L международная выставка-презентация
научных, технических, учебно-методических и литературно-художественных изданий
Современные технологии изучения и сохранения генетических ресурсов. В 2-х частях. Ч.1. Биологические свойства семян и устойчивость растений к стресс-факторам. Ч.2. Полевые методы исследования культурных растений
| Группа | Учебная литература |
|---|---|
| Область науки | Естественные науки |
| Название на русском языке | Современные технологии изучения и сохранения генетических ресурсов. В 2-х частях. Ч.1. Биологические свойства семян и устойчивость растений к стресс-факторам. Ч.2. Полевые методы исследования культурных растений |
| Авторы на русском языке | Боме Н.А., Королев К.П., Тетянников Н.В., Боме А.Я., Петрова А.А. |
Резюме
Учебно-методическое пособие «Современные технологии изучения и сохранения генетических ресурсов». Тюмень: Издательство Тюменского государственного университета, предназначено для студентов направления подготовки 06.04.01 «Биология» (магистерская программа «Биотехнология»).
Пособие состоит из двух частей:
1. Биологические свойства семян и устойчивость растений к стресс-факторам.
2. Полевые методы исследования культурных растений. Задачей данного пособия является обучение студентов методам проведения научных исследований в лабораторных и полевых условиях.
Первая часть пособия посвящена описанию методов изучения биологических свойств семян. Долговечность семян определяет их физиологический статус, а также условия хранения (температура хранения, содержание влаги в семенах, особенности генотипа), в связи с этим актуально знание методических основ тестирования семян. Приведены основные понятия и методики определения показателей влажности, всхожести, жизнеспособности, массы 1000 семян, интенсивности начального роста проростков. Обращается внимание, что при хранении семян в генбанках, коллекционных фондах научно-исследовательских лабораторий необходимо учитывать назначение и характер использования образцов. Наиболее ценные и уникальные образцы (базовые коллекции) на долгосрочное хранение помещают в холодильные камеры при температуре – 18±3оС и относительной влажности 15±3% в закрытых герметичных контейнерах (стеклянные, жестяные, пластиковые контейнеры и алюминиевая фольга). При необходимости частого доступа к образцам коллекции и изъятия семян для экспериментов хранение осуществляют в негерметичных контейнерах. В условиях среднесрочного хранения (активные коллекции) температура составляет 5-10оС, относительная влажность – 15±3%. Мониторинг состояния семян проводят при помощи перфорированных пластиковых пакетов-саше с индикаторным силикателем (Стандарты генных банков…, 2015).
При подборе культур и сортов для определенных экологических условий большое практическое значение имеет оценка устойчивости растений к неблагоприятным факторам среды. Моделирование различных стресс-факторов в лаборатории позволяет определить реакцию растений на силу их действия уже на начальных этапах онтогенеза.
Показатель засухоустойчивости различных видов растений можно рассчитать на основе изучения особенностей прорастания семян и угнетения ростовых процессов молодых растений на растворе сахарозы в чашках Петри.
Соотношение числа проростков в растворе с NaCl и контроле характеризует солеустойчивость видов и сортов растений на начальном этапе онтогенеза. В опытах с использованием вегетационных сосудов различного объема появляется возможность получения более глубоких знаний о механизме устойчивости растений к засолению. В качестве субстрата берут прокаленный песок, увлажненный до 60% полной влагоемкости, которым заполняют вегетационные сосуды из инертного материала. В зависимости от задач опыта засоление субстрата рекомендовано проводить перед посевом, а также после появления всходов и на протяжении вегетации по фазам развития. Устойчивость растений к стресс-фактору оценивают не только по числу проросших семян, но и по морфологическим и физиологическим параметрам растений.
Знание методов определения холодостойкости культурных растений актуально в условиях северных агроценозов, где нередко отмечается медленное прогревание почвы в период посева. Информацию о холодостойкости можно получить при проращивании семян в холодильных камерах при пониженных температурах по динамике и числу нормальных и аномальных проростков, а также по восстановительным процессам корневой системы после стрессового воздействия.
