Скачать 201.83 Kb.
|
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНСТИТУТ БИОЛОГИИ КАФЕДРА БОТАНИКИ, БИОТЕХНОЛОГИИ И ЛАНДШАФТНОЙ АРХИТЕКТУРЫ П.А. Иконников УСТОЙЧИВОСТЬ РАСТЕНИЙ Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для студентов направления 020200.62 «Биология» бакалавр. Тюмень 2013 П.А. Иконников. Устойчивость растений. Учебно-методический комплекс. Рабочая учебная программа для студентов направления 020200.62 «Биология». Тюмень, Издательство Тюменского государственного университета, 2013. 18с. Учебно-методический комплекс составлен в соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования для студентов направления 020200.62 Биология. Рабочая учебная программа включает в себя пояснительную записку, содержание дисциплины, тематический план с указанием аудиторных часов для самостоятельной работы по темам, темы лабораторных занятий, перечень контрольных вопросов к зачету, список литературы. Рабочая учебная программа дисциплины опубликована на сайте ТюмГУ: Физиология растений [электронный ресурс] / Режим доступа: http://www.umk.utmn.ru, свободный. Рекомендовано к изданию кафедрой ботаники, биотехнологии и ландшафтной архитектуры. Утверждено проректором по учебной работе Тюменского государственного университета. © Тюменский государственный университет, 2013
Спецкурс «Устойчивость растений» предназначен для студентов 4-го курса направления 020200.62 «Биология» ОДО, обучающихся по специализации «Биотехнология». Базируется на знаниях, полученных студентами при изучении ботаники, физиологии растений, экологии растений с основами фитоценологии. Знания, умения и навыки, полученные при изучении данного курса, пригодятся при написании дипломных работ. Цель преподавания дисциплины – рассмотреть стратегические принципы и природу адаптивных реакций к стрессовым ситуациям, а также специфическое влияние стрессоров на ход физиолого-биохимических процессов у растений в экстремальных условиях. Основная задача – выработка у студентов основных представлений о закономерностях адаптационных процессов и интродукции зеленых растений, изучение перспективы успешной адаптации и интродукции растений в конкретных регионах Данная дисциплина специализации читается на дневном отделении в 8 семестре, форма отчетности - зачет. Общая трудоемкость дисциплины 66 ч., из них 36 ч. лекций, 30 ч. самостоятельной работы.
Таблица 1 Тематический план
Таблица 2 Формы текущего контроля
Таблица 3 Планирование самостоятельной работы студентов ОДО
3. Содержание дисциплины Тема 1.1. Введение. Основные понятия и термины. Специфика живого организма. Методы исследований по адаптации и интродукции растений. Специфика живого организма: а) репродукция (способность к самовоспроизведению); б) обмен веществ, энергии и информации (полуоткрытая система); в) саморегуляция и адаптация – как наиболее характерные признаки живых систем. История развития учения об адаптации и географические источники для интродукции. Исторический аспект развития представлений об интродукции и акклиматизации растений. Акклиматизация как первый этап интродукции растений. Интродукция растений, интродуценты, реинтродукция и акклиматизация, натурализация. Задачи интродукции. Источники интродукции и географические ареалы растений (Вавилов Н.И.). Тема 1.2. Устойчивость как приспособительная реакция растений к экстремальным условиям существования. Общие принципы адаптации растений к стрессовым ситуациям. Устойчивость и надежность растительных организмов. Устойчивость дикорастущих и культурных растений. Растения и насекомые. Эволюция и взаимодействие растение - паразит. Коэволюция как процесс, не связанный с передачей наследственной информации параллельно эволюционирующих видов. Экологические проблемы защиты растений. Устойчивость, биологическая и агрономическая. Биоритмы – интегральный показатель адаптации растений к изменяющимся геофизическим параметрам, а также важный критерий общего функционального состояния организма. Ритмы экзогенные и эндогенные. Биологические часы. Фотопериодизм. Пути и основные задачи познания адаптационного процесса растений. Система защиты от абио- и биотических факторов. Гомеостаз и гомеорезис. Надежность растительных организмов. Общие принципы адаптации к стрессовым ситуациям. Стресс у растений. Стрессоры