3202

волны плодоношения;

факторы урожайности.

V этап - утилизация использованного субстрата.

РАБОТА 9

ВЫДЕЛЕНИЕ ЧИСТОЙ КУЛЬТУРЫ ИЗ ПЛОДОВЫХ ТЕЛ ВЕШЕЫКИ, ШАМПИНЬОНА, ШИИТАКЕ

Материалы и оборудование: плодовые тела культивируемых грибов (вешенка, шампиньон, шиитаке), стерильная лабораторная посуда и инструменты, спиртовая горелка, чашки Петри с питательной средой (агаризованное 4% пивное неохмеленное сусло), этиловый спирт 96 °, спиртовая горелка, термостат, ламинар-бокс.

Объяснение. Культивирование любого гриба начинается с получения посадочного мицелия. Чтобы его вырастить, необходимо получить чистую культуру гриба - клетки одного вида гриба, выращенные на питательной среде.

Чистая культура грибов используется не только для получения посадочного мицелия. В таком виде хранят коллекции штаммов. Периодическая пересадка штаммов на свежие питательные среды позволяет сохранять культуры в течение десятилетий и использовать их по мере необходимости, как для практических, так и для научных целей.

Получают чистую культуру грибов из ткани плодовых тел (трамы). Для этого отбирают молодые неповрежденные плодовые тела; соблюдая условия

асептики, из их внутренних тканей изолируют инокулюм (фрагмент ткани) и помещают его на поверхность питательной среды. Культивируют в термостате при температуре 25 С. На 3..5 день культивирования около инокулюма начинает образовываться белый пушистый мицелий.

Ход работы. В ламинар-боксе провести поверхностную стерилизацию плодового тела гриба методом фламбирования (плодовое тело обработать спиртом и поджечь в пламени спиртовки), после чего аккуратно его разломить и из внутренних тканей изолировать инокулюм размером 0,5... 1,5 см; поместить его на поверхность питательной среды и культивировать в термостате при температуре 25 С 5.. .7 дней.

РАБОТА 10

УЧЕТ РЕЗУЛЬТАТОВ ВЫДЕЛЕНИЯ ЧИСТОЙ КУЛЬТУРЫ. РАБОТА С ЧИСТЫМИ КУЛЬТУРАМИ ГРИБОВ

Материалы и оборудование: чистые культуры грибов

(вешенка, шампиньон, шиитаке), лупы, стерильная лабораторная посуда и инструменты, спиртовая горелка, спирт, чашки Петри и пробирки с питательной средой . (агаризованное 4% пивное неохмеленное сусло), этиловый спирт 96 °, спиртовая горелка, термостат, ламинар-бокс.

Объяснение. Молодой, жизнеспособный мицелий появляется на поверхности инокулюма у разных видов грибов в разные сроки: от нескольких дней до 3...4-Х недель. Если грибная колония за это время не образуется, изменяют состав питательной среды, добавляя дрожжевой автолизат, экстракт плодовых тел выделяемых грибов, отвары коры, листьев, хвои (0,1 ...5% объема питательной среды). Если выделение проводится в жаркую погоду, инокулированные чашки Петри помещают на 1...2 дня в холодильник (при 5... 10 °С), а затем переносят в термостат (25 °С). Желательно, чтобы относительная влажность воздуха была не ниже 80%, для этого в термостат помещают сосуд с водой.

Для ускорения выделения чистой культуры кусочки инокулюма можно сначала поместить на несколько дней в стерильную влажную камеру, а затем, когда на их поверхности появится мицелий, перенести (мицелий или весь инокулюм) на питательную среду.

Различные виды и даже штаммы одного и того же вида гриба могут значительно отличаться по скорости выделения и роста; обладать различными требованиями к составу питательной среды. Изоляты, выделенные в разное время года или из плодовых тел различного возраста, а также штаммы из разных экологических и географических зон в чистой культуре могут отличаться по морфологическим признакам, скорости роста, физиологическим характеристикам.