Методология изучения растительных организмов включает комплексное исследование в лабораторных и полевых экспериментах. В сельскохозяйственной биологии часто используют моделируемые и естественные полевые условия, позволяющие получить аргументированные результаты об эффективности и возможности внедрения в практику разрабатываемых технологий выращивания растений, получения новых форм, повышения адаптивного потенциала растений.
Во второй части учебно-методического пособия описаны некоторые аспекты планирования и проведения полевых научных экспериментов. Авторы основывались на том, что полевой опыт обеспечивает наглядность биологического разнообразия растений, делает возможным дать сравнительную оценку применяемых технологических приемов. Описание полевых исследований отражает тематику научно-исследовательской работы кафедры ботаники, биотехнологии и ландшафтной архитектуры Института биологии Тюменского государственного университета и, следовательно, является полезным при подготовке курсовых и выпускных квалификационных работ бакалавров, магистрантов и аспирантов. Одна из главных функций полевого опыта – связь теории и практики, подтверждение или отрицание научной гипотезы.
Исследователь должен понимать, что объективность полученных результатов зависит от правильности закладки опыта с учетом ряда элементов (число вариантов и их размещение, повторность, делянки, разбивка опытного участка и др.). Результативность полевого опыта в значительной мере определяется правильно выполненными учетами и наблюдениями за растениями в течение вегетационного периода. Данные лабораторного эксперимента, могут быть подтверждены или отвергнуты в естественных условиях. Для получения такой информации в пособии предложен ряд методик по определению показателей полевой всхожести семян, выживаемости растений в течение вегетационного периода, биологической устойчивости изучаемых видов и сортов. Состояние растений в период засухи можно определить путем визуальной диагностики водного дефицита, а также по водоудерживающей и водопоглощающей способности листьев.
В основе вегетационно-полевого метода оценки устойчивости растений к засолению находится создание провокационного фона с использованием NaCl. Растения изучают в вегетационных сосудах, размещенных на экспериментальном участке. Достоинство метода заключается в том, что фактор засоления субстрата четко контролируется. В то же время ответная реакция растений на воздействие стресс-фактора определяется также метеорологическими условиями (температура воздуха и почвы, количество осадков). Особенностью вегетационных сосудов является наличие второго дна, препятствующему попаданию солевого агента в окружающую среду.
Для исследования адаптивных свойств растений в качестве информативного критерия предложен показатель накопления и деградации хлорофилла в клетках листьев. Измерение содержания хлорофилла проводят несколько раз на разных этапах онтогенеза с помощью оптического счетчика SPAD 502 (Minolta Camera Co, Ltd, Токио, Япония). По сравнению со стационарными методами с использованием спектрофотометров, данная экспресс-диагностика исключает повреждение и необходимость изъятия растений из агроценоза.
Обязательные составляющие полевого опыта (фенологические и фитопатологические наблюдения, анализ элементов структуры урожая, определение зимостойкости растений, учет сорных видов растений) изложены в данном пособии.
Достоверность полученных результатом может подтвердить статистическая обработка экспериментальных данных. На конкретных примерах показаны этапы дисперсионного анализа однофакторного и многофакторного опытов. Приведена методика расчета доли влияния отдельных факторов (генотип, среда, географический пункт), а также взаимодействия этих факторов в формировании фенотипической изменчивости различных количественных признаков. Описаны показатели изменчивости количественных и качественных признаков.
При написании учебно-методического пособия использовано 35 источников научной литературы отечественных и зарубежных авторов.
МЕДАЛЬ «ЗА ВЕРНОСТЬ ТРАДИЦИЯМ ОТЕЧЕСТВЕННОГО ОБРАЗОВАНИЯ» С УДОСТОВЕРЕНИЕМ