Материал: 4808

2

УДК 630*165.6

Сиволапов, А. И. Лесная генетика и селекция [Текст] : методические указания к лабораторным работам для студентов по направлению подготовки 250700 – Ландшафтная архитектура [Текст] / А. И. Сиволапов, И. Ю. Исаков, Е. В. Клещева ; М-во образования и науки РФ, ФГБОУ ВПО «ВГЛТА». – Воронеж, 2013. – 48 с.

Печатается по решению учебно-методического совета ФГБОУ ВПО «ВГЛТА» (протокол № 3 от 28 декабря 2012 г.)

Рецензент канд. с.-х. наук, ст. науч. сотр. НИИЛГиС В.А. Кострикин

Ответственный редактор канд. с.-х. наук, проф. А.И. Сиволапов

Алексей Иванович Сиволапов Игорь Юрьевич Исаков Елена Васильевна Клещева

ЛЕСНАЯ ГЕНЕТИКА И СЕЛЕКЦИЯ Методические указания к лабораторным работам для студентов по направлению подготовки 250700 – Ландшафтная архитектура

Редактор А.С. Люлина

Подписано в печать 11.06.2013. Формат 60х90 /16. Объем 3,0 п. л. Усл. печ. л. 3,0. Уч.-изд. л. 3,62. Тираж 80 экз. Заказ

ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия» РИО ФГБОУ ВПО «ВГЛТА». 394087, г. Воронеж, ул. Тимирязева, 8 Отпечатано в УОП ФГБОУ ВПО «ВГЛТА»

394087, г. Воронеж, ул. Докучаева, 10

3

ВВЕДЕНИЕ

Лесная генетика и селекция – один из наиболее молодых, но быстро развивающихся направлений общей генетики и селекции растений. Еѐ значение как способа радикального повышения качества и продуктивности деревьев и кустарников в садово-парковом строительстве в настоящее время получило всеобщее признание. Во всех странах мира, где ведется организованное на достижениях науки лесное хозяйство, все шире применяются на практике основанные на законах генетики методы лесной селекции.

Перевод на селекционную основу всех хозяйственных мероприятий: семеноводства, лесных культур, декоративного озеленения, рубок промежуточного и главного пользования – приведет к повышению производительности, устойчивости и качественной структуры новых лесов. За последние годы в этом направлении много сделано: разработаны теоретические принципы перевода лесного хозяйства на селекционную основу, накоплен практический опыт создания селекционносеменоводческой базы; в регионах Российской Федерации проектируют селекционно-семеноводческие комплексы.

Лесным Кодексом Российской Федерации, принятым Государственной Думой и введенным в январе 2006 года, установлено, что для осуществления рационального использования, охраны и защиты лесного фонда и воспроизводства лесов разрабатываются государственные программы устойчивого лесопользования, означающие непрерывное пользование лесом и сохранение биоразнообразия.

Для успешного решения этой задачи важное место имеет внедрение в лесоводство методов селекции. Для улучшения лесных пород на основе селекции возможны два основных пути: 1. Отбор и использование для разведения стихийно возникших в природе ценных форм. 2. Получение новых ценных форм экспериментальным путем (методами гибридизации, мутагенеза, полиплоидии и др.) и их использование.

В лесной селекции, самой молодой, интенсивно развивающейся отрасли лесоводства, первый путь имеет в настоящее время основное значение для практики и массового применения селекции в лесном хозяйстве. Гибридизация на гетерозис – это основное направление получения новых форм искусственным путем.

Селекция декоративных древесных растений изучает закономерности роста и развития, наследственности и изменчивости древесных растений в озеленительных посадках.

Основной целью данного методического руководства является: уяснить законы генетики, особенности селекционного процесса и решать сложные вопросы аналитической и синтетической селекции, сортоведения и системы размножения древесных и кустарниковых растений для декоративного строительства.

4

РАБОТА 1. Цитологические основы наследственности. Митоз. Изучение кариотипа древесных растений. Мейоз.

