СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ БИОТЕХНОЛОГИЯ

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ БИОТЕХНОЛОГИЯ

Методические указания

По выполнению контрольной работы

Новосибирск 2015

УДК 631. 147

ББК 40.0

Кафедра селекции, генетики и лесоводства

Составитель: канд. с.-х. наук, доц. И.В. Кондратьева

Рецензент: канд. биол. наук, доц. В.Г. Маренков

Сельскохозяйственная биотехнология: метод. указания / Новосиб. гос. аграр. ун-т. Агроном. фак-т; сост.И.В. Кондратьева. – Новосибирск: ИЦ «Золотой колос», –2015 – 17 с.

В методических указаниях представлены вопросы и общие требования к оформлению и методике выполнения контрольной работы по дисциплине

«Сельскохозяйственная биотехнология». Предназначены для студентов агрономического факультета очной и заочной формы обучения по направлению подготовки 35.03.04 Агрономия.

Утверждены и рекомендованы к изданию методическим советом агрономического факультета (протокол № от 2015 г. ).

ВВЕДЕНИЕ

Биотехнология – это одно из перспективных направлений современных высоких технологий, определяющих уровень развития мировой цивилизации. С достижениями в области биотехнологии связывают не только повышение благосостояния человечества в будущем – обеспечение растущего населения Земли продовольствием, создание новых видов топлива, технологий переработки возобновляемого сырья для химической промышленности, но и увеличение продолжительности жизни. Несомненен вклад биотехнологии в защиту окружающей среды.

Развитие биотехнологии базируется на достижениях основных биологических наук. Этим определяется многоплановость дисциплины «Сельскохозяйственная биотехнология» и требует для ее освоения знаний в разных областях биологии.

Цель дисциплины – сформировать научное мировоззрение о современных развивающихся направлениях биотехнологии, основанных на совокупности методов, использующих живые организмы и биологические процессы для улучшения свойств экономически ценных видов растений и животных, а также микроорганизмов, способных оказывать определенное воздействие на окружающую среду и используемых для получения различных продуктов.

Контрольная работа по дисциплине «Сельскохозяйственная биотехнология» представляет собой одну из форм самостоятельной учебной работы студентов и выполняется в соответствии с учебным планом по направлению подготовки 35.03.04 Агрономия.

Дисциплина «Сельскохозяйственная биотехнология» включает следующие темы:

1. Введение. Предмет биотехнологии

2. Клеточная и тканевая биотехнология

2.1. Клеточная биотехнология. Каллусная ткань – основа клеточной биотехнологии

2.2. Клональное размножение растений.

2.3. Клеточная селекция растений и мутагенез.

3. Генетическая инженерия растений. Сущность, задачи.

3.1. Сущность и задачи генетической инженерии. Виды и особенности векторов. Методы прямого переноса генетической информации.

3.2. Применение методов генетической инженерии для получения трансгенных растений.

3.3. Молекулярно-генетическое маркирование признаков и свойств биологических объектов.

4. Фитогормональная регуляция и саморегуляция продукционного процесса у растений.

4.1. Фитогормоны. Классификация и функции.

4.2. Роль фиторегуляции в растениеводстве. Понятие о стрессах.

4.3. Понятие о сигнальных молекулах.

5. Биобезопасность в биоинженерии. Законы и другие правовые и нормативные акты.

Контрольная работа является логически завершённым и оформленным изложением понимания и освоения отдельных разделов и тем, проблем развития сельскохозяйственного производства и их решения с помощью биотехнологических подходов. Работа имеет характер аналитико-синтетического обзора научной литературы по выбранной теме.

В ходе выполнения контрольной работы решаются следующие задачи:

1. Расширение теоретических и практических знаний по одному из направлений сельскохозяйственной биотехнологии в соответствии с выбранной темой.

2. Изучение специальной литературы и другой научно-технической информации, достижений отечественной и зарубежной науки в области сельскохозяйственной биотехнологии.

3. Развитие аналитических способностей, умения структурировать и логически излагать материал, и делать обоснованные выводы по рассматриваемым проблемам.

