Специальная часть
1.1. Краткая характеристика культуры, исходного материала
В разделе обосновывается выбор культуры, кратко дается систематическое положение, декоративные и хозяйственные особенности, перспективы использования. Отмечают основные направления и достижения в селекции данной культуры.
Подробно описывается исходный материал: семейство, род, вид, подвид, разновидность, форма или сорт. Приводится садовая классификация культуры, характерные признаки, достоинства, недостатки представителей каждого садового класса или группы. Характеристистику садовых классов необходимо дополнить рисунками. Указываются сорта, представляющие данный садовый класс или садовую группу. Перечисляются применяемые методы селекции. Дается обоснование выбранного метода.
Для выбранной культуры может быть избран любой, наиболее приемлемый и перспективный метод: гибридизация (А), мутагенез (Б), полиплоидия (В), культура тканей (Г).
Для выбранного метода, далее, разрабатывается технология этого процесса применительно к избранной культуре и методу селекции (А, Б, С, Д).
1.2. Технология создания сорта
На выбор: вариант А. Технология создания сорта методом гибридизации.
1.2.1. Постановка задачи. Направления селекции.
1.2.2. Подбор пар для скрещивания. Дается подробная характеристика признаков, особенностей скрещиваемых растений, характер наследуемости признаков и ожидаемые результаты.
1.2.3. Выбор системы скрещиваний (обоснование).
1.2.4. Скрещивание. Дается описание подготовки растений к скрещиванию в зависимости от особенностей исходных видов (подбор почв, обработка почвы и создание оптимальных условий для роста: рыхление, мульчирование, внесение органо-минеральных удобрений, оптимальные сроки посадки, качество посадочного материала).
Подготовка цветков к скрещиванию; в зависимости от строения цветков и срока цветения описываются приемы кастрации, изоляции цветков, сроки и условия заготовки и хранения пыльцы. При необходимости разрабатываются методы преодоления нескрещиваемости применительно к исходным видам. Приводится рисунок цветка с указанием органов размножения (рисунок 1)
Рисунок 1. Строение цветка рододендрона. a) материнское растение; б) отцовское растение
1- рыльце пестика; 2 - столбик пестика, 3 - пыльник; 4 - тычиночная нить; 5 – околоцветник; 6 - чашечка; 7 – цветоножка; 8 – завязь; 9 – формирующийся плод
1.2.5. Получение гибридных семян, хранение, посев, уход за посевами.
Определяются сроки заготовки плодов, семян, их очистка, подготовка к хранению, сроки и условия хранения. Предпосевная обработка семян. Выбор места под посевы, обработка почвы, подготовка субстратов, внесение удобрений. Сроки посева, схемы посевов, способы заделки семян. Уходы за посевами: полив, прополки, подкормки. При необходимости обосновывается метод выращивания зародышей в культуре «in vitro», подбираются среды, условия, сроки изоляции тканей, зародышей, их выращивание in vitro.
1.2.6. Отбор гибридов, оценка, создание популяций, клонов. Следует определить наиболее важные этапы отбора: стадии всходов (отбор на невосприимчивость – иммунитет к болезням, на заморозко- и зимостойкость, засухоустойчивость, чувствительность к другим факторам среды, характерная для данного вида), отбор по признакам, определенным задачей и направлением гибридизации (определяются периоды цветения, вегетации, зимовки и т.д.). Характеризуются признаки гибридов: окраска цветков, семядолей, лепестков, характер цветков (простые махровые), размеры цветков и соцветий, число цветков в соцветии, продолжительность цветения и т.д.
В зависимости от особенностей размножения (семенной, вегетативный) разрабатывается схема сортоиспытания (отбора). (дать схемы). Проводят схему отбора и оценку полученных гибридов при отборе.
Вариант Б. Технология создания сорта методом мутагенеза.
1.2.1. Постановка задачи.
1.2.2. Выбор способа мутационной селекции. Применительно к избранной культуре обосновывается химический или физический способ мутагенеза, приводятся примеры наиболее успешных результатов.
1.2.3. Обоснование выбора мутагенных факторов.
1.2.4. Обоснование выбора растительного материала (семена, цветки, пыльца, черенки, луковицы и др.)
1.2.5. Изучение чувствительности растений к избранному мутагенному фактору. Определяются дозы мутагена, экспозиции обработки, возможные варианты, приводится обоснование на примерах имеющегося опыта. На основании изучения чувствительности культуры определяется для химического мутагена - концентрация раствора и среда (температура, влажность, освещенность). Для физического мутагена устанавливают дозы облучения, экспозиции.
1.2.6. Техника безопасности при работе с мутагенами.
1.2.7. Испытание, расхимеривание мутантов.
После обработки мутагенами растительный материал проходит подготовку к посеву или посадке. Необходимо отметить некоторые специфические моменты (отмыв материала после химических мутагенов, стратификацию, укладку чешуек, черенков в специальные проращиватели). Проводится подготовка соответствующих субстратов, режимов влажности и температуры для выращивания мутантов. Ведется наблюдение: отмечается характер отклонений в размерах, в окраске семядолей, форме и окраске листьев, типах ветвления, по высоте, а у цветущих (однолетних) – по форме цветков, размеру, окраске лепестков, форме края лепестка, и другим значимым признакам.