При выделении чистой культуры базидиальных грибов на поверхности питательной среды в чашках Петри вместе с ними могут расти колонии плесневых грибов, дрожжей, бактерий, которые обычно отличаются визуально. В этом случае колонии базидиомицетов нужно последовательно пересевать в новые чашки Петри или пробирки с обязательным последующим микроскопическим контролем.

Для подавления роста бактерий рекомендуется подкислять питательную среду, доводя уровень рН до 4,5...5,0 или добавлять в среду

антибиотики (200 ед. пенициллина или 100 ед. стрептомицина на 1 мл среды). Для ингибирования роста плесневых грибов в среду можно добавлять фунгициды (фундозол или беномил из расчета 5 мг на 1 л среды).

Чистые культуры съедобных базидиальных грибов используют для наработки посевного мицелия и для хранения штамма в коллекции.

Для наработки посевного мицелия на поверхности питательной среды в чашке Петри выращивают мицелиальный газон. Работу проводят в ламинарбоксе. Инокулюм (кусочек мицелия) с помощью микробиологической иглы помещают в центр чашки и культивируют в термостате при 20 С в течение 7... 10 дней. За это время мицелий равномерно разрастается по поверхности питательной среды, достигая краев чашки.

В коллекциях чистые культуры съедобных базидиальных грибов хранят в пробирках на косо застывшей питательной среде. В ламинар-боксе инокулюм высевают в центр поверхности среды и культивируют в термостате. Когда образуется хорошо выраженная колония, пробирки переносят в холодильник. В таком виде чистые культуры грибов могут сохраняться без пересадки в течение 8...10мес.

Ход работы. Внимательно просмотреть чашки Петри с посевами. Отметить те, в которых развиваются плесневые грибы или бактерии. Отобрать чашки без посторонних микроорганизмов, отметить в них инокулюмы, у которых начал развиваться мицелий вделяемого гриба. Зарисовать внешний вид этих чашек. Определить процент выделения чистых культур.

Из образовавшихся колоний грибов отсеять мицелий для получения мицелиального газона и для хранения штамма в коллекции.

Работа 11

РАССМОТРЕНИЕ КОМПЛЕКСНОЙ ПРОГРАММЫ РАЗВИТИЯ БИОТЕХНОЛОГИИ В РОССИИ.

В «Комплексной программе развития биотехнологий на период до 2020

года» имеется 4 направления:

7.1 "Применение биотехнологий для управления лесонасаждениями"

Одним из приоритетных направлений развития лесных биотехнологий является молекулярное (ДНК) маркирование, направленное на решение следующих задач лесного хозяйства и промышленности:

-совершенствование принципов и подходов лесосеменного районирования;

-генетическая паспортизация и сертификация семян;

-мониторинг фитосанитарного состояния питомников и лесонасаждений;

контроль законности происхождения древесины.

Таким образом, комплекс мероприятий направлен на разработку и ускорение распространения передовых технологий, а также широкое применение биотехнологий в целях повышения эффективности управления лесонасаждениями.

7.2 "Применение биотехнологий для сохранения и воспроизводства лесных генетических ресурсов"

Современные методы лесной биотехнологии позволят эффективно проводить мониторинг состояния ресурсов, сохранять и воспроизводить лесные генетические ресурсы. К таким биотехнологиям относятся следующие:

-создание банков in vitro редких и исчезающих видов лесных растений;

-клональное микроразмножение редких и исчезающих видов лесных древесных и травянистых растений для создания резерватов;

-мониторинг состояния лесных генетических ресурсов с применением методов анализа ДНК;

- оценка генетического разнообразия лесных насаждений с использованием методов анализа ДНК.

7.3 "Создание биотехнологических форм деревьев с заданными признаками"

Экономическая эффективность лесонасаждений (лесных плантаций в частности) в первую очередь зависит от продуктивности и устойчивости к биотическим и абиотическим факторам среды используемых лесных пород.

В свою очередь эти характеристики зависят от генетической ценности и качества посадочного материала. Необходимо развивать биотехнологии,

направленные на создание новых форм лесных пород с заданными признаками. К таким биотехнологиям относятся следующие:

-селекция основных лесообразующих пород на основе ДНК маркирования для выведения новых гибридных и сортовых форм;

-создание биотехнологических форм деревьев с заданными признаками,

например, с пониженным содержанием лигнинов, устойчивостью к гербицидам;

- клональное микроразмножение генетически ценных форм деревьев с целью быстрого выведения на рынок новейших селекционных достижений и повышения качества посадочного материала.

Биотехнологические формы деревьев являются сырьевой базой современной лесоперерабатывающей промышленности. Значительная часть расходов в процессе переработки древесины приходится на отделение древесной целлюлозы от лигнина, который представляет собой вещество,

связывающее волокна древесины. При этом используются едкие щелочные растворы, высокие температуры и давление. Использование древесины,

содержащей меньше лигнина и больше целлюлозы, существенно повышает конкурентоспособность лесоперерабатывающей промышленности.

Быстрорастущие деревья являются также одним из эффективных способов борьбы с изменением климата в качестве поглотителей углекислого газа. Другим направлением использования быстрорастущего леса является его использование в качестве сырья для биотоплива.

7.4 "Биологические средства защиты леса"

Применение средств химии губительно сказывается на биоразнообразии лесных сообществ, а отсутствие работ по созданию и производству новых биологических средств защиты (включая микробиологические и энтомофаги) не позволяет сдерживать распространение в лесах новых опасных вредителей и фитопатогенов фитофагов, что негативно влияет на пожарную безопасность в лесах и приводит к значительным социально-экономическим ущербам от пожаров.

Комплекс мероприятий направлен на изыскание биотехнологических средств защиты, перспективных для использования в защите леса и разработку на их основе технологий получения и применения экологически безопасных средств защиты леса от вредных организмов. Реализация указанного комплекса мероприятий позволит восполнить отсутствие биологических средств для защиты леса в стране и будет содействовать созданию в России их малотоннажных производств.

СПИСОК ВОПРОСОВ

ДЛЯ КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ

РАЗДЕЛ I. КЛЕТОЧНАЯ И ТКАНЕВАЯ БИОТЕХНОЛОГИЯ

РАСТЕНИЙ

1.Назовите предмет изучения, цели и задачи биотехнологии; определите

ееструктуру и связь с производственными отраслями. Назовите основные направления биоинженерии.

2.Расскажите о методе культуры изолированных клеток, тканей и органов растений, какие свойства растительной ткани лежат в основе этого метода? Перечислите возможные пути его использования в лесном хозяйстве.

3.Перечислите основные этапы в истории развития метода культуры изолированных клеток, тканей и органов растений. Назовите наиболее значимые открытия и достижения каждого из них.

4.Когда и кем были начаты работы по культуре тканей древесных

изолированных клеток, органов и тканей растений, дайте характеристику каждому направлению.

6.Перечислите теоретические и практические аспекты метода культуры изолированных клеток, тканей и органов растений.

7.Каковы преимущества использования метода культуры изолированных клеток, органов и тканей растений?

8.В чем состоит специфика работы в биотехнологической лаборатории? Каким образом обеспечивается стерильность помещений, лабораторной посуды, питательных сред?

9.Перечислите основные этапы процесса культивирования растительной ткани, охарактеризуйте каждый из них.

10.Что такое регуляторы роста растений? Приведите их классификацию, назовите регуляторы роста, используемые при работе с культурами ткани.

11.Назовите основные компоненты питательных сред для культивирования растительных тканей. Расскажите о способах, позволяющих оптимизировать приготовление питательных сред.

12.Перечислите условия, необходимые для культивирования растительных тканей.

13.Перечислите основные типы тканевых культур, укажите, для чего они используются.

14.Что такое каллусная ткань? Что лежит в основе превращения дифференцированной ткани в недифференцированную? Какие гормоны являются индукторами дедифференцировки?

15.Изобразите графически фазы ростового цикла культивируемой каллусной ткани; дайте характеристику каждой фазе, обоснуйте необходимость субкультивирования каллусных тканей.

растений этим методом, укажите гормональный состав питательной среды при каждом пассаже.

31. Расскажите о размножении растений методом индукции возникновения адвентивных почек непосредственно тканями экспланта. Нарисуйте схему размножения растений этим методом, укажите гормональный состав питательной среды при каждом пассаже.

32. Расскажите о размножении растений методом соматического эмбриогенеза. Нарисуйте схему размножения растений этим методом, укажите гормональный состав питательной среды при каждом пассаже, назовите стадии развития соматических зародышей.

33.Расскажите о размножении растений методом дифференциация адвентивных почек в каллусной ткани. Нарисуйте схему размножения растений этим методом, укажите гормональный состав питательной среды при каждом пассаже.

34.Назовите основные этапы клонального микроразмножения растений,

(генотип, род, сорт) и физиологические факторы (возраст экспланта, сезон изоляции, размер, расположение изолированных почек на побеге исходного растения).

36. Как влияет на успех клонального микроразмножения состав питательной среды (гормональный и минеральный компоненты, источники углеродного питания, биологически активные вещества).

37. Какие физические факторы влияют на успех клонального микроразмножения ?

38.Расскажите о способах оздоровления посадочного материала от вирусов с помощью культуры in vitro. Какие ткани используются в этом случае и почему?

39.Что такое реювенилизация? Расскажите о е значении и способах ее проведения in vivo и iv vitro.

40.Перечислите биотехнологические приемы, используемые в селекции как вспомогательные и как самостоятельные методы, дайте их краткую характеристику.

41.Что такое андрогенез в культуре in vitro, какими путями он может быть

42.Что такое гиногенез в культуре in vitro, какими путями он может быть осуществлен? Назовите особенности растений, регенерированных этим способом.

43.Что такое партеногенез в культуре in vitro? Назовите особенности растений, регенерированных этим способом.

45.Расскажите о размножении отдаленных гибридов с использованием методов клеточной инженерии. Нарисуйте схему размножения гибридной ткани с помощью клеточных технологий.

46.Что такое генофонд? Расскажите о его значении для селекционного процесса. Как происходит формирование единого генофонда популяции? Назовите факторы, контролирующие и определяющие этот процесс.

47.Дайте краткую характеристику методам сохранения генофонда в местах естественного обитания популяций на основе традиционных приемов

ив лабораторных условиях с применением биологических технологий.

48.Что представляют собой живые коллекции? Расскажите об особенностях хранения биологического материала этим способом. Какие условия должны обязательно соблюдаться при сохранении генетического фонда с использованием метода культуры тканей?

49.Что такое криобиология, для чего она используется?

50.Расскажите о механизме замораживания и оттаивания клеток, применяемого в криобиологии. Для каких тканей разработаны и применяются методы замораживания? Укажите области применения этого метода.

52.Какие факторы, влияют на сомаклональную изменчивость? Расскажите

ополучении генетически измененных форм растений с помощью мутагенеза in vitro, укажите основные этапы этого процесса. Для чего используют сомаклональные варианты?

53. Что такое клеточная селекция? Назовите основные направления клеточной селекции, объекты ее исследований, укажите основной принцип построения экспериментов по клеточной селекции.

устойчивость к грибным болезням.

56.Что такое культура изолированных протопластов? Расскажите о способах их получения и особенностях культивирования.

57.Нарисуйте и объясните схему выделения протопластов и регенерации из них растений.

58.Что вам известно о соматической гибридизации? Назовите особенности соматических гибридов и цибридов, укажите в чем их отличия.

59.Расскажите о теоретическом и практическом значении соматической гибридизации.