания исходного материала).

Приступая к изучению дисциплины, студент должен знать основные законы эволюции, генетики, цитологию, эмбриологию и селекцию.

По завершении курса студент должен знать теоретические и практические основы защиты растений от болезней и вредителей.

Раздел 3. Содержание и методика входного контроля Входной контроль по дисциплине проводится в 10-м семестре. Этот вид контроля позволяет проверить исходный уровень знаний студента, его готовность к изучению данной дисциплины и дает возможность правильно выбирать методику изложения учебного материала.

Для успешного прохождения входного контроля студент должен продемонстрировать знание законов, определений, формул по базовым дисциплинам.

Входной контроль проводится на первом лабораторном занятии в форме письменного опроса. Контрольные вопросы указаны. в приложении 1. Время на проведение входного контроля 10…15 мин. максимальный рейтинг 10 баллов Раздел 4. Содержание дисциплины «Генетика и селекция растений на устойчивость к болезням и вредителям»

Номера Количество Реймодулей и Наименование модулей и содержание модульных часов тинг модульных единиц.

Ауди- Самоединиц торные стоязаня- тель- тия ная ра- бота 1 2 3 4 10-й семестр 50 40 Модуль 1 Виды возбудителей заболеваний. Состав популяций, 34 19 генетика и селекция на устойчивость к болезням 2 3 4 Входной контроль Лекции Генетика и селекция растений на устойчивость к вредным организмам как наука. Предмет, задачи, методы. Общность механизмов устойчивости растений и животных к патогенам. Стратегия селекции на устойчивость к биострессорам в связи с решением других задач. Определение приоритетов. Достижения селекции.

Классификация возбудителей заболеваний и источники генов 2. устойчивости к ним. Виды возбудителей заболеваний.

Состав популяцийв. Причины генетической изменчивости патогенов. Источники генов устойчивости к патогенам. Понятие видовой иммунитет или nonhost resistance. Механизмы видового иммунитета.

Типы устойчивости растений к вредным организмам.

3. Механизмы генетической защиты растений от возбудителей заболеваний Мировые коллекции растений Собственные и чужеродные гены устойчивости к патогенам. Генетика взаимоотношений растенияхозяина и патогена. Теория "ген на ген". Формулы авирулентности / вирулентности патогена. Методы определения физиологических рас. Наборы сортов или линий – дифференциаторов рас.

Создание генетической изменчивости по генам устойчивости к возбудителя заболеваний.

Выбор приоритетов. Методы создания генетической изменчивости. Методы стабилизации геномов растений. Молекулярные маркеры и их использование Оценка реакции растений на патогенна.

и их значение. Создание искусственных фонов. Виды инокулюма: популяции, расы, сортотипы, патотипы.

Значение инокулюма для опережающей селекции.

Инфекционная нагрузка. Методы и шкалы оценки реакции растений на патогена.

Ксенотрансгенез – новая эра в селекции растений на устойчивость к возбудителям заболеваний.

Понятия ксенотрансгенез, генно-инженерные растения и генно-инженерные продукты (ГИ-организмы, ГИ-продукты).. Доноры генов. Векторы. Методы создания ксенотрансгенных (трансгенных или трансформированных) растений. Опасность генетической однородности по генам устойчивости. Риск использования ГИ-растений и ГИ-продуктов.

Сочетание генетической защиты растений с другими методами борьбы с возбудителями заболеваний.

Кооперация и координация в работе селекционеров, фитопатологов, технологов, экологов и других специалистов. Учет направления движения патогенов по регионам страны. Районирование генов устойчивости.

Своевременная замена сортов. Достижения селекционеров в кооперации и координации работ на устойчивость к патогенам.

1л Определение видов возбудителей заболеваний.(раса, 2 1 патотип и популяция патогенна).

дифференциаторов для идентификации рас патогена.

Методы идентификации рас.

3 л. Описание принципов и методов изучения генетиче- 2 1 ского контроля устойчивости растений к возбудителю заболевания. Значение изучения родословных исходных сортообразцов.