4. Развитие навыков самостоятельной деятельности студента.

ВЫПОЛНЕНИЕ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

Процесс выполнения контрольной работы начинается с выбора и контрольных вопросов по всем изучаемым темам дисциплины и подбора литературы.

Работа выполняется в течение соответствующего семестра учебного года. В процессе выполнения контрольной работы студент консультируется с преподавателем по возникающим вопросам.

В контрольной работе следует дать полные ответы на поставленные вопросы, сделать схематические зарисовки с соответствующими пояснениями. При ответе на вопрос необходимо обратить внимание на суть рассматриваемой проблемы, показать практическое значение использования биотехнологических подходов для ускорения и совершенствования селекционного процесса, повышения продуктивности, устойчивости растений к абиотическим и биотическим факторам среды и экономической эффективности растениеводства, животноводства и других отраслей АПК, сделать вывод.

Текст работы должен удовлетворять следующим основным требованиям: отражать умение работать с литературой, выделять проблему и определять методы её решения, последовательно излагать материал рассматриваемых вопросов, показывать владение соответствующим понятийным и терминологическим аппаратом. При описании данных анализируемой литературы следует приводить ссылки на автора (или группу авторов) с указанием года издания или номера литературного источника. Например: «По данным Е.А. Калашниковой (1982) установлено, что...» или «По данным [ 12] установлено, что ....».

В работе приводится библиографический список: научные публикации, а также другие источники, в том числе электронные.

Контрольная работа выполняется рукописно, объемом 15-20 страниц или в печатном виде. Выполненная контрольная работа представляется на кафедру для проверки за 2 недели до окончания курса. Защита выполненной контрольной работы проводится путем устного собеседования после предварительной ее оценки преподавателем, ведущим дисциплину. После защиты контрольной работы студент допускается к сдаче зачета.

Контрольная работа, не отвечающая установленным требованиям, возвращается для доработки с учётом сделанных замечаний.

Вопросы для индивидуальных заданий по выполнению

Контрольной работы

1. Биотехнология. Классическая и новейшая биотехнология.

2. Основные этапы развития биотехнологии.

3.Основные направления сельскохозяйственной биотехнологии. Биологическая защита растений.

4. Основные направления сельскохозяйственной биотехнологии. Сорта растений, созданные с использованием методов биотехнологии.

5.Основные направления сельскохозяйственной биотехнологии. Биотехнология почв и биоудобрения.

6. Основные направления сельскохозяйственной биотехнологии. Переработка сельскохозяйственных отходов.

7.Основные направления сельскохозяйственной биотехнологии.Биотехнологические подходы в решении экологических проблем (биоремедиация).

8. Основные направления сельскохозяйственной биотехнологии. Ксенобиотики и их биодеградация.

9. Основные направления сельскохозяйственной биотехнологии. Биотехнологические подходы в сохранении генофонда ценных форм растений.

10.Основные направления сельскохозяйственной биотехнологии. Биотехнология и биоэнергетика.

11. Клеточная инженерия растений и ее цели.

12. Основные направления использования культур изолированных клеток и тканей растений в биотехнологии.

13. Компоненты основных питательных сред, используемых для каллусогенеза, различных способов морфогенеза и клонального микроразмножения.

14. Способы стерилизации оборудования и эксплантов.

15. Устройство ламинар-бокса и порядок работы в нем.

16. Возможности использования клеток высших растений в биотехнологии.

17. Дедифференциация - основа формирования клеточных культур растений.

18. Каллусные культуры растений.

19. Суспензионные культуры растений.

20. Основные характеристики суспензионной культуры.

21. Роль клеточных суспензий в получении веществ вторичного синтеза (вторичных метаболитов).

22. Культура одиночных клеток.

23. Фитогормоны и их роль при культивировании клеток и тканей.

24. Типы морфогенеза в условиях in vitro.

25. Типы органогенеза в условиях in vitro.

26. Соматический эмбриогенез в культуре in vitro.

27. Технология получения искусственных семян.

28. Управление морфогенезом к культуре каллусных тканей.

29. Биотехнологические подходы к массовому размножению ценных генотипов растений.