и фазы стресса (изменение экспрессии генов и включение синтеза стрессовых, мембранных, структурных белков; перестройки мембранных систем и физиологических процессов; синтез протекторных соединений и др.). Замедление обмена веществ как характерная стрессовая реакция растений. Механизмы адаптации на клеточном, организменном, популяционном уровнях. Каскадность первичных неспецифичных стрессовых реакций адаптационного синдрома (деполяризация, увеличение проницаемости мембран, перенос Са, снижение рН, поглощение О2, возрастание гидролиза, синтез стресс-белков, усиление Н+-помпы, возрастание АБК, этилена. Первичная рецепция стрессоров, принцип работы вторичных мессенджеров и обеспечение специфического действия стрессоров на уровне генома. Изменение экспрессии генов, включение синтеза стрессовых (шоковых) мембранных и структурных белков, накопление пролина и низкомолекулярных углеводов. Синтез протекторных соединений, перестройка внутри- и меж-клеточных систем регуляции. Ведущая роль фитогормонов при стрессе у растений. Отбор – основная форма генетической устойчивости популяции на уровне организма. Принцип поглощения механизмов адаптации на различных уровнях организации живых систем. Мембранная и метаболическая устойчивость к пониженным температурам и единая биоэнергетическая концепция устойчивости растений (С.В. Климов). Генно-инженерные подходы к решению проблемы устойчивости растений. Тема 1.3. Температурная устойчивость растений. Жаростойкость. Холодостойкость. Морозостойкость. Зимостойкость. Заморозко-устойчивость растений. Действие высоких температур. Жароустойчивость растений и устойчивость к перегреву. Температурные пределы жизнедеятельности растений. Жаростойкость и внутренние нарушения при высокой температуре. Методы изучения жаростойкости. Группы растений, различающиеся по устойчивости к обезвоживанию и жаростойкости. Пути ее повышения в практике земледелия. Холодостойкость растений. Влияние положительных низких температур. Причины гибели растений при понижении температуры. Роль нарушения энергетического баланса. Выработка холодостойкости у растений. Закаливание. Практические приемы повышения устойчивости растений к холоду. Морозостойкость и зимостойкость у растений. Причины гибели растений при образовании внутриклеточного и межклеточного льда. Роль закаливания цитоплазмы древесных и травянистых растений. Фазы закаливания, физиологическая природа процесса. Роль целостности растений и фотопериода. Вымокание, выпревание, выпирание озимых растений. Зимостойкость растений в связи с ходом их развития онтогенеза. Влияние условий существования на зимостойкость растений (состояние почвы, агротехника, условия питания). Работы И.И. Туманова. Общая схема компонентов термоустойчивости по Левитту. Заморозкоустойчивость растений. Тема 2.1. Отношение растений к влаге. Действие избытка воды и недостаточного увлажнения. Засухоустойчивость. Влияние избыточного увлажнения на растения. Действие затопления. Образование токсических соединений и усиление деятельности патогенных микроорганизмов при затоплении. Органические поражения при анаэробиозе. Пути приспособления к недостатку О2. Поддержание высокого уровня концентрации кислорода. Адаптивные морфологические и метаболические изменения. Пути повышения устойчивости к недостатку О2 (гипоксия) и отсутствию О2 (аноксия). Засухоустойчивость. Засуха и типы засух (почвенная и атмосферная). Зоны недостаточного увлажнения. Физиологические процессы при засухе.. Водный дефицит и остаточный водный дефицит. Критические периоды к недостатку влаги. Ведущие причины снижения уровня урожая при засухе. Типы и группы ксерофитных растений (эуксерофиты, гемиксерофиты, пойкилоксерофиты, суккуленты). Ксероморфная структура. Методы и пути повышения засухоустойчивости культурных растений. Тема 2.2. Солеустойчивость растений и устойчивость их к тяжелым металлам. Засоленность почв. Типы засоления. Основные площади засоления. Сезонные колебания засоленности почв. Шкала токсичности солей. Вторичный характер приспособленности высших растений к засолению. Два основных взгляда на механизм отрицательного действия солей: осмо- и токсико-устойчивость. Патологическое действие солей на обмен веществ. Специфическое влияние на ход физиологических процессов