4 л. Описание методов создания наборов изогенных ли- 2 1 ний, различающихся по генам устойчивости к патогену. Значение этих наборов в генетике, фитопатологии и селеции. Примеры достижений.

5 л. Определение возможностей идентификации генов ус- 2 1 тойчивости к патогену без проведения гибридологического анализа. Рассмотреть на примере работы с листовой и стеблевой ржавчиной и мучнистой росой 6 л. Описание методов создания генетической изменчиво- 2 1 сти в селекционном материале. Примеры достижений на разных видах растений.

растений. Выбор приоритетов с учетом достижений науки и материально-технической базы. Значение фитотрона в этом деле. Примеры достижений.

от вирусов. Примеры достижений генетики и селекции.

фекционная нагрузка. Методы и шкалы оценки реакции растений на патогена. Молекулярные маркеры и 1 с. Стратегия выбора направлений и подходов в генети- ческой защите растений от возбудителей заболеваний.

2 с. Сочетание генетической защиты растений с другими методами борьбы с возбудителями заболеваний. Разработать примерный план работы на разных видах 3 с. Принципы выбора сорта для возделывания в хозяйст- 4 с. "Тропы" патогенов и понятие «опережающая селек- ция» на устойчивость к ним. Примеры достижений 5 с. Типы рекомбиногенеза. Возможности управления ре- комбиногенезом у растений.

6 с. Резервы в использовании морфологической устойчи- вости к возбудителям заболеваний 7 с. Значение изучения родословных сортов и гибридов в Модуль 2 Важнейшие группы фитофагов. Состав популяций, 14 21 генетика и селекция на устойчивость к вредителям.

Вредители - фитофаги и источники устойчивости растений к ним. Важнейшие группы фитофагов. Методы определения биотипов вредителей. Типы устойчивости растений к вредителям. Генетика устойчивости.

Методы идентификации и локализации генов устойчивости Дефицит генов устойчивости. Значение расширения генофонда культурных растений.

Создание исходного селекционного материала, устойчивого к вредителям. Мировые коллекции видов растений. Скрининг мировой зародышевой плазмы.

Значение чужеродных генов устойчивости. Методы их переноса в генетическую среду культурных растений. Создание провокационных и искусственных фонов для оценки растений на устойчивость к вредителям. Методы оценки растений на устойчивость к вредителям. Молекулярные маркеры в отборе устойчивых растений.

Ксенотрансгенез –новый этап в селекции растений на устойчивость к вредителям. Доноры генов устойчивости. Опасность однообразия генов устойчивости.

Достижения и перспективы трансгенеза. Риск использования ксенотрансгенных растений. Потеря сортов и уникальных генотипов. Пути и методы сохранения биологического разнообразия.

вредителям. Примеры использования разных механизмов генетической защите растений.

устойчивых к пьявице и стеблевому пилильщику.

нотрансгенных сортов, содержащих гены устойчивости к вредителям и возбудителям заболеваний. Возможные экологические последствия широкого распространения сортов, содержащих один ген устойчивости.

оценки растений на устойчивость к фитофагам Раздел 5. Краткая организационно-методическая характеристика дисциплины Обучение по дисциплине «Генетика и селекция растений на устойчивость к болезням и вредителям» проводится в форме лекций, лабораторных занятий и самостоятельной работы. При чтении лекций используются современные данные по генетике, селекции и другим дисциплинам. Лабораторные работы двухчасовые с делением учебной группы на две подгруппы. Занятия проводятся на базе кафедры растениеводства, селекции и генетики.

Входной контроль проводится на первом лабораторном занятии в письменной форме и оценивается по 10-балльной шкале. Текущий контроль проводится в ходе лабораторных занятий, а также при подготовке к ним в форме индивидуального собеседования.

Максимальный рейтинг за каждую лабораторную работу – 5 баллов. При этом учитывается прилежание студента (качество оформления и выполнения работы– 1 балл), уровень знаний (до 3 баллов), активность работы на занятиях (1 балл).

В 10 семестре выделяется 40 часа на самостоятельную работу, из них 26 часов на подготовку к лабораторным занятиям, 4 часов на подготовку к рубежным контролям, часов на подготовку к экзамену.

При изучении дисциплины используется рейтинговая система оценки знаний, умений и навыков студентов. Максимальное количество баллов, которое может получить студент по видам контроля, приведено в таблице.

Глубина усвоения Описательное из- Упрощенное объяс- Объяснение на основе учебного материала ложение нение знания общих закономерностей, аналитических расчетов Умение применять Для решения эле- Для выбора опти- Для самостоятельной полученные знания ментарных задач мального решения формулировки задачи материала (в % от программы) Итоговый рейтинг за семестр подсчитывается путем перевода учебных баллов в зачетные по формуле:

где n – количество часов по учебному плану (n = 50) Вмах. - максимально возможная сумма учебных баллов (110) Вфак. – фактическая сумма баллов, набранная студентом.

Итоговый рейтинг проставляется в зачетную книжку студента и зачетноэкзаменационную ведомость.

Раздел 8. Содержание и методика выходного контроля В качестве выходного контроля по курсу предусмотрен экзамен. Экзамен проводится в письменной форме. Студенты, набравшие менее 57 баллов (без выходного контроля), к экзамену не допускаются. Студентам, набравшим более 82 баллов (без выходного контроля), выставляется высшая экзаменационная оценка (отлично) без сдачи экзамена.

Раздел 9 Материально-техническое обеспечение В качестве материально-технического обеспечения дисциплины «Генетика и селекция растений на устойчивость к болезням и вредителям» используются:

1. Лабораторное оборудование и приборы:

- микроскопы, - стеклопосуда, - весы разных конструкций, - фотоэлектроколориметр, - хроматограф, - термостаты, - муфельная печь - сушильные шкафы 2. Мультимедийные приложения к лекциям:

- стандартные шкалы для оценки устойчивости, - международные шкалы оценок, - способы создания инфекционных фонов для оценки устойчивости к болезням, - растительный материал (натурные образцы), - провокационные фоны, необходимые для заражения.

3. Плакатная продукция:

- система иммунологических барьеров растений к фитофагу (морфологический, атрактический, физиологический, репарационный).

- биологические расы (биотипы), - стандартные коллекции биотипов фитофага, - фитоалексины и их роль в устойчивости, - шкалы устойчивости зерновых к ржавчине, - шкалы устойчивости картофеля к фитофторозу а) основная литература:

Плотникова Л.Я. Иммунитет растений и селекция на устойчивость к болезням и вредителям. Учебник. М.: КолосС, 2007. – 359с.

б) дополнительная литература:

Вавилов Н.И. Избранные труды. Т.4. Проблемы иммунитета растений. М.-Л.: Наука.1964.

2. Инге-Вечтомов С.Г. Генетика с основами селекции. М.: Высшая школа, 1989, - 594 с.

3. Крупнов В.А. Стратегия генетической защиты пшеницы от листовой ржавчины в Поволжье. Вестник Россельхозакадемии. 1997, № 6. – С. 12-15.

4. Крупнов В.А. Подходы к улучшению растений: Лекция. Саратов. Сар.гос. агр. ун-т им. Н.И. Вавилова. 2002. - 48 с.

5. Крупнов В.А., Дружин А.Е.Пыльная головня пшеницы. Саратов, 2002. - 162 с.

6. Рассел Г.Э. Селекция растений на устойчивость к вредителям и болезням. М. Колос.

7..Яковлева Н.П. Фитопатология. Програмированное обучение.-2-е изд.. М.: Колос.

Коновалов Ю.Б. Селекция растений на устойчивость к болезням и вредителям.

Учебник М. Колос. 2002, - 136 с.