30. Преимущества метода микроклонального размножения по сравнению с традиционными методами размножения растений.

31. Методы микроклонального размножения растений.

32. Характеристика основных этапов клонального микроразмножения растений.

33.Значение и особенности клонального микроразмножения лесных древесных растений.

34. Возможности оздоровления растений на основе методов культивирования in vitro.

35. Возможности методов термотерапии и хемотерапии при получении здорового посадочного материала.

36. Основные и вспомогательные методы клеточной инженерии в селекции.

37. Культура изолированных зародышей.

38. Культура изолированных пыльников и получение гаплоидных растений.

39. Культура изолированных протопластов.

40. Условия культивирования изолированных протопластов.

41. Преимущество клеточной селекции в условиях in vitro по сравнению с обычными методами селекции.

42. Клеточная селекция растений устойчивых к абиотическим стрессам.

43. Клеточная селекция растений устойчивых к биотическим факторам окружающей среды.

44. Применение мутагенеза в клеточных биотехнологиях

45. Методы хромосомной инженерии для создания исходных форм растений для селекции.

46. Применение методов биотехнологии в цветоводстве.

47. Возможности и ограничения соматической гибридизации при создании новых генотипов растений, используемых в селекции.

48. Сомаклональная изменчивость растений – как альтернатива мутагенезу.

49. Сохранение организмов и клеточных культур.

50. Криосохранение и его основы

51. Криобанки.

52. Белковые маркеры в генетике и селекции растений.

53. Молекулярные маркеры в генетике и селекции растений. ДНК маркирование генома растений.

54.Маркирование геномов с помощью метода определения полиморфизма длин рестрикционных фрагментов (ПДРФ).

55. Маркирование растительного генома методом ПЦР с использованием случайного праймера (RАРD).

56. Понятие о фитогормонах и фиторегуляторах.

57. Современная классификация, структура и функции фитогормонов

58. Синтетические фиторегуляторы классификация и специфичность действия.

59. Применение фиторегуляторов в биотехнологии.

60. Роль фиторегуляции в растениеводстве. Понятие о стрессах

61. Механизм действия фитогормонов.

62. Рецепторы гормонов у растений.

63. Генетическая инженерия. Возникновение и развитие. Значение.

64. Рекомбинантная ДНК. Этапы создания рекомбинантной ДНК.

65. Ферменты генетической инженерии.

66. Методы трансформации растений.

67. Виды и особенности векторов.

68. Создание векторов на основе Тi- и Ri-плазмид.

69. Этапы создания трансгенных растений.

70. Биотехнологические подходы к созданию новых генотипов растений, устойчивых к гербицидам.

71. Биотехнология в микробиологии и решении проблемы биологического азота.

72. Развитие исследований по получению «съедобных» вакцин.

73. Достижения в области генетической инженерии растений.

74. Достижения в области генетической инженерии животных.

75. Клонирование сельскохозяйственных животных и человека: методы, биологические и социальные аспекты.

76. Международная законодательная база по биобезопасности и ее реализация.

77. Законодательная база России по биобезопасности и ее реализация.

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

2.1. Основная

1.Сельскохозяйственная биотехнология: Учеб. для студ. Вузов по с.-х. спец. под редакцией В.С. Шевелухи – М.: Высш. шк., 2003. – 416 с.

2.2. Дополнительная

1. Биотехнология растений: культура клеток / под ред. Дж. Диксона. – М.: Агропромиздат, 1989. – 280 с.

2. Биотехнология сельскохозяйственных растений. – М.: Агропромиздат, 1989. – 280 с.

3. Бутенко Р.Г. Биология клеток высших растений in vitro и биотехнология на их основе / Учебное пособие. – М.: ФБК-ПРЕСС, 1999. – 259 с.

4. Бутенко Р.Г., Гусев М.В., Киркин и др. Клеточная инженерия. Учебное пособие для биологических специальностей и вузов. М.: Высшая шк., 1987.

5. Волова Т.Г. Биотехнология / Т.Г. Волова.- Новосибирск: Изд-во СО Ран, 1999. – 252 с.

