Вопросы к экзамену по дисциплине «Селекция растений» 1. Общее представление о предмете лесной селекции. Цели, методы и теоретические основы. Ученые-генетики и селекционеры. 2. Селекция растений как наука об эволюции, управляемой человеком. История лесной селекции. 3. Программы селекции лесных пород. 4. Биологическая изменчивость. Качественные и количественные признаки. Исходный материал селекции. 5. Естественный отбор, его виды. Искусственный отбор. 6. Массовый позитивный и негативный отбор. 7. Отбор географических происхождений и лесосеменное районирование. 8. Отбор лучших эдафотипов на примере сосны обыкновенной. 9. Отбор плюсовых насаждений, плюс-деревьев. Критерии отбора. 10. Отбор в питомниках и типы роста деревьев сосны по М.М.Котову. 11. Индивидуальный отбор (4 вида). Индивидуально-семейный и индивидуально-групповой отбор. 12. Гибридизация. Комбинационная способность при контролируемых скрещиваниях, виды скрещиваний. 13. Интродукция как метод селекции. Мировой опыт и опыт России. 14. Нетрадиционные методы селекции: мутагенез, полиплоидия и культура тканей. 15. Генетическая оценка селекционного материала по потомству. Цели, сроки, надежность оценок роста у сосны и ели. 16. Испытания на скорость роста в школе. Планирование опыта с использованием формулы n ( w t p) 2 17. Планирование эксперимента в испытаниях потомства по наименьшей существенной разности, по формуле tф m t0, 05 . Виды ошибок и их значимость. 18. Испытания потомства на скорость роста и на продуктивность. Различия между ними. Ступенчатые испытания. 19. Понятие о селекционном и сортовом материале. Требования Совета Европейского союза. 20. Понятие о сорте (стр. 122-123 учебника А.П.Царева ). 21. Сортоизучение и сортоиспытание (стр. 126-129 учебника А.П. Царева) 22. Выявление истории формирования насаждений. Ранговый закон роста деревьев в древостое Е.Л. Маслакова. 23. Полнота древостоя. Стандартные таблицы древостоев. «Закон» развития одноярусных древостоев Г.С. Разина и его следствия. 24. Значение формулы Г.С. Разина для выяснения истории плюсового насаждения и прогноза развития испытательных культур. N опт 10000 , H госп (0,396 0,377 K 0,569 K 2 ) где К – сбег ствола равный K Д ср ,см Н ср , м 25. Лесосеменные плантации, способы закладки и картирования прививочных и семейственных ЛСП, совмещенных с испытательными культурами. 26. Вклад клонов в генный пул семян на ЛСП сосны в Сибири по данным В.В. Тараканова и стратегия создания ЛСП-2. 27. Массовый отбор и прогноз его результатов у сосны обыкновенной в Пермском крае. Сдвиг при отборе R=∆·H². Наследуемость признаков в широком смысле H² = 2·b; H² = 2·r . 1 28. Наследуемость признаков в широком и узком смысле: H² = 2 r; h² = r. Сдвиг при отборе R=∆·H² у ели сибирской в Пермском крае. 29. Некоторые итоги селекции сосны обыкновенной в Пермском крае 30. Планирование эксперимента при отборе урожайных деревьев сосны. 31. Результаты испытания потомства 525 деревьев ели в Пермском крае. 32. Рекомендации по отбору плюсовых деревьев ели сибирской в Пермском крае. 33. Лесные генетические резерваты и принципы их выделения в Пермском крае. 34. Селекция основных хвойных пород в России. 35. Селекция основных лиственных пород в России. 36. Технология выращивания испытательных лесных культур. Посевы семян, школа. 37. Внутрипопуляционная изменчивость количественных признаков, показатели изменчивости. 38. Понятие о законе нормального распределения случайных величин, среднее квадратическое отклонение и ошибка опыта m n 39. Теоретические пределы изменчивости высот отдельных растений в семьях при x2 16,0см 2 4,0см x1 22,0см 1 5,0см ; 40. Графическое представление нормального распределения ошибок опыта для высоты двух семей x1 20,0см 1,0см ; x2 16,0см 2,0см . При объемах выборки n=10 шт. Определить достоверность различия между ними по формуле tф ( x1 x2 ) m12 m22 41. Отбор по косвенным признакам с использованием метода анализа долей. Пример скрытого влияния окраски семян сосны на рост потомства. 