ТЕМАТИКА ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ РАБОТ ДЛЯ УЧАСТИЯ В КОНКУРСЕ «ЮНЫЙ СЕЛЕКЦИОНЕР-ГЕНЕТИК»

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ ДОНЕЦКОЙ НАРОДНОЙ РЕСПУБЛИКИ

ДОНЕЦКИЙ РЕСПУБЛИКАНСКИЙ ЭКОЛОГО-НАТУРАЛИСТИЧЕСКИЙ ЦЕНТР

ТЕМАТИКА

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ РАБОТ ДЛЯ УЧАСТИЯ

В РЕСПУБЛИКАНСКОМ КОНКУРСЕ «ЮНЫЙ

СЕЛЕКЦИОНЕР-ГЕНЕТИК»

Рекомендации составлены заведующей

отделом сельского хозяйства Республиканского эколого-натуралистического центра, кандидатом биологических наук

КИРИЛЛЕНКО С.К.

г. Донецк -2016 г.

Перед генетиками и селекционерами стоят важные задачи. Одна из таких задач - создание и внедрение в производство новых, высокоурожайных, скороспелых сортов с высоким качеством продукции.

Принципиально новая задача, которая встает перед селекционерами на современном этапе, состоит в том, чтобы не просто создавать новые сорта, но создавать их в кратчайшие сроки. Иными словами, необходимо повысить эффективность селекционной работы, значительно ускорить процесс селекции. Для этого нужны высококвалифицированные специалисты данного направления. Это вызывает необходимость подготовки специалистов в области селекции и генетики.

В Республиканском эколого-натуралистическом центре на протяжении более чем 10 лет проводится Республиканский конкурс «ЮНЫЙ СЕЛЕКЦИОНЕР-ГЕНЕТИК».

Целью конкурса является развитие у учащихся интересов к исследовательской работе в области генетики и селекции растений, поиск и поддержка одаренных детей.

Задачами конкурса является:

- поиск и поддержка одаренных детей общеобразовательных школ, гимназий, лицеев, учреждений дополнительного образования (ЭНЦ, СЮН и др.), которые проявили склонность к исследовательской работе в области генетики и селекции растений;

- создание условий для профессионального самоопределения учащихся;

- оказать учащимся помощь в выборе профессии.

. Для выполнения научно-исследовательских работ в рамках Республиканского конкурса «ЮНЫЙ СЕЛЕКЦИОНЕР-ГЕНЕТИК» предлагается следующая тематика исследований (ПОЛЕВЫХ, ОВОЩНЫХ, ЛЕКАРСТВЕННЫХ, ПЛОДОВЫХ, ЯГОДНЫХ, ДЕКОРАТИВНЫХ КУЛЬТУР) С ЦЕЛЬЮ ВЫВЕДЕНИЯ НАИБОЛЕЕ ПРИСПОСОБЛЕННЫХ ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ В УСЛОВИЯХ ОПРЕДЕЛЕННОГО РЕГИОНА СОРТОВ.

Главным при этом является подбор сортов или гибридов. Они должны быть новыми для данной зоны, чтобы результаты работы имели практическое значение. Желательно взять не 2, а 5-7 сортов или гибридов, которые должны быть районированными для нашей климатической зоны и принадлежать к одной группе спелости (раннеспелые, среднеспелые, среднеранние, среднепоздние, позднеспелые). У большинства культур позднеспелые сорта или гибриды являются более продуктивными, поэтому сравнение сортов или гибридов разных групп спелости или сортов и гибридов между собой может привести к неправильному выводу и методически неправильно.

Опыты по этой теме должны закладываться в 3-4-кратной повторности рендомизированными блоками, количество повторностей зависит от площади опытного поля и количества семян. Каждый образец должен выращиваться на одинаковой площади и в одинаковых почвенных условиях. Количество растений на делянках не может быть менее 25 (для овощных культур, для зерновых – площадь делянки должна быть не менее 1 кв.м. В одном повторении выращиваются все опытные образцы и стандарт,. Это может быть районированный для данной зоны или старый наиболее распространенный местный сорт.

Уборка урожая на делянках проводится после созревания образцов одновременно во всех повторностях. Взвешивание проводится на одних и тех же весах. Результаты заносятся в журнал полевых опытов, составляются таблицы и обязательно производится математическая обработка данных с определением среднего арифметического (Х), среднего квадратического отклонения (S х), критерия Стьюдента. Определяют лучшие сорта в сравнении со стандартом после нахождения НСР (наименьшей существенной разницы) на 95%-ном уровне вероятности.

1.СОЗДАНИЕ САМОПЫЛЕННЫХ (С/О) ЛИНИЙ У ПЕРЕКРЕСТНООПЫЛЯЕМЫХ КУЛЬТУР

Для выполнения исследований по теме учащиеся будут иметь возможность познакомиться с влиянием инбридинга на урожай растений, изучить особенности проявления инбридинга в ряде поколений, получить гомозиготные инбредные линии (5-7) поколения и на их базе смогут получить гетерозисные гибриды.

