2020-05-25
207
ЛЕСНАЯ СЕЛЕКЦИЯ
Самостоятельная работа студентов
Учебно-методические указания для обучающихся очной и заочной
форм обучения
факультета лесного хозяйства
по направлению подготовки 35.03.01 – Лесное дело
уровень бакалавриата
Нижний Новгород - 2016
УДК: 630.
Лесная селекция. Самостоятельная работа студентов: Учебно-методические указания для обучающихся очной и заочной форм обучения факультета лесного хозяйства по направлению подготовки 35.03.01 – Лесное дело, уровень бакалавриата / Нижегородская государственная сельскохозяйственная академия. – Нижний Новгород, 2015. – 48 с.
Составители: профессор Бессчетнов В.П., доцент Бессчетнова Н.Н., доцент Воробьев Р.А, доцент Орнатский А.Н., старший преподаватель А.В. Кулькова
В методических указаниях изложены принципиальные подходы к выполнению самостоятельной работы обучающихся при освоении ими дисциплины «Лесная селекции» по направлению подготовки 35.03.01 – «Лесное дело». Они содержат структурную схему, и определяют порядок рассматриваемых разделов и тем при освоении всех форм учебного материала; включают в себя вопросы для проработки и повторения лекционного материала и материала учебников и учебных пособий, подготовки к лабораторным и практическим занятиям, коллоквиумам, рубежному контролю; содержат рекомендуемые темы рефератов и эссе. Настоящие указания предназначены для методического обеспечения самостоятельной работы обучающихся при освоении ими материалов лекционного курса и практических занятий, а также при самостоятельной проработке литературных источников по дисциплине «Лесная селекция». Методические указания адресованы студентам очного и заочного отделений сельскохозяйственных вузов, интересны также всем кто занимается селекционными исследованиями в сельскохозяйственной и лесохозяйственной отраслях
|
|
|
Учебно-методическое пособие рассмотрены на заседании кафедры «Лесные культуры» (протокол № 10 от «22» _июля_ 2016 г.).
Учебно-методическое пособие одобрены методической комиссией факультета лесного хозяйства (протокол № 4 от «22» _ июля_ 2016 г.).
Рассмотрено и рекомендовано редакционно-издательским советом ФГБОУ ВО «Нижегородская государственная сельскохозяйственная академия
Рецензент: профессор кафедры земледелия и растениеводства, Нижегородской ГСХА, доктор сельскохозяйственных наук, профессор Лебедев В.М.
Учебно-методическое пособие зарегистрировано под учетным номером __________________
_ 35.03.01/2016/МС/Б1.Б.20 _ на правах электронного учебно-методического издания.
Сотрудник деканата _____________________ А.В. Кулькова _____ 18.07.2016 г.
|
|
|
личная подпись расшифровка подписи дата
© Нижегородская государственная
сельскохозяйственная академия, 2016 г.
Оглавление
| Стр. | ||
| Методическая справка | 4 | |
| Глоссарий: термины, понятия, и определения | 11 | |
| Введение | 13 | |
| Вопросы для организации самостоятельного освоения материала | 16 | |
| 1. | Тема 1. Лесная селекция, её роль в лесном хозяйстве и место в лесоводственной науке | 16 |
| 2. | Тема 2. Наследственность и методы её изучения | 18 |
| 3. | Тема 3. Изменчивость и методы её изучения | 19 |
| 4. | Тема 4. Учение об исходном материале для селекции | 20 |
| 5. | Тема 5. Аналитическая селекция и методы отбора | 21 |
| 6. | Тема 6. Гибридизация как метод селекции. Синтетическая селекция | 22 |
| 7. | Тема 7. Типы скрещиваний | 24 |
| 8. | Тема 8. Коэффициент наследуемости: проблемы использования показателя в лесной селекции | 25 |
| 9. | Тема 9. Мутагенез в селекции древесных и кустарниковых пород | 26 |
| 10. | Тема 10. Полиплоидия в лесной селекции | 27 |
| 11. | Тема 11. Географические культуры и географическая изменчивость древесных и кустарниковых растений. | 28 |
| 12. | Тема 12. Проблемы и перспективы развития лесного семеноводства на генетико-селекционной основе | 29 |
| Информационное обеспечение и рекомендуемая литература | 30 | |
Методическая справка
Настоящие учебно-методические указания составлены в соответствии с учебным планом подготовки бакалавров по направлению подготовки 35.03.01 –Лесное дело и рабочей программой дисциплины «Лесная селекция» на основе Федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению подготовки 35.03.01 – Лесное дело (уровень бакалавриата), утвержденного приказом Министерства образования и науки Российской Федерации от «01» октября 2015 г. № 1082. Пособие служит для методического обеспечения самостоятельной работы студентов при освоении ими дисциплины«Лесная селекция».
В соответствии с учебным планом (ОПОП) по направлению подготовки 35.03.01 - Лесное дело дисциплина «Лесная селекция» входит в состав дисциплин базовой части в составе ОПОП. Дисциплина предназначена для её освоения обучающимися очной и заочной форм обучения по направлению подготовки 35.03.01. – Лесное дело с уровнем квалификации выпускника – бакалавр.
Целью освоения дисциплины является формирование у бакалавров системы знаний и навыков в области совершенствования качества лесов в Российской Федерации методами селекции на основе знаний законов генетики.
Задачи дисциплины состоят в ознакомлении студентов с теоретическими основами и практикой селекционного процесса лесных древесных и кустарниковых растений, методов селекции, организации постоянной лесосеменной базы на генетико-селекционной основе.