6. Волова Т.Г. Экологическая биотехнология: учеб. пособие для университетов / Т.Г. Волова. – Новосибирск: Хронограф, 1997. – 141 с.

7. Вудворд Дж. Иммобилизованные клетки и ферменты / Дж. Вудворд . – М.: Мир, 1988. – 215 с.

8. Гальченко В.Ф. Метанотрофные бактерии / В.Ф. Гальченко. – М., ГЕОС, 2001.

9. Глазко В.И. Успехи и проблемы клонирования млекопитающих и человека / В. И. Глазко // Сельскохозяйственная биология. – 2006. – № 6. – С. 68-83.

10. Глазко В.И. ДНК-технологии в генетике и селекции / В.И. Глазко, Т.Т. Глазко. Краснодар, 2006. – 399 с.

11. Глеба Ю. Ю., Сытник К. М. Клеточная инженерия растений. – Киев: Наукова думка, 1984.

12. Глеба Ю. Ю. Слияние протопластов и генетическое конструирование высших растений / Ю. Ю. Глеба, К. М. Сытник. – Киев: Наукова думка, 1982.

13. Глик Б., Пастернак Д. Молекулярная биотехнология. Принципы и применение / Б. Глик, Д. Пастернак. – М., Мир. 2002. – 589 с.

14. Гормональная регуляция онтогенеза растений. – М.: Наука, 1984.

15. Данилович Д.Л. Анаэробная очистка концентрированных сточных вод / Д.Л. Данилович, А.И. Монгайт. – М., 1989.

16. Дебабов В.Г. Генная инженерия в производстве биологически активных веществ/ В.Г. Дебабов, И. О. Гордон, В.И. Серегин. – М., 1982

17. Дрейпер Дж. Генная инженерия растений/ Дж. Дрейпер, Р. Скотт, Ф. Армитидж и др. – М.: Мир, 1991.

18. Загоскина Н.В. Биотехнология: теория и практика / Н.В. Загоскина, Л.В. Назаренко, Е.А. Калашникова, Е.А. Живуха. – М.: Оникс, 2009. – 493 с.

19. Калашникова Е.А. Получение посадочного материала древесных, цветочных и травянистых растений с использованием методов биотехнологии: учебн. пособие, з-е изд., испр. и доп. /Е.А. Калашникова – М.: МГУЛ, 2004.

20. Калашникова Е.А. Практикум по сельскохозяйственной биотехнологии/ Е.А.Калашникова, Е.З. Кочиева, О.Ю. Миронова. – М.: КолосС, 2006. – 142 с.

21. Картель Н. А., Макеева Е. Н., Мезенко А. М. Генетика. Энциклопедический словарь. – Минск: Тэхналогiя, 1999.

22. Калининин Ф.Л. Технология микроклонального размножения растений / Ф.Л. Калинин, Г.П. Кушнир, В.В. Сарнацкая. – Киев: Наукова думка, 1992.

23. Катаева Н.В. Клональное микроразмножение растений/ Н.В. Катаева, Р. Г. Бутенко. – 1983

24. Катасонова А.А. Этапы биотехнологии получения растений- регенерантов яровой мягкой пшеницы путем эмбриоидогенеза в каллусной ткани in vitro / А.А. Катасонова, И.Ф. Шаяхметов, Н.Н. Круглова// Известия Челябинского научного центра. – 2006. – Вып. 2(32). – С. 78-82.

25. Клонирование ДНК / под ред. Д. Гловера. – М.: Мир, 1988.

26. Комов В.П., Шведова В.Н. Биохимия. Изд-во Дрофа. Москва. 2004.

27. Корочкин Л. И. Клонирование животных / Л.И. Корочкин // Соросовский образовательный журнал. – 1999. – № 4. – С. 10-16.

28. Лутова Л.А. Генетика развития растений: Учеб. для вузов. / Л.А Лутова, Ежова Т.А., Додуева И.Е., Осипова М.А..: Под ред. С.Г. Инге-Вечтомова. – СПб.: Н-Л, 2010. – 432 с.