Дьяков Ю.Т., Озерецковская О.Л., Джавитая В. Г., Багирова С.Ф. Общая и молекулярная фитопатология. Учеб. пособие. М. Изд-во: Общество фитопатологов, 2001, с.

Дьяков Ю.Т., Озерецковская О.Л., Джавитая В. Г., Багирова С.Ф. Общая и молекулярная фитопатология. Учеб. пособие. М. Изд-во: Общество фитопатологов, 2001, с.

11. Генетика : учебное пособие / ред. : А. А. Жученко. - М. : КолосС, 2004. - 480 с. : ил. Учебники и учеб. пособия для студентов высш. учеб. заведений). - ISBN 5-9532-0069-2 :

264 р., 304 р.

12. Генетика : учебное пособие / ред. : А. А. Жученко. - М. : КолосС, 2003. - 480 с. : ил. Учебники и учеб. пособия для студ. высш. учеб. заведений.). - ISBN 5-9532-0069-2 :

316.8 р.

13. Генетика : учебник / А. В. Бакай, И. И. Кочиш, Г. Г. Скрипниченко. - М. : КолосС, 2006. - 447 с. : ил. - (Учебники и учеб. пособия для студентов высш. учеб. заведений). ISBN 5-9532-0325-X : 297 р.

в) базы данных, информационно-справочные и поисковые системы, • Электронно-библиотечная система Саратовского государственного аграрного университета имени Н.И. Вавилова - http://library.sgau.ru • Научная электронная библиотека eLibrary - http://elibrary.ru • Электронно-библиотечная система «Айсбук» (iBooks) - http://ibooks.ru • Электронно-библиотечная система издательства «Лань» http://www.e.lanbook.com • Электронно-библиотечная система «Руконт» - http://rucont.ru • Электронные информационные ресурсы ЦНСХБ - http://www.cnshb.ru/ • Электронная библиотека «Отчеты по НИР» - http://www.cnshb.ru/ • Academic Search Premier - http://www.ebscohost.com/academic/academic-searchpremier • Ulrich's Periodical Directory - http://ulrichsweb.serialssolutions.com • Электронная библиотека диссертаций РГБ - http://diss.rsl.ru/ • Зарубежная база данных реферируемых научных журналов Agris http://agris.fao.org/ • полнотекстовая база данных иностранных журналов Doal • База данных «Агропром зарубежом» http:/polpred.com • http://ru.wikipedia.org/wiki/ Перечень оборудования и демонстрационного материала:

Электронный справочник. К диагнозу проблем производства пшеницы в Саратовской области. (2 дискеты 3,5).

Biosafety. Электронная версия конференции по проблемам трансгенеза и биобезопасности, 2004 г., видеофильмы о проблемах трансгенеза в с.-х. производстве. (СД).

Roche Genetics. Обучающая программа (СД).

Плакаты по тематикам курса.

Вопросы входного контроля по дисциплине «Генетика и селекция растений на Методы генетического и цитогенетического анализа.

Законы Менделя.

.Методы ускоренного перевода гетерозигот в гомозиготное состояние.

Генетический код.

Ошибки в репликации, репарации и рекомбинации ДНК.

Половой и неполовой перенос генов.

Библиотека генов. Геномика.

Понятие трансформация генотипа.

Вопросы рубежных контролей по дисциплине «Генетика и селекция растений 1. Патотипы, расы, популяции патогенов. Значение для селекционера.

2. Типы адаптации организмов к среде.

3. Сорта дифференциаторы рас. Методы определения рас.

4. Отбор инокулюма для определения состава рас на посевах сорта.

5. Комбинации геномов, роль в адаптации.

6. Мутагенез, классификация, роль в создании генетической изменчивости по устойчивости к патогенам 7. Понятие районирование генов устойчивости по "тропам" патогенов.

8. Гомологичные и гомеологичные хромосомы. Значение в рекомбинационной селекции.

9. Виды биотических стрессоров, возможности селекции на сочетание устойчивости к комплексу стрессоров..