42. Определить достоверность различия t между долями лучших семей p1 = 0,11 и p2 = 0,21 в градациях массы семян материнских деревьев 0,6–0,8 и 1,0–1,2 от среднего при n1=n2 = 16 шт. с использованием формул tф ( p2 p1 ) m2p1 m2p2 , где mp p (1 p ) n 1 Основное требование при планировании эксперимента. 43. Отличие фактического сдвига при отборе от теоретического на примере потомства Пермского и Левшинского ПЛСУ сосны. 44. Оптимальные и пессимальные параметры косвенных признаков у сосны на Пермском и Левшинском ПЛСУ и ожидаемый эффект их использования в селекции. 45. Отбор быстрорастущих деревьев сосны в раннем возрасте и влияние на соответствие размеров растений в раннем и старшем возрасте густоты посадки. 46. Отбор быстрорастущих деревьев ели в возрасте 5, 7, 12, 30, 40 лет и формирование из них крупных деревьев в возрасте 70 лет. 47. Отбор плюс-деревьев ели в условиях слабой и сильной конкуренции в культурах и качество потомства. Объяснение и использование данного явления. 48. Создание испытательных культур. Планирование объема выборки и опыта в целом. 49. Особенности испытательных культур в Пермском крае. 50. Построить график и рассчитать коэффициент наследуемости роста в высоту по данным высоты потомства ( числитель) и высоты матери (знаменатель); выраженных в % от средней высоты: 96/85; 99/96; 102/105; 104/115; 103/130. 51. Использование в селекции растений методов корреляции и анализа долей. 52. Геобиологические сети Е. Хартмана и М. Курри и их использование в садово-парковом строительстве. 53. Геоактивные зоны разного вида и их использование в садово-парковом строительстве. 54. Селекция сосны обыкновенной на семенную продуктивность. 2 СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 1. Царев А.П. и др. Селекция и репродукция лесных древесных пород: Учебник для М.: Логос, 2002 вузов. Дополнительная 2. Райт Дж. Введение в лесную генетику. –М,: Лесная промышленность, 1978. – 470 с. 3. Тараканов В.В. и др. Селекционное семеноводство сосны обыкновенной в Сибири. Н., Наука, 2001. – 230 с. 4. Маслаков Е.Л. Формирование сосновых молодняков. М.: Лесная пром-сть, 1984. – 168 с. 5. Разин Г.С. Способ формирования одноярусных древостоев. Описание изобретения к авторскому свидетельству SU 1464970 А1. 15.03.89. Бюл. №10. 6. Рогозин В.М. Отбор лучших потомств при сортоиспытаниях// Лесное хозяйство, 1995, №6, с. 22-25. 7. Рогозин М.В.Самый крупный массив культур ели Ф.А Теплоухова на Урале как объект исследований в лесной селекции и генетике// Проблемы озеленения городов и развития лесного комплекса: Сб. научн. Трудов.- Пермь: ПГСХА, 2005. с. 42-55. 8. Погиба С.П., Курносов Г.А., Казанцева Е.В. Методы количественной генетики в лесной селекции. М.: МГУЛ, 200. – 31 с. 9. Основные положения по лесному семеноводству в РФ. – М.: ФСЛХ РФ, 1994. – 23 с. 10. Котов М.М. Генетика и селекция. Часть 1.: Учебник для вузов. – Йошкар-Ола: МарГТУ, 1997. – 280 с. 11. Дрягина И.В., Кудрявцев Д.Б. Селекция и семеноводство цветочных культур. М.: Агропромиздат. 1986. – 256 с. 12. Калашникова Е.А., Родин А.Р. Использование методов клеточной и генной инженерии для получения посадочного материала древесных пород: Учебное пособие для студентов. М.: МГУЛ, 1993. – 60 с. 13. Лесная селекция и генетика. М.: Лесная промышленность.1982. –285 с. 14. Погиба С.П., Зуихина С.П., Шапкин О.М. Генетическая оценка плюсовых деревьев и подбор пар для плантаций 2 и 3 порядков. М.: МЛТИ, 1991. – 40 с. 15. Путенихин В.П. и др. Лиственница Сукачева на южном Урале. – Уфа6 Ботанический сад-институт УфНЦ РАН, 1993. – 196 с. 16. ОСТ 56-74-96. Плантации лесосеменных основных лесообразующих пород. Основные требования. –М., 1996. 17. Рогозин М.