Для вегетативно размножаемых растений (черенков, луковиц, чешуек луковиц) проводится расхимеривание. Выбор способа расхимеривания зависит от исходного обрабатываемого материала, поэтому необходимо выбрать способ, его обосновать, дать схематическое изображение этого процесса.
1.2.8. Отбор, браковка мутантов. Отбор мутантов у однолетних растений проводится по заданным признакам на всех этапах развития сеянца, путем сравнивания появляющихся признаков со стандартом. Выбраковываются растения, утратившие устойчивость на ранних стадиях развития, растения с признаками, ухудшающими сорт и растения, не имеющие ни одного признака, превосходящего исходный сорт. Растения, получившие заданный, или любой другой перспективный для селекции признак, отбирается даже в том случае, если наряду с положительными, возникли нежелательные мутации.
1.2.9. Вовлечение мутантов в дальнейший селекционный процесс. Мутанты, у которых наряду с положительными возникли отрицательные мутации, используют для гибридизации, повторного мутагенеза или полиплоидии.
Вариант В. Технология создания сорта методом полиплоидии
1.2.1. Постановка задачи.
1.2.2. Выбор и обоснование получения полиплоида.
1.2.3. Подбор растительного материала. Обоснование выбора вида, сорта, его плоидности. Выбор исходного материала: семена, черенки, чешуйки, луковицы, пыльца и т.д. Подготовка растений и его частей к обработке.
1.2.4. Получение полиплоидов.
а) Обработка соматических клеток (семян, черенков, чешуек и др.) колхицином, аценафтеном, этиленимином и др. растворами. Определение концентрации растворов, экспозиции обработки.
б) Скрещивание растений разной степени плоидности (2n x 4n; 4n x 4n; 2n x 6n и т.д.). Обоснование выбора видов, сортов; характеристика их признаков, схемы ожидаемых результатов скрещиваний.
1.2.5. Выращивание полиплоидных растений. Обработка растений после колхицинирования. Укладка семян, чешуек, луковиц для размножения в контейнеры. Подготовка субстратов для выращивания, техника посадки, поливов, освещенность, подкормки.
1.2.6. Отбор, браковка полиплоидов. Обосновывается отбор по морфологическим признакам (размерам листьев, толщине, окраске, толщине стебля, высоте растения, интенсивности окраски цветков на цветоносе и другим признакам).
1.2.7. Размножение и клоновый отбор полученных форм (выбор и обоснование способа (черенками, чешуйками луковиц, культурой тканей и т.д.). Оценка клонов по селекционным признакам (схемы испытания клонов). Рекомендации по выбору способа размножения полученной формы.
Вариант Д. Технология создания сорта методом культуры тканей.
1.2.1. Постановка задачи.
1.2.2. Организация работы.
а) Подготовка лаборатории и оборудования. Работа по культуре тканей требует стерильности помещений, питательной среды, инструментов, посуды, самих тканей. Поэтому следует обосновать необходимость подготовки помещений – лабораторий и оборудования для следующих операций: приготовления, стерилизации, хранения питательных сред; мытья и стерилизации используемой посуды и оборудования; изоляции и пересадки тканей в асептических условиях; выращивания культур в термостатических условиях; биохимического анализа материала, количественного учета результатов.
б) Стерилизация. Все работы по культуре тканей должны осуществляться в условиях максимальной стерилизации; поэтому необходимо обеспечить условия для всех операций подготовки, стерилизации среды, тканей, помещений, изоляции и пересадки тканей. Описываются способы, оборудование для стерилизации всех помещений лаборатории, посуды и инструментов, питательных средств, растительного материала.
в) Питание культуры тканей. В настоящее время разработано много питательных сред. Но любая питательная среда для выращивания культуры изолированной растительной ткани должна включать большие группы веществ: минеральные соли (макро- и микроэлементы), углеводы, витамины, аминокислоты, стимуляторы роста, агар, воду. Для каждого конкретного случая подбирается среда, специфическая для данного вида растения или группы тканей. Далее описывается порядок приготовления питательной среды. Он может состоять из следующих этапов: приготовление агара, раствора минеральных солей, сахара, микроэлементов, витаминов и других способов стерилизации; фильтрация растворов; заполнение средой культуральных сосудов (колб, пробирок). Приготовление их к автоклавированию.
г) Способы изолирования растительных тканей. Растительные ткани для культуры in vitro могут быть различные: прокамбиальные ткани стебля, ткани завязи, первичные меристемы корня и стебля, сосудистая паренхима корнеплодов и клубней, а также пыльцы.
В курсовой работе обосновывается выбор растительной ткани, способ изолирования ткани из растения, способ стерилизации материала, выращивания изолированных тканей, обосновывается режим выращивания (температурный, условия освещения, влажности).
1.2.3. Оценка результатов. Оценивается процесс каллюсобразования, процесс органогенеза, дифференциации и образования органов растений.
1.2.4. Размножение, отбор полученных растений в культуре тканей. Подготовка, стерилизация посуды, выбор питательной среды, стерилизация среды. Заполнение питательной средой пробирок, стерилизация растительного материала, пересадка зародышей, каллюсов на питательные среды, режим и сроки выращивания на питательной среде, пересадка растений в почву: подготовка субстрата, пересадка на субстрат, система поливов, подкормок. Отбор по селекционным признакам.