различных видов засоления (хлоридного, сульфатного, садового). Галосуккулентность и галоксерофитность. Биохимическая устойчивость растений к засолению. Токсические и защитные вещества. Схема их выработки и соотношение. Стабилизация обмена при повышении уровня защитных веществ и усиление адаптивных качеств. Определение агрономической и биологической устойчивости растений. Типы галофитных растений (соленакапливаюшие, солевыделяющие, соленепроницаемые и солелокализующие). Пути повышения солеустойчивости культурных растений. Влияние тяжелых металлов не физиологические процессы растений. Особенности загрязнения почв тяжелыми металлами и степень их токсичности. Механизмы устойчивости растений к тяжелым металлам. Тема 2.3. Газоустойчивость растений и устойчивость к основным видам промышленных загрязнений. Угроза экологического кризиса на земле. Главный путь снижения загрязненности - технологический - ввиду исчерпания рекреационных возможностей биосферы (Красинский, 1950). Виды летучих загрязнений (эксгалаты). Токсичность. Лос-Анджелесский и Лондонский типы смога. Оценка уровня газовой загрязненности различных территорий России, Тюменской области и Тюмени. Химический состав токсикантов. Виды летучих загрязнений и вызываемые ими физиологические и структурные нарушения. Степень угнетения растений. Действие на фитоценозы. Кислотные дожди. Растения – биоиндикаторы загрязнений. Газочувствительность, газоустойчивость, формирование устойчивости к газам, регуляция поступления токсикантов, роль поддержания ионного баланса и буферности. Способность к детоксикации. Способы повышения газоустойчивости. Тема 3.1. Радиоустойчивость. Устойчивость к УФ - ионизирующим излучениям. Типы и дозиметрия ионизирующих излучений. Единицы измерения радиоактивности. Активность, мощность, доза, эквивалентная доза поглощения и др. Прямое и косвенное влияние радиации на живые организмы. Кислородный эффект поражения. Теория мишеней и попаданий, вероятностная теория действия радиации. Последующие изменения в растениях и фитоценозах при облучении. Шкала отрицательного действия различных доз излучения на растительные клетки, ткани, органы, целостные растения и фитоценозы. Дозы поражения, критические ткани. Воздействие облучения на митотический цикл. Изменение радиоустойчивости в онто- и филогенезе. Сортовая и географическая устойчивость растений к действию излучения. Молекулярные клеточные радиопротекторы – организменные системы репарации. Ингибирующие и стимулирующие дозы радиации. Использование радиации в практике (торможение ростовых процессов и продление покоя, мутагенный эффект, предпосевная стиммуляция гамма-облучением). Устойчивость растений к УФ излучениям. Влияние УФ-В- радиации на физиологию и молекулярные процессы. Механизмы устойчивости к УФ радиации у растений. Тема 3.2. Физиолого-биохимические основы устойчивости растений к заболеваниям. Устойчивость как норма реагирования растительного организма на инфекцию. Видовая и специфическая устойчивость. Болезни растений и принципы их классификации. Неинфекционные болезни. Паразитизм и паразитарные болезни. Вирусные, вироидные и микоплазменные болезни растений. Болезни, вызываемые цветковыми растениями паразитами и полупаразитами. Иммунитет растений к инфекционным болезням. Основные понятия. Категории иммунитета растений. Реакция сверхчувствительности. Системы сигнализации, передача сигнала о патогене. Пути повышения устойчивости растений к инфекционным и неинфекционным заболеваниям. Селекция растений на иммунитет к болезням. Тема 3.3. Проблемы адаптации, акклиматизации и интродукции растений в экстремальных условиях и конкретных регионах (Тюмень, Тюменская область). Задачи и перспективы изучения проблем адаптации и интродукции. Смещение эволюции растительных сообществ в сторону синатропизации растительных сообществ как результат адаптационных процессов. Использование трансгенных растений для решения проблем адаптации и интродукции растений. Проблемы адаптации, акклиматизации и интродукции растений в экстремальных условиях и конкретных регионах (Тюмень и Тюменская область). Адаптация растений и решение задач восстановления нарушенных экосистем. Задачи и перспективы изучения проблем адаптации и интродукции растений. 4. Темы лабораторных занятий 1. Методика постановки водных культур растений. 2. Разработка методики выращивания вегетационных, почвенных и песчаных культур в связи с изучением устойчивости растений. 3. Постановка опытов по засухоустойчивочти, солеустойчивости, холодостойкости, газоустойчивости и других видов устойчивости растений. При выполнении лабораторных работ используются вегетационные сосуды, чашки Петри, фильтровальная бумага, песок, почва, различная химическая посуда, семена культурных растений, живые растения. 5. Темы рефератов
6. Контрольные вопросы для подготовки к зачету
7. Учебно-методическое обеспечение дисциплины 7.1. Рекомендуемая литература Основная:
Дополнительная:
7.2. Средства и материально-техническое обеспечение дисциплины Занятия по спецкурсу проводятся в специализированной аудитории. Для наглядности применяются таблицы, схемы, слайды, видеофильмы. При постановке лабораторных экспериментов используются вегетационные сосуды, чашки Петри, фильтровальная бумага, песок, почва, различная химическая посуда, семена культурных растений, живые растения. Лаборатория оснащена термостатами, весами и другим необходимым оборудованием. |
Урок биологии в 10 классе на тему: Сходства и различия в строении... Целью изучения дисциплины является формирование у студентов взгляда на животный мир как обязательный компонент биосферы, от состояния... | Урок по теме «Сожительство растений с грибами и бактериями. Бактериальные... Цель урока: организовать знакомство обучающихся с ролью грибов и бактерий в жизни растений | ||
Роль комнатных растений в жизни людей. Разновидности комнатных растений Цели: познакомить учащихся с ролью комнатных растений в жизни человека; разновидностями комнатных растений | Урока в теме Дата Тема урока Тип урока Знать: многообразие жизненных форм растений, особенности органов растений, давать характеристику общих признаков растительных организмов,... | ||
Рабочей программы учебной дисциплины (модуля) «Здания, сооружения... Изучение данной дисциплины базируется на знании общеобразовательной программы по следующим предметам: математика; физика; химия;... | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Цель урока: Повторить классификацию растений, значение растений в жизни человека. Познакомить с новой группой растений комнатными... | ||
Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Цель урока: повторить классификацию растений, значение растений в жизни человека, познакомить с новой группой растений комнатными... | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Цель урока: повторить классификацию растений, значение растений в жизни человека, познакомить с новой группой растений комнатными... | ||
Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Цель урока: повторить классификацию растений, значение растений в жизни человека, познакомить с новой группой растений комнатными... | Конспект урока по теме: Класс Однодольные. Семейство Лилейные Однодольные; признаки растений семейства Лилейные, роль растений данного семейства в природе и жизни человека; уметь определять по... | ||
«Перпендикуляр к прямой. Высоты, медианы и биссектрисы треугольника» Цель урока: вторичное осмысление уже известных знаний учащихся о разнообразии растений, о строении цветковых растений и их развитии,... | Теоретическое обоснование и практическое использование молекулярно-генетических... Работа выполнена в государственном научном учреждении – Всероссийском научно-исследовательском институте биологической защиты растений... | ||
Тема Принципы классификации цветковых растений Сформировать у учащихся представление о классификации растений, о таксономических единицах; сформировать умение распознавать растения... | Вопросы к экзамену кандидатского минимума по специальности 03. 02.... Ботаника – наука о строении и жизни растений и их сообществ (фитоценозов) как компонентов биогеоценозов. Многообразие форм растений.... | ||
Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Царства органического мира и место растений в нем. Начало изучения царства растений. Наука о растениях ботаника. Общие сведения о... | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Цель урока: вторичное осмысление уже известных знаний учащихся о разнообразии растений, о строении цветковых растений и их развитии,... |