Kursa kods LauZ3022

Kredītpunkti 4

Ģenētika un dārzaugu selekcija

Zinātnes nozareLauksaimniecības un zivsaimniecības zinātnes, mežzinātne

Zinātnes apakšnozareLaukkopība

Kopējais stundu skaits kursā160

Lekciju stundu skaits32

Laboratorijas darbu stundu skaits32

Studenta patstāvīgā darba stundu skaits96

Kursa apstiprinājuma datums28.10.2011

Atbildīgā struktūrvienībaAugsnes un augu zinātņu institūts

Kursa izstrādātāji

author vieslekt.

Alise Klūga

Mg. biol.

author viesdoc.

Kaspars Kampuss

Dr. agr.

Kursa anotācija

Ģenētika un tās galvenās likumsakarības, augu iedzimtība un mainība, kā arī selekcijas teorētiskie jautājumi un metodes, piem., hibridizācija, mutaģenēze, poliploidija, heteroze, izlase, dārzaugu ģenētisko resursu izmantošanas iespējas, pazīmju dominēšana un iedzimšana pēcnācējos, jaunu šķirņu veidošanas likumības.
Laboratorijas darbos studenti iegūst padziļinātu izpratni par iedzimtību un mainību, selekcijas metodēm un praktiskas iemaņas pamata ģenētisko analīžu veikšanā.

Kursa rezultāti un to vērtēšana

1. Pārzina šūnas organoīdus un to galvenās funkcijas, kā arī ģenētisko nozīmi; hromosomu uzbūvi un nozīmi ģenētikā. Studenti izprot šūnu dalīšanos – mitozi un mejozi; pārzina šo divu šūnu dalīšanās veidu nozīmi; ir zināšanas par katru no abu šūnu dalīšanās veidu fāzēm, prot identificēt šūnu dalīšanās fāzes – 1. kontroldarbs, eseja.
2. Pārzina hibridizācijas teorijas pamatprincipus, prot risināt hibridizācijas uzdevumus (monohibrīdā, dihibrīdā krustošana – pilnīgas un nepilnas dominēšanas gadījumos). Studenti izprot hibrīdu analīzes teorijas pamatus – 2. kontroldarbs.
3. Izprot DNS un RNS uzbūvi, ģenētisko nozīmi, sintēzes un transkripcijas procesus. Pamatzināšanas par gēnu un to ekspresiju. Izpratne par modernās selekcijas metodēm, ģenētisko marķieru nozīmi selekcijā – 3. kontroldarbs, prezentācija (seminārs).
4. Prot veikt pamata ģenētiskās analīzes un novērtēt selekcijas rezultātus– laboratorijas darbi.

5. Ir kompetents patstāvīgi studēt un apkopot informāciju, sagatavot prezentācijas, kā arī pamatot savus lēmumus un argumentēt viedokli – patstāvīgais darbs.

Kursa saturs(kalendārs)

1. Genētikas un selekcijas vēsturiskā attīstība, uzdevumi un nozīme mūsdienās.
2. Ģenētikas jēdziens, galvenie pētījumu virzieni.
3. Iedzimtības citoloģiskie pamati. Mitoze un mejoze.
1. kontroldarbs.
4. Mendeļa iedzimtības likumi: alēlisko gēnu mijiedarbība (mono, dihibrīdiskā krustošana).
5. Mendeļa iedzimtības likumi: nealēlisko gēnu mijiedarbība (komplementaritāte, epistāze).
2. kontroldarbs
6. Iedzimtības molekulārie pamati. DNS struktūra, replikācija, RNS biosintēze un veidi. Proteīnu biosintēze. Ģenētiskais kods. Gēnu ekspresija
7. Organismu iedzimstošā un neiedzimstošā mainība.
8. Mutāciju klasifikācija. Gēnu, hromosomu, genoma mutācijas, to raksturojums. Attālā hibridizācija.
3. kontroldarbs
9. Populāciju ģenētikas pamati
10. Jēdziens par selekciju. Selekcijas galvenie etapi. Selekcijas procesa organizācija; Šķirņu klasifikācija un raksturojums.
11. Izejmateriāla nozīme augu selekcijā. Augu ģenētiskie resursi.
12. Pašsaputes, populāciju un hibrīdo šķirņu veidošanas shēmas.
13. Nehromosomālā iedzimtība. Inbrīdings un heteroze.
14.Šķirņu reģistrācija: SĪN, AVS tests.
15. Fenotipisko, bioķīmisko, DNS marķieru izmantošana augu selekcijā.
16. Selekcija uz dažādām pazīmēm: abiotiskajiem, biotiskajiem faktoriem.
17. Selekcija, izmantojot modernās biotehnoloģijas metodes: in vitro, ĢMO, CRSPR-Cas9 u.c.
4. kontroldarbs
Seminārs par patstāvīgo darbu – prezentācijas par augu genoma editēšanas metodēm.