В. Ранняя диагностика быстроты роста сосны обыкновенной в культурах// Лесоведение. – 1983. №2, с. 66-72. 18. Исаков Ю.Н. и др. Системы семенного размножения древесных растений: Матер.межд. симпоз. (25-30 сент. 1989 г., Воронеж). – М.: 1986. – с. 47-54. 19. Тьюки Дж. Анализ результатов наблюдений. – М.: Мир, 1981. – 693 с. 20. Эйтинген Г.Р. Избранные труды. – М.: 1962. – 500 с. 21. Молотков П.И. и др. Селекция лесных пород. –М.; Лесная пром-ть, 1982. – 320 с. 22. Рогозин М.В. Итоги 8-летних испытаний 525 семей ели сибирской в Пермском крае. // Лесное хозяйство. 2008. № 1. С. 37-38. 23. Рогозин М.В., Запоров А.Ю., Жекин А.В. К обоснованию необходимого количества лесных генетических резерватов для Пермского края. // Вестник Пермского университета. Биология. Пермь, 2007. Выпуск 5 (10). С. 161-171 24. Лесной план Пермского края. Пермь, МПР. – 404 с. 25. Харченко П.Н., Глазко В.И. ДНК-технологии в развитии агробиологии. – М., Воскресенье, 2006.-480 с. Периодические издания. Лесная Россия. Лесная генетика, селекция и биотехнологии в лесном хозяйстве.Журнал Федерального Агентства лесного хозяйства. 3 СЛОВАРЬ ТЕРМИНОВ И ПЕРСОНАЛИЙ (ГЛОССАРИЙ) Аддитивные гены – факторы, характеризующиеся одинаковым действием, которое проявляется таким образом, что 1, 2, 3, 4 и более генов последовательно увеличивают фенотипическое проявление признака. Аллель, аллеломорф – один ген из пары (у диплоидной особи) или из серии генов (у популяции или полиплоидной особи). Биотип – группа особей с одинаковым генотипом. Блок – часть полевого опыта. Вариант – условный термин, обозначающий группу семян или потомков, принимаемых за единицу опыта. Взаимодействие «генотип – среда» - ситуация, при которой в одном месте генотип А проявляется лучше, чем генотип В, но в другом месте – хуже, чем В. Гамета – гаплоидное поколение спермия или яйцеклетки, способное развиваться в зиготу (зародыш) после объединения с генеративной клеткой противоположного пола. Гаплоид – особь, имеющая один набор (1n) хромосом, как у гамет. Ген – основная единица наследственности у большей части видов, располагающаяся в хромосоме и состоящая из части молекулы ДНК. Генетическое улучшение – увеличение продуктивности посредством изменения концентрации генов. Ген-маркер – ген, обычно доминантный, с большим фенотипическим эффектом и служащий для определения признаков одного из родителей у потомства, полученного от свободного или смешанного опыления. Генотип: 1) полная генетическая совокупность генов у одного организма; 2) генетическое строение особи при изучении некоторых генов; 3) группа организмов с одинаковой генетической конституцией. Гетерозиготный: 1) обладающий различными аллелями в одном локусе; 2) происходящий от объединения гамет несхожих генотипов. Антоним – «гомозигонный». Гетерозиготное дерево называется «гетерозиготой». Гибрид – потомок организмов с несхожими генотипами, часто потомок от скрещивания различных видов. Гибридизация – скрещивание различных рас или видов; иногда также обозначает скрещивание особей. Гибридизации интрогрессивная – долгопродолжающаяся гибридизация, ведущая к проникновению генов одних видов растений в другие виды. Гомозиготный: 1) обладающий одинаковыми аллелями в одном локусе; 2) происходит от объединения генетически одинаковых гамет. Антоним – «гетерозиготный». Гомозиготное дерево называется «гомозиготой». Гомологичные хромосомы – хромосомы, у которых одинаковые локусы размещаются в одинаковой последовательности. Делянка – наибольшая часть плантации по испытанию потомств или опытного питомника, состоящие из одного варианта или испытуемого клона. Деревья на делянке высаживаются по соседству друг с другом в рядах или на прямоугольных площадках. Депрессия инбридинга – снижение жизнеспособности, обусловленное инбридингом, особенно проявляется при накоплении вредных рецессивных генов в гомозиготном состоянии. Дисперсионный анализ – статистический метод, разработанный для разделения общей изменчивости на доли, каждую из которых обуславливают варьирование внутри варианта, повторности и т. д. и ошибка (случайное варьирование). Анализ позволяет определить достоверность наблюдаемых различий между вариантами, блоками и т. д. 4 ДНК – дезоксирибрнуклеиновая кислота. Длинная, двунитевая, самореплицирующаяся кислота очень большого молекулярного веса, являющаяся генетически активной частью хромосомы. Доминирование – подавление эффекта одного аллеля другим, так что гетерозигота Аа и доминантная гомозигота АА фенотипически не отличимы. Доминирование может быть полным или неполным. Дрейф – изменение в частоте гена и популяционной особенности, вызванное не действием отбора, а случайными процессами. Чаще всего имеет место в небольших популяциях. Изменчивость, вариация – отсутствие однородности. Качество, отличающее от средней величины. Эти термины обычно используются в общем смысле и дополняются словами низкая, умеренная, высокая. Изоляция – предотвращение скрещивания между популяциями из-за взаимной удаленности или существования географических барьеров (географическая изоляция), из-за произрастания в различных местообитаниях (экологическая изоляция), из-за несовпадения во время цветения (фенологическая изоляция) или из-за генных или хромосомных различий, препятствующих нормальному образованию семян (генетическая изоляция). Инбридинг – близкородственное скрещивание. Скрещивание популяции, состоящей из немногих особей. Интрогрессия – проникновение генов одной разновидности или вида в другие в результате длительной естественной гибридизации. Испытание потомства – опыт, обычно проводимый в нескольких повторностях, для сравнения потомства отдельных родителей или для сравнения продуктивности потомков и родителей. Клон – все растения (раметы), размноженные бесполым путем от общего предка (ортета) и имеющие идентичный генотип. Комбинационная способность общая – способность организма передавать свое генетическое превосходство потомкам при скрещивании с любыми другими организмами этого вида. Высокая комбинационная способность обычно указывает на наличие генов с аддитивным эффектом. Комбинационная способность специфическая - способность организма передавать свое генетическое превосходство потомкам при скрещивании только с некоторыми организмами. Высокая специфическая комбинационная способность обычно указывает на наличие доминирования, сверхдоминирования и эпистаза. Корреляционный анализ – статистический анализ, использующий дисперсионные отношения и показывающий тесноту связи между двумя и более количественными признаками. Теснота связи измеряется коэффициентом корреляции r. x2 Кривая нормального распределения– линия, полученная из уравнения Y e , применима к распределению многих количественных признаков. Локус – определенное местоположение гена в хромосоме. Модификация – изменчивость, обусловленная влиянием внешней среды. Мутагены – факторы, вызывающие мутацию, например, химические вещества, или ионизирующая радиация. Мутация – внезапное изменение генотипа. Обычно подразумевается «генная мутация» (изменения у одного гена), но термин иногда используется в широком смысле и включает в себя изменения вследствие полиплоидии, хромосомных делений и инверсий и т.д. Наследуемость – та часть общей изменчивости, которая обусловлена генетическими факторами. В широком смысле, та часть общей вариансы, которая обусловлена генами с аддитивным эффектом и которая показывает долю генетического эффекта, передаваемой по наследству. Однодомный – образование отдельных мужских и женских цветков на одном и том же дереве. Отбор – выбор особей или популяций с желаемыми признаками для получения генетического улучшения. 5 Отбор генотипический – выбор родителей на основе информации об их генотипах. Отбор естественный – естественное удаление деревьев из-за их фенотипической неспособности выживать или образовывать семена. Отбор массовый – фенотипический отбор: выбор деревьев на основе их фенотипической выраженности. Отбор непрямой – выбор особей или популяций на основе признака (обычно не имеющего хозяйственной ценности, но связанного с желаемым признаком, имеющим большую хозяйственную ценность). Отбор прямой – выбор деревьев по отдельным признакам, представляющим хозяйственную ценность, например отбор самых высоких деревьев в целях увеличения скорости роста у потомства. Отбор семейный – выбор родительских особей на основе средних семейных значений в опытах по испытанию потомства. Панмиксия – случайное скрещивание без отбора. Плюсовое дерево – фенотипически наилучшее дерево. Повторность – часть опыта, содержащая одну делянку каждого варианта; повторностей обычно бывает не менее трех-пяти. Повторяемость признака – степень, с которой признак, измеренный в различные сроки жизни организма, сохраняет свою величину. Измеряется коэффициентом корреляции r. Полные сибы – деревья, имеющие пару одних и тех же родителей. Полусибы – деревья с одним общим родителем (обычно женским). Потомство – потомство отдельного дерева или отдельной родительской пары, состоящее из некоторого количества растений. Раса, линия – группа деревьев, связанная общим происхождением, отличающаяся в некоторых отношениях от основной части вида. В лесоводстве содержание расы определено менее точно, чем для большинства других подвидовых категорий. Рецессивный ген – ген, представитель аллеломорфной серии без фенотипического проявления, если находится в гетерозиготном состоянии. Селекционный дифференциал – разница между отобранным деревом или группой и средним значением популяции, в которой они отбирались. Семенная плантация – плантация, первоначально закладываемая для получения семян известного генетического качества. Семенная плантация из сеянцев – семенная плантация, созданная их сеянцев для получения в основном семян известного генетического качества. Семья – потомство от одного дерева после свободного опыления или в результате контролируемого опыления от одной пары деревьев. Семья сибов – потомство одной пары деревьев, получаемые обычно в результате контролируемого скрещивания. Семья полусибов – потомки одного (обычного женского) дерева, имеющие разных родителей другого пола. Полусибовые семьи могут произойти или в результате свободного опыления, или при контролируемом скрещивании, когда используют смесь пыльцы. Синтетический сорт – в агрономии культурный сорт растения, полученный сочетанием отборных линий и впоследствии размножаемый как один сорт. Стандартная ошибка – стандартное отклонение, деленное на число наблюдений. Стандартная ошибка является мерой достоверности среди из группы наблюдений. Точность статистическая – точность, с которой могут быть оценены различия между вариантами для определения статистической значимости. Триплоид – организм, имеющий набор из 3n хромосом. Хромосома – маленькое удлиненное хорошо окрашиваемое тело, находящееся внутри ядра, состоит первично из ДНК и белковой оболочки и содержит гены, отвечающие за большинство наследственных признаков. Хромосомное число – число хромосом, характеризующее расу или вид: бывает n (гаметное) или 2n (соматическое или вегетативное). 6 Цитоплазматическая наследственность – передача наследственных признаков от материнского родителя только с помощью факторов, размещенных в цитоплазме. Экотип – генетическое подразделение вида, происходящее в результате действия отбора в своеобразных условиях внешней среды и проявления адаптации к этим условиям. Экспрессивность – степень проявления гена в фенотипе. Эндемичный – свойственный маленькому району. Эффективность статистическая – степень, с которой опыт дает наиболее полезную информацию на единицу материала или стоимости. 7