10. Стратегия генетического улучшения толерантности растений к вирусам.

11. Понятие долговременная устойчивость к возбудителям заболеваний. Методы определения.

12. Типы устойчивости растений к биотическим стрессорам. Механизмы устойчивости.

13. Трансгенные или трансформированные растения и их значение в селекции на устойчивость к возбудителям заболеваний 14. Опасность однообразия сортов по генам устойчивости к болезням.

15. Стратегия селекции на сочетание устойчивости к болезням с решением других задач 16. Значение интеграции генетической защиты растений со всеми другими экологически безопасными методами 1. Генетический полиморфизм фитофагов. Биотипы. Методы определения 2. Символы генов устойчивости к вредителям.

3. Типы устойчивости растений к вредителям.

4. Принципы определения выносливости сорта к фитофагу. Возможные механизмы генетического контроля.

5. Гипотеза «ген хозяина–ген патогена». Значение гипотезы.

6. Коэволюция или сопряженная эволюция хозяина и патогена.

7. Формула авирулентности/вирулентности и ее использование.

8. Дефицит генов устойчивости к вредителям.

9. Значение использования чужеродных генов в защите растений от биострессоров.

10. Возможные последствия трансгенеза, трансгенных сортов.

11. Приспособление вредителей к преодолению генов устойчивости.

12. «Цена» платы за использование генов устойчивости к биострессорам.

13. Значение сочетания генетических, химических и агрономических методов в защите растений от абио- и биострессоров.

14. Значение биоразнообразия, пути его сохранения.

15. Мировые коллекции. Банки генов.

2. Патотипы, расы, популяции патогенов. Значение для селекционера.

2. Типы адаптации организмов к среде.

3. Сорта дифференциаторы рас. Методы определения рас.

4. Отбор инокулюма для определения состава рас на посевах сорта.

5. Комбинации геномов, роль в адаптации.

6. Мутагенез, классификация, роль в создании генетической изменчивости по устойчивости к патогенам 7. Понятие районирование генов устойчивости по "тропам" патогенов.

8. Гомологичные и гомеологичные хромосомы. Значение в рекомбинационной селекции.

9. Виды биотических стрессоров, возможности селекции на сочетание устойчивости к комплексу стрессоров..

10. Стратегия генетического улучшения толерантности растений к вирусам.

11. Понятие долговременная устойчивость к возбудителям заболеваний. Методы определения.

12. Типы устойчивости растений к биотическим стрессорам. Механизмы устойчивости.

13. Трансгенные или трансформированные растения и их значение в селекции на устойчивость к возбудителям заболеваний 14. Опасность однообразия сортов по генам устойчивости к болезням.

15. Стратегия селекции на сочетание устойчивости к болезням с решением других задач 16. Значение интеграции генетической защиты растений со всеми другими экологически безопасными методами.

17. Генетический полиморфизм фитофагов. Биотипы. Методы определения 18. Символы генов устойчивости к вредителям.

19. Типы устойчивости растений к вредителям.

20. Принципы определения выносливости сорта к фитофагу. Возможные механизмы генетического контроля.

21. Гипотеза «ген хозяина–ген патогена». Значение гипотезы.

22. Коэволюция или сопряженная эволюция хозяина и патогена.

23. Формула авирулентности/вирулентности и ее использование.

24. Дефицит генов устойчивости к вредителям.

25. Значение использования чужеродных генов в защите растений от биострессоров.

26. Возможные последствия трансгенеза, трансгенных сортов.

27. Приспособление вредителей к преодолению генов устойчивости.

28. «Цена» платы за использование генов устойчивости к биострессорам.

29. Значение сочетания генетических, химических и агрономических методов в защите растений от абио- и биострессоров.

30. Значение биоразнообразия, пути его сохранения.

31. Мировые коллекции. Банки генов.

УЧЕБНЫЙ ГРАФИК

Изучения дисциплины «Генетика и селекция растений на устойчивость к болезням и вредителям »

Лабораторные занятия Выходной контроль