Ведущая роль в явлениях наследственности принадлежит ядру. Составными компонентами ядра являются хромосомы, в состав которых входит дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК). Молекулы ДНК несут наследственную информацию. В каждой соматической (вегетативной) клетке живого организма наблюдается определенный набор хромосом, который носит название кариотипа. Кариотип – это совокупность хромосом соматических клеток организма, типичная для данного вида растений и животных, характеризующаяся числом хромосом, их величиной, формой и другими морфологическими особенностями. Гомологические хромосомы – парные, соответствующие, полученные при оплодотворении хромосомы, нормально конъюгирующие между собой в мейозе.

Задача данной работы состоит в том, чтобы познакомить студентов с вопросами передачи наследственности при вегетативном размножении, т.е. при митозе.

Митоз

Задание 1. Внимательно рассмотреть клетки корешков сосны, лиственницы и листьев тополя на препаратах, используя световой микроскоп. Зарисовать фазы: интерфазу, профазу, метафазу, анафазу и телофазу. Особое внимание обратить на морфологию хромосомы.

Материал и оборудование:

1.Постоянные или полупостоянные препараты митоза (кариокинеза) тополя, лиственницы или сосны.

2.Микроскоп.

3.Салфетка.

Пояснения к заданию. Митоз является основным способом

размножения соматических клеток. В процессе митоза происходит сначала удвоение, а затем точное распределение наследственного материала, содержащегося в хромосомах, между вновь возникающими клетками. В результате митоза из одной материнской клетки образуются две дочерние. Ядро каждой дочерней клетки имеет, как правило, такой же набор хромосом, какой был в исходной материнской клетке. Между двумя митотическими делениями клетка растет, функционирует, подготавливаясь к последующему митозу. Это состояние клетки называется интерфазой. В это время хромосомы сильно деспирализованы и не выявляются при помощи окраски. Ядро имеет мелкозернистую структуру. Центральный момент, который характеризует эту фазу – редупликация ДНК (удвоение молекулы ДНК). Двойная цепь ее сначала разделяется на две, и на каждой из них

5

достраиваются новые комплементарные дочерние цепи нуклеотидов под действием фермента ДНК-полимеразы.

Профаза. Различают раннюю и позднюю профазу. На ранней профазе в ядре клетки появляются нити хроматинового вещества. В поздней профазе усиливается спирализация хроматиновых нитей, происходит исчезновение ядрышек и ядерной оболочки. Каждая хромосома, состоящая из двух хроматид, спирально скрученных и соединенных центромерой, четко проявляется.

Метафаза. Хромосомы концентрируются в центре клетки и располагаются в одной плоскости. Центромера каждой хромосомы, скрепляющая обе хроматиды, располагается строго в плоскости экватора клетки, а плечи хромосом бывают вытянуты более или менее параллельно нитям веретена. В метафазе хорошо выявляется число, форма и строение хромосом.

Анафаза. Начинается деление центромер всех хромосом. После деления центромер сестринские хроматиды каждой хромосомы отталкиваются друг от друга и расходятся к противоположным полюсам клетки. Эта фаза протекает быстро.

Телофаза. Дочерние хромосомы деспирализуются и утрачивают видимую индивидуальность. Образуется оболочка ядра, затем восстанавливается и ядрышко. На этом завершается кариокинез, затем наступает цитокинез (деление цитоплазмы). Цитокинез начинается с того, что в экваториальной части материнской клетки утолщаются нити веретена и между ними образуется клеточная перегородка. В результате митотического деления соматической клетки в меристеме образуются из материнской две дочерние клетки, в которых происходит точное и равное распределение наследственного материала (рис. 1.).

Значение митоза: митоз поддерживает вегетативное размножение растений, при этом наследственные признаки передаются полностью от материнского растения его потомству.

Выполнение задания. На световом микроскопе изучить все фазы митоза. Объекты: митоз в меристеме листьев тополя, корешках сосны и др. Сделать подсчет хромосом на 2-3 метафазных пластинках. Зарисовать все фазы митоза.

Демонстрация слайдов: митоз у диплоидного и миксоплоидного (триплоидного) тополя сереющего. Просмотр микрофотографий: митоз у сосны обыкновенной, дугласии, тополя сереющего.