Требования к предварительной подготовке обучающегося.
Пороговый (входной) уровень знаний, умений, опыта деятельности, требуемых для формирования компетенций данной дисциплины при освоении программы бакалавриата, соответствует требованиям к результатам освоения среднего уровня освоения общекультурной компетенции ОК-4; среднего уровня освоения общепрофессиональных компетенций ОПК-4; ОПК-6.
Для того, чтобы формирование компетенций, предусмотренных дисциплиной Б1.Б.20 «Лесная селекция» было возможно, обучающийся, приступивший к освоению программы бакалавриата по направлению подготовки 35.03.01. «Лесное дело» должен:
ЗНАТЬ основные нормативные документы в области лесного и лесопаркового хозяйства; содержание нормативных документов, определяющих требования при проектировании объектов лесного и лесопаркового хозяйства; требования нормативных документов, определяющих правила при проектировании объектов лесного и лесопаркового хозяйства; основные компоненты лесных и урбоэкосистем: растительного и животного мира, почв, поверхностных и подземных вод, воздушных масс тропосферы; взаимосвязь основных компонентов лесных и урбоэкосистем: растительного и животного мира, почв, поверхностных и подземных вод, воздушных масс тропосферы; предмет и объекты почвоведения, понятие о плодородии почв и их строении и свойствах; о связи неоднородности почв с биоразнообразием.
|
|
|
УМЕТЬ осуществлять поиск нормативных документов в области лесного и лесопаркового хозяйства; выполнять требования нормативных документов при проектировании объектов лесного и лесопаркового хозяйства; анализировать, обобщать полученные теоретические знания о компонентах лесных и урбоэкосистем; аргументировать наблюдаемые взаимосвязи основных компонентов лесных и урбоэкосистем: растительного и животного мира, почв, поверхностных и подземных вод, воздушных масс тропосферы; определять процессы почвообразования, оценивать плодородие почв; устанавливать связи неоднородности почв с биоразнообразием.
ВЛАДЕТЬ навыком использования основных нормативных документов в области лесного и лесопаркового хозяйства; навыком использования нормативных документов, определяющих требования при проектировании объектов лесного и лесопаркового хозяйства; комплексом лабораторных и полевых методов исследования компонентов лесных и урбоэкосистем, навыками интерпретации полученных результатов; навыками оценки состояния основных компонентов лесных и урбоэкосистем: растительного и животного мира, почв, поверхностных и подземных вод, воздушных масс тропосферы; навыками определения типовой принадлежности почв; навыком описания морфологического строения почв, условий их формирования.
Дисциплины и практики, для которых освоение данной дисциплины (модуля) необходимо как предшествующее:
В соответствии с учебным планом по направлению подготовки 35.03.01 Лесное дело дисциплина «Лесная селекция» относится к базовой части учебного цикла – Б1.Б. дисциплина Б1.Б.20 «Лесная селекция» завершает формирование указанных компетенций.
|
|
|
Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины (модуля).
ПК-3: способностью обосновывать принятие конкретных технических решений при проектировании объектов лесного и лесопаркового хозяйства
ЗНАТЬ:
Уровень 2 свойства технического решения в разрезе конкретной лезохозяственной деятельности, как способе либо процессе выполнения взаимосвязанных действий над материальным объектом и с помощью материальных объектов
Уровень 3 принципы обоснования принятия конкретных технических решений при проектировании объектов лесного и лесопаркового хозяйства
УМЕТЬ:
Уровень 2 определять пути исполнения той или иной задачи, находящиеся в строгих рамках и терминах
Уровень 3 разрабатывать обоснования принятия конкретных технических решений при проектировании объектов лесного и лесопаркового хозяйства на основе нормативных документов
ВЛАДЕТЬ:
Уровень 2 навыком принятия решения по конкретным техническим решениям в различных сферах лесного и лесопаркового хозяйства
Уровень 3 способностью обосновывать принятие конкретных технических решений при проектировании объектов лесного и лесопаркового хозяйства
ПК-4: умением пользоваться нормативными документами, определяющими требования при проектировании объектов лесного и лесопаркового хозяйства
ЗНАТЬ:
Уровень 2 требования нормативных документов, определяющих правила при проектировании объектов лесного и лесопаркового хозяйства
Уметь:
Уровень 2 выполнять требования нормативных документов при проектировании объектов лесного и лесопаркового хозяйства
ВЛАДЕТЬ:
Уровень 2 навыком использования нормативных документов, определяющих требования при проектировании объектов лесного и лесопаркового хозяйства.
ПК-13: готовностью к управлению объектами лесного и лесопаркового хозяйства
ЗНАТЬ:
Уровень 3 связь природы леса с режимами лесохозяйственных мероприятий, направленных на рациональное, постоянное, неистощительное использование лесов, повышение продуктивности лесов, сохранение средообразующих, водоохранных, защитных, санитарно-гигиенических, оздоровительных и иных полезных функций лесов.
УМЕТЬ:
Уровень 3 использовать знания о природе леса в целях планирования и проведения лесохозяйственных мероприятий, направленных на рациональное, постоянное, неистощительное использование лесов, повышение продуктивности лесов, сохранение средообразующих, водоохранных, защитных, санитарно-гигиенических, оздоровительных и иных полезных функций лесов.
ВЛАДЕТЬ:
Уровень 3 навыком использования знаний о природе леса при планировании и проведении лесохозяйственных мероприятий, направленных на рациональное, постоянное, неистощительное использование лесов