29. Лутова Л.А. Биотехнология высших растений. – СПб.: СПбГУ, 2003. – 227 с.

30. Манниатис Е. Молекулярное клонирование / Е. Манниатис, Э.Фрич, Дж. Сэмрук. – М.: Мир, 1984.

31. Машкина О.С. Генетическая инженерия и биобезопасность / О.О. Машкина, А.К. Буторина. – Воронеж: ВГУ, 2005. – 71 с.

16. Момот В.П. Методы клеточной инженерии. -Киев: Наукова думка, 1988.

32. Мызина С.Д., Биологическая роль химических элементов: учеб. пособие / С.Д. Мызина, Л.М. Халимская. – НГУ, 2004.

33. Недолужко А. В. Изучение биобезопасности генетически модифицированной сои в центре происхождения и разнообразия на Дальнем Востоке Российской Федерации/ А. В. Недолужко // Цитология и генетика. – 2007. – № 3. – С. 72-85.

34. Носов А.М. Использование клеточных технологий для промышленного получения биологически активных веществ растительного происхождения / А.М. Носов // Биотехнология, 2010. – № 5. – С 36-48.

35. Полевой В.В. Фитогормоны. – Л.: Ленингр. гос. ун-т, 1982.

36. Першина Л.А. Основные методы культивирования in vitro в биотехнологии растений. Учебное пособие. Издание второе, переработанное и дополненное. – Новосиб. Гос. ун-т, 2005. – 139 с.

37. Пирузян Э.С. Основы генетической инженерии растений / Э.С. Пирузян. – М., Наука. 1988. – 304 с.

38. Романов Г.А. Генетическая инженерия растений и пути решения проблемы биобезопасности / Г.А. Романов // Физиология растений. – 2000. – Т. 47. – № 3. – С. 343-353.

39. Романов Г.А. Репортерные геныдлягенетической инженерии растений: характеристика и методы тестирования / Г.А. Романов // Физиология растений. – 2000. – Т. 47. – № 3. – С. 479-488.

40. Ротмистров М. Н. Микробиологическая очистка воды / М. Н. Ротмистров, П.И. Гвоздяк, С.С. Ставская. – Киев, 1978

41. Рыбчин В.Н. Основы генетической инженерии. – С-Пб.: Из-во С-ПбГТУ, 1999.

42. Сидоров В. А. Биотехнология растений. Клеточная селекция. – Киев: Наукова думка, 1990.

43. Сингер М. Гены и геномы / М. Сингер, П. Берг. –М: Мир, 1998.– Т. 1.

44. Спиер Р.Е. Биотехнология клеток животных / Р.Е. Спиер, Дж. Гриффитс. – Т.2. – М.: Агропромиздат, 1989. – 507 с.

45. Сельскохозяйственная биотехнология: Учеб. для студ. вузов по с.-х. спец. / С. Шевелуха, Е.А. Калашникова, Е.З. Кочиева. – 3–е изд – М.: Высш. шк., 2008. – 710 с.

46. Харченко П.Н. ДНК- технологии в развитии агробиологии/ П.Н. Харченко, В.И. Глазко . – М.: Воскресенье, 2006. – 480 с.

47. Щелкунов С.Н. Генетическая инженерия. – Новосибирск: Сиб. унив. изд-во, 2004. – 496 с.

48. Экологическая биотехнология / под ред. К. Фостера, Д. Вейза. – Л.: Химия. 1990

49.Юдин Б.Г. Клонирование человека: предварительные итоги дискуссии / Б.Г. Юдин // Биоэтика: принципы, правила, проблемы. – М., 1998. – С. 460 - 467.