Для проведения самоопыления цветков разных культур необходимо, прежде всего, избежать попадания чужеродной пыльцы на рыльце, для чего необходимо поместить нераскрытые цветки под изолятор. Изоляторы могут быть разными: от марлевых до бумажных, однако они должны обеспечивать изоляцию и условия для получения жизнеспособных семян. Самоопыление следует проводить следующим образом. На изолированных соцветиях, цветках должны быть этикетки с указанием номера делянки, растения, количества цветков, которые подвергаются самоопылению и время проведения самоопыления..Под изоляторами получаются семена от самоопыленных растений, которые дадут растения первого инбредного поколения. Выращивать растения инбредных поколений необходимо наряду с родительскими и определять урожай и родительских и инбредных растений 1-го, 2-го, 3-го и т.д. поколений. Сравнивая полученные результаты, можно сделать вывод о влиянии инбридинга на разные признаки. Исключительно показательной может быть работа с КУКУРУЗОЙ, СОРГО ЗЕРНОВЫМ и др. культурами.

2.ИЗУЧЕНИЕ ГЕНЕТИЧЕСКИХ ПРИЗНАКОВ КОНТРОЛЯ ПРИЗНАКОВ РАСТЕНИЙ.

Перед началом опытнической работы следует ознакомиться с литературой по генетике выбранной культуры. Это необходимо по 2-м причинам. Во 1-х, если опыт закладывается только для демонстрации определенных растений в школьном курсе биологии, нужно выбрать признаки, в контроле которых берут участие по одному независимому гену и отсутствует их взаимодействие. Во 2-х, убедившись в отсутствии сведений о генетическом механизме контроля признаков, которые предусмотрено изучить, необходимо тщательно проверить константность их проявления в родительских формах перед скрещиванием.

Следует помнить, что по фенотипу доминантные признаки проявляются у гетерозисных и гомозиготных по доминантным аллелям в генотипе. Расщепление в F1 будет отсутствовать только при скрещивании гомозиготных организмов. А гетерозисные дадут разные потомства уже в F1. Это понимал еще Г. Мендель, который тщательно проверил константность родительских организмов на протяжении нескольких лет.

При проведении скрещивания материнские цветки должны быть своевременно кастрированы во избежание самоопыления. После перенесения пыльцы с отцовских форм на пестик материнских необходимо опыленные цветки поместить под изолятор и на этикетке записать тип скрещивания, количество цветков, дату. После получения семян (не менее 50 жизнеспособных) изоляторы срезают и в лабораторных условиях подсчитывают количество семян F1. Из этих семян получают на следующий год растения F1, которое изучают по определенным признакам и на которых проводят самоопыление цветков, если это возможно, или скрещивают растения F1 между собой для получения семян F2. Высеяв эти семена, на растениях второго гибридного поколения проводят изучение проявления признаков и проводят подсчет количества растений с разным фенотипом. Анализируя результаты, делают вывод о генетическом механизме контроля признаков. Работа требует анализа в F2 большого количества потомков (не менее 100).

3. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ГИБРИДИЗАЦИИ РАСТЕНИЙ И ИЗУЧЕНИЕ БИОЛОГИИ ИХ ЦВЕТЕНИЯ

В селекционных программах нельзя обойтись без скрещивания растений между собой. Для некоторых культур процесс кастрации цветков, сбора и перенесения пыльцы является достаточно сложным. Общепризнанных методик проведения гибридизации для большинства культур нет. Исследователи выбирают оптимальные для себя варианты инструментов и способов. Поэтому проведение опытов по данному вопросу может быть не только интересным, но и новым.

При изучении особенностей биологии цветения разных культур необходимо выяснить, когда наступают оптимальные сроки гибридизации, как долго сохраняется жизнеспособность пыльцы, как лучше ее сохранить.

Известно, что у многих перекрестноопыляемых культур во избежание прохождения самоопыления рыльце и пыльцевые зерна неодинаково, поэтому изучение оптимальных сроков нанесения пыльцы является очень актуальным. Интересно проследить продолжительность периода жизнеспособности пыльцы. Все это может выяснить, если нанести пыльцу на цветок в первый день его раскрытия (или начинать это в стадии хорошо раскрытого бутона), второй, третий день и т.д. Количество семян, которые завязались, и будут свидетельствовать о способности тычинки воспринимать жизнеспособную пыльцу. Период с максимальным завязыванием и будет оптимальным. Для определения лучшего сбора и нанесения пыльцы, выбора инструмента необходимо использовать уже известные и предложить способным школьникам собственные инструменты.

4.ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ РАЗНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ТЕХНОЛОГИИ ВЫРАЩИВАНИЯ СЕМЯН НА ПРОДУКТТИВНОСТЬ КУЛЬТУР

Как известно, для того, чтобы получить высокий урожай качественных семян, необходимо придерживаться определенных технологий выращивания культуры. Каждая из них включает определенный способ обработки почвы, высева семян, систему удобрений посевов, сбора урожая и т.д. Стандартные технологии разработаны для оптимальных условий выращивания культуры, но в каждом регионе, местности и для каждого сорта необходимо выбирать параметры элементов технологии, Это может быть изучение и способов посева, и норм высева, и норм удобрений.

Опыты должны закладываться по повторениям, делянки должны быть одинаковой площади. Выводы следует делать по продуктивности семян с делянки. Учитывая высокую стоимость семян высоких репродукций¸ определение оптимальной нормы высева или густоты стояния растений может иметь практическое значение. Однако, в опыте сравнение необходимо делать со стандартной (рекомендованной для культуры) технологи и выращивания. Результаты исследований должны быть обработаны математически.