Laboratorijas darbu tematika:
• Šūnas organoīdi, šūnas ģenētiskais materiāls, šūnu dalīšanās (darba lapas);
• Mitoze -darbs ar pastāvīgajiem preparātiem (mitozes stadiju atpazīšana, noteikšana), mitozes preparātu sagatavošanas uzsākšana, izmantojot sīpola saknītes.
• Mitoze - mitozes preparātu sagatavošana, mitozes stadiju identificēšana, mitotiskās aktivitātes noteikšanas;
• Mejoze - pastāvīgo preparātu apskatīšana, mejozes fāžu identificēšana;
• Selekcija - Mendeļa skaldīšanās likumi, monohibrīdās, dihibrīdās un polihibrīdās krustošanas uzdevumu risināšana.
• Iedzimtības likumi - uzdevumu risināšana: nepilnā dominēšana (epistāze, komplimentaritāte).
• Iedzimtības likumi - uzdevumu risināšana: F2 hibrīdu analīze.
• Kontroldarbs par iedzimtības likumiem, selekcijas teorētiskajiem pamatiem, uzdevumu risināšana.
• DNS izdalīšana - metodes pārskats, protokola sastādīšana, iemaņas ar molekulārās laboratorijas iekārtām.
• DNS izdalīšana no dažādu augu lapām; izdalītā DNS kvalitātes un kvantitātes noteikšana (spektrofotometrija, elektroforēze);

• Sekvencēšanas rezultātu apstrāde un sekvenču analīze, identifikācija, izmantojot brīvpieejas datubāzes.

Prasības kredītpunktu iegūšanai

Eksāmens.

Pie eksāmena tiek pielaisti studenti, kas ieguvuši sekmīgu vērtējumu kontroldarbos, ir izstrādāti un ieskaitīti laboratorijas darbi un sekmīgi prezentēts patstāvīgais darbs.

Studējošo patstāvīgo darbu organizācijas un uzdevumu raksturojums

1. Eseja par šūnas dalīšanos|, mitozes un mejozes principa aprakstīšana un salīdzināšana, nozīme organismu augšanā, attīstībā, izdzīvošanā, vairošanās procesā un evolūcijā. Apjoms - 1-2 lpp., izmantojamā literatūra - vismaz 3 literatūras avoti, var izmantot mācību literatūru.

2. Prezentāciju sagatavošana par dažādām auga genoma editēšanā izmantotajām modernās selekcijas metodēm (ģenētiskā modifikācija, cinka-pirkstu nukleāzes, CRISPR-Cas9, mutāciju selekcija, TILLING, TALLEN u.c.). Prezentācija 10-15min gara; var tikt ievietoti nelieli videomateriāli; izmantot vismaz 3 dažādus literatūras avotus, vismaz viens - zinātniskā literatūra; var izmantot mācību materiālus un interneta resursus. Prezentācijas mērķis ir iepazīties padziļināti ar vienu no modernās selekcijas metodēm – izprast metodes pamatprincipus, to pielietošanu, kā arī iepazīstināt citus kursa biedrus ar šo selekcijas metodi.

Studiju rezultātu vērtēšanas kritēriji

Eksāmena gala vērtējums ir atzīme no eksāmena vērtējuma (70 %) un semestra laikā rakstītajiem kontroldarbiem un patstāvīgo darbu (esejas un prezentācijas) atzīmes (30%).
Iespējams iegūt akumulējošo eksāmena vērtējumu kā aritmētisko vidējo atzīmi no semestra laikā rakstītajiem kontroldarbiem un individuālā darba atzīmes, ja to vērtējums ir ne zemāks par 7.

Laboratorijas, praktisko un individuālā darba uzdevumu novērtē saskaņā ar laboratorijas, praktiskā un individuālā darba uzdevumā noteikto vērtēšanas kārtību.

Pamatliteratūra

1. Misiņa M., Loža V. Ģenētika ar selekcijas pamatiem. Rīga, 1991. 397 lpp.
2. Raipulis J. Ģenētikas pamati. Rīga: RaKa, 2002. 250 lpp.
3. Āboliņš M. Ģenētikas praktikums. Jelgava: LLU. 1997. 225 lpp.

4. Fruit Breeding. Vol. I: Tree and Tropical Fruit. Ed. by J. Janic and J. Moore. New York etc. : John Wiley and Sons, 1996. 616 p.

Papildliteratūra

1. Brown J., Caligari P. An Introduction to Plant Breeding. Oxford: Blackwell Publishing. 2009. 209 p
2.Plant Breeding. J.Brown., P.Caligari, H.Campos. Wiley Blackwell, 2014. 278 p.
3.Fruit Breeding. Vol. I: Tree and Tropical Fruit. Ed. by J. Janic and J. Moore. New York etc.: John Wiley and Sons, 1996. 616 p.
4.Plant Biotechnology and Genetics. C. Neal Stewart Jr., Wiley. 2008.
Pieejams LLU FB abonētajā datubāzē eBook Academic Collection (EBSCOhost) http://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&db=e000xww&AN=233078&site=ehost-live&ebv=EB&ppid=pp_C1

5.Biotechnology. Applying the Genetic Revolution. David P. Clark, Nanette J. Pazdernik. Elsevier, 2009.

Periodika un citi informācijas avoti

1. Acta Horticulturae ISSN 0567-7572.

2. Plant Breeding. Published by John Wiley and Sons. ISSN (printed): 0179-9541. ISSN (electronic): 1439-0523. 2. Euphytica Published by Springer. ISSN (printed): 0014-2336. ISSN (electronic): 1573-5060. Pieejams LLU FB abonētajā datubāze SpringerLink http://www.springerlink.com/content/0014-2336/

Piezīmes

Nozares profesionālās specializācijas kurss profesionālās bakalaura studiju programmas "Lauksaimniecība", kvalifikācija agronoms ar specializāciju dārzkopībā.