Приложение 1

Номера вопросов контрольной работы

Пред-послед-няя цифра шифра	Последняя цифра шифра

	1,11,29, 52, 73	2,12,30, 59, 63	9, 19, 37, 60, 77	12, 22, 40, 53, 69	15, 28, 43, 55, 66	7, 14, 34, 56, 63	10, 23, 42, 59, 70	16, 36, 48, 53, 65	7, 26, 46, 62, 70	8, 22, 45, 60, 73
	13, 24, 41, 54, 66	6, 27, 35, 61, 71	1, 28, 51 58, 76	2, 27, 50, 56, 67	3, 13, 31, 54, 67	1, 13, 24, 39, 41, 52	4, 23, 43, 54, 71	6, 26, 47, 58, 66	9, 21, 49, 60, 60	15, 37, 45, 56, 68
	7, 17, 35, 58, 68	14, 23, 42, 52, 65	3, 1 9, 47, 52, 75	4, 20,49, 54, 74	9, 16, 32, 58, 68	4, 14, 32, 55, 64	9, 21, 44, 59, 72	2, 23, 44, 56, 67	4, 25, 48, 62, 66	6, 16, 42, 59, 74
	11, 21, 39, 62,75	8,18,36, 59, 72	6, 24, 47, 53, 74	7, 23, 46, 60, 63	8, 28, 37, 61, 71	9, 26, 42, 58 , 65	5, 15, 33, 56, 73	4, 14, 34, 59, 69	5, 22, 43, 61, 68	18, 38, 47, 53, 68
	2, 18, 46, 55, 67	16, 26, 44, 53, 67	10, 20, 38, 61, 69	6, 12, 38, 52, 64	10, 24, 47, 52, 72	7, 20, 42, 55, 71	10, 19, 42, 61, 74	8, 13, 38, 60, 63	1, 23, 42, 57, 77	4, 26, 48, 52, 66
	8, 15, 33, 57, 76	5, 25, 48, 54, 65	2, 14, 34, 52, 68	4, 25, 36, 54, 64	9, 26, 41, 58, 68	8, 27, 33, 59, 66	6, 24, 31, 60, 75	1, 18, 32, 57, 64	3, 13, 39, 58, 72	9, 13, 43, 52, 67
	23, 30, 42, 60, 70	8, 20, 36, 55, 66	7, 24, 49, 55, 73	2, 19, 30, 59, 65	6, 17, 34, 57, 67	14, 23, 31, 57, 67	10, 26, 48, 62, 76	9, 28, 42, 56, 65	6, 18, 30, 55, 65	5, 20, 46, 61, 65
	4, 26, 49, 56, 66	1, 14, 39, 57, 68	4, 17, 44, 56, 74	9, 21, 35, 52, 72	5, 15, 45, 55, 65	2, 16, 40, 62, 72	3, 25, 50, 56, 77	18, 27, 37, 54, 67	8, 21, 47, 58, 74	12, 32, 49, 54, 71
	14, 24, 34, 61, 74	5, 23, 50, 56, 69	10, 20, 42, 59, 72	7, 11, 32, 54, 70	4, 13, 46, 60, 65	6, 21, 38, 56, 68	1, 12, 47, 57, 63	3, 19, 31, 61, 75	2, 27, 50, 60, 75	3, 14, 34, 58, 76
	13, 28, 48, 53, 73	9, 22, 41, 61, 70	8, 18, 29, 60, 70	13, 24, 42, 56, 76	3, 21, 40, 61, 66	11, 37, 43, 54, 69	7, 22, 34, 59, 67	5, 20, 33, 61, 64	9, 17, 32, 55, 73	10, 28, 42, 59, 77

СОДЕРЖАНИЕ

Введение. ………………………………………………………….…… .. … 3

1. Выполнение контрольной работы.............................................. .... …………5

1.1. Вопросы для индивидуальных заданий по выполнению

контрольной работы ………………………………………………………..6

2. Рекомендуемая литература …………………………...................................10

Приложение 1Номера вопросов контрольной работы………………. …..15

Составитель

Кондратьева Инесса Витальевна

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ БИОТЕХНОЛОГИЯ

Методические указания

по выполнению контрольной работы

Редактор: Н.К. Крупина

Компьютерная верстка

Подписано к печати 2015 г.

Формат 60х84 1/16. объем уч.-изд. л.

Тираж экз. изд. № Заказ №

_____________________________________________________________

Отпечатано в издательстве НГАУ

630009, РФ, г. Новосибирск, ул. Добролюбова 160, офис 106. Тел.факс (383) 267-09-10.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: