Б.1.В.ОД.14 Биотехнология растений

Вопросы для подготовки к экзамену по дисциплине

Б.1.В.ОД.14 Биотехнология растений

 

1        Биотехнология растений как дисциплина. Особенности растительных клеток. Клеточная и генетическая инженерия.

2        История развития метода культуры клеток, тканей и органов

3        Общая схема культивирования каллусных клеток. «Привыкшая ткань». Процессы, происходящие в клетках при культивировании. Каллусная ткань. Тотипотентность. Особенности пассируемых клеточных культур.

4        Характеристика клеточных культур. Гетерогенность. Причины высокой степени изменчивости in vitro. Факторы,  влияющие на уровень и частоту изменчивости. Клеточный штамм. Миксоплоидия.

5        Характеристика штамма. Типы клеточных популяций. Причины гетерогенности популяции клеток. Стабильные популяции. Изменение плоидности в онтогенезе in vivo. Влияние фитогормонов на уровень плоидности популяции.

6        Вторичная дифференциация in vitro. Цитодифференциация каллусных тканей, возникших в ответ на поранение. Определяющие факторы индукции цитодифференцировки в каллусе. Типы морфогенеза in vitro.

7        Корнеобразование. Практическое применение. Образование стеблевых и цветочных почек. Факторы, обуславливающие тип и интенсивность процессов органогенеза при регенерации. Ярусность. Влияние количественных соотношений между фитогормонами на развитие клеток. Побегообразование и прямая регенерация. Этап укоренения.

8        Соматический эмбриогенез.

9        Факторы, определяющие тип регенерации. Фазы морфогенеза.

10    Генетика процессов регенерации. Понятие регенерации у высших растений. Внутривидовые различия способности к регенерации. Наследование качества регенерации.

11    Сомаклональная изменчивость in vitro. Изменчивость на уровне каллуса и растения-регенеранта.

12    Селекция штаммов. Физиологическая, эпигенетическая и генетическая природа сомаклональных изменений. Видовые различия по изменениям на генетическом уровне.

13    Использование маркерных признаков у растений-регенерантов для изучения изменчивости in vitro. Хромосомные и генные мутации растений-регенерантов. Факторы, влияющие на уровень сомаклональной изменчивости.

14    Механизмы сомаклональной изменчивости. Амплификация ДНК. Соматический кроссинговер и сестринские хроматидные обмены. Мобильные элементы. Изменения в характере метилирования ДНК культивируемых клеток растений. Транспозиционные взрывы. Генные мутации.

15    Гаплоидия в системах in vitro. Значение этого процесса для селекции и генетики. Способы получения гаплоидов. Метод отдаленной гибридизации.

16    Регенерация растений из неоплодотворенных половых клеток. Получение жизнеспособных фертильных дигаплоидов. Значение гаплоидии для селекции.

17    Получение гаплоидных растений в культуре пыльников. Андрогенез. Факторы андрогенеза в культуре in vitro. Получение гаплоидов через элиминацию хромосом. Получение гаплоидов через культуру неоплодотворенных семяпочек и завязей.  Гиногенез.

18    Проблемы регенерации гаплоидных растений Дигаплоидизация полученных гаплоидов. Основные способы получения гаплоидных и дигаплоидных растений-регенерантов. Теоретические аспекты и практическое значение гаплоидии

19    Построение библиотеки генов кДНК. Методы выделения РНК, основные правила работы с РНК. Построение 1й цепи кДНК, 2й цепи кДНК, фракционирование. Использование векторной системы фага Ламбда. Регуляторные элементы экспрессии фага Ламбда. Клонирование в фаге Лямбда. Интеграция и эксцизия плазмиды на примере pBluescript. Роль хелперного фага . Рестрикционный анализ.

20    Плазмиды как простейшие организмы. Роль плазмид в живой природе. Свойства плазмид Agrobacterium tumefaciens и Escherichia coli. Значение хелперных, аттенуированных плазмид для переноса и интеграции целевых генов. Конструирование  генетических кассет. Плазмиды на основе фага Ламбда.  Копийность плазмид, совместимость. Конъюгация плазмид. Использование плазмид в качестве экспрессивных векторов. Векторы для клонирования целевых генов.

21    Оптимизация экспрессии генов в гетерологичных системах.  Химерные белки, расщепление химерных белков. Белковые тельца. Включение белков в поверхностные структуры, котрансляционное гликозидирование, адресование белков, повышение их секреции. Стабилизация белков. Рост в условиях недостатка кислорода. Бактериальный гемоглобин. Интеграция чужеродной ДНК в хромосому хозяина. Метаболическая перегрузка.

22    Создание улучшенных и экономически выгодных растений с новыми полезными свойствами..Трансформация растений  Ti-плазмидой. Векторные системы на основе Ti-плазмид. Физические методы переноса генов в растительные клетки. Бомбардировка микрочастицами. Применение селективных и репортерных генов при трансформации клеток растений. Примеры экспрессии чужеродных генов в растениях.

23    Значение гербицидов в сельском хозяйстве. Природные регуляторы роста и химические средства защиты растений. Биотехнология получения трансгенных растений с признаками устойчивости к гербицидам. Экологические аспекты применения гербицидов. Молекулярные основы привыкания сорняков к гербицидам.

24    Проблема эндосимбиоза и способы преодоления внутренней инфицированности растительных объектов.

25    Создание кандидатных вакцин против особоопасных вирусных и бактериальных инфекций.   Использование генетических конструкций для переноса целевых генов, кодирующих поверхностные антигены и эпитопы возбудителей заболеваний. Мукозная иммунная система и её преимущество в иммунном ответе организма человека. Современные достижения в области создания съедобных вакцин, достоинства иммунизации с их помощью. Примеры трансгенных растений с генами, кодирующими субъединичные вакцины.

 

 

Рекомендуемая литература по дисциплине

Б.1.В.ОД.14 Биотехнология растений

 

а) основная литература

1.  Генетически модифицированные организмы и биобезопасность [Электронный ресурс] / А. П. Ермишин. - Минск : Беларуская навука, 2013. - 171 с. - Режим доступа: ЭБС "Айбукс". - Неогранич. доступ. - ISBN 978-985-08-1592-7.
2. Генетика с основами селекции [Текст] : учеб. для студ. вузов / С. Г. Инге-Вечтомов. - 2-е изд. - СПб. : Изд-во Н-Л, 2010. - 718 с. : ил. ; 22 см. - Библиогр.: с. 686-696. - ISBN 978-5-94869-105-3. (44 экз.).
3. Молекулярно-генетические и биохимические методы в современной биологии растений [Текст] : научное издание / ред.: Вл. В. Кузнецов, В. В. Кузнецов, Г. А. Романов. - М. : Бином. Лаборатория знаний, 2012. - 487 с. : ил. ; 25 см. - (Методы в биологии). - Библиогр. в конце ст. - ISBN 978-5-9963-0738-8. (2 экз.).
4. Молекулярно-генетические и биохимические методы в современной биологии растений [Электронный ресурс] : научное издание. - ЭВК. - М. : Бином. Лаборатория знаний, 2012. - (Методы в биологии). - Режим доступа: ЭЧЗ "Библиотех". - 20 доступов. - ISBN 978-5-9963-0978-8.
5. Лутова Л.А. Биотехнология высших растений. Учебник. СПб.: Изд-во С.-Петербургского университета, 2010. 239 с.

 

б) дополнительная литература

1. Большой практикум по биоинженерии и биоинформатике [Текст] : учеб.-метод. пособие : в 3 ч. / Н. Л. Белькова ; рец.: С. М. Попкова, Ю. М. Константинов ; Иркут. гос. ун-т, Биол.-почв. фак. - Иркутск : Изд-во ИГУ, 2013 - . - 20 см. - ISBN 978-5-9624-0956-6. Ч. 2 : Нуклеиновые кислоты. - 2014. - 155 с. : ил. - ISBN 978-5-9624-1184-2. (39 экз.).
2. Биохимия [Текст] : учебник / В. П. Комов, В. Н. Шведова. - 3-е изд., стер. - М. : Дрофа, 2008. - 639 с. ; 24 см. - (Высшее образование: Современный учебник). - Предм. указ.: с. 620-630. - ISBN 978-5-358-04872-0. (50 экз.).
3. Биохимия [Электронный ресурс] : учеб. для академ. бакалавриата : для студ. вузов, обуч. по направл. 655500 "Биотехнология" / В. П. Комов. - 4-е изд., испр. и доп. - ЭВК. - М. : Юрайт, 2014. - 640 с. - (Бакалавр. Академический курс). - Режим доступа: ЭЧЗ "Библиотех". - Неогранич. доступ. - ISBN 978-5-9916-3929-3.
4. Биохимия растений [Текст] : учебник / Г. -В. Хелдт ; пер. с англ. М. А. Брейгиной [и др.] ; ред.: А. М. Носов, В. В. Чуб. - М. : Бином. Лаборатория знаний, 2011. - 471 с. : ил. ; 26 см. - (Лучший зарубежный учебник). - Библиогр. в конце ст. - Указ.: с. 464-471. - Пер. изд. : Plant biochemistry / Hans-Walter Heldt. - 2005. - ISBN 978-5-94774-795-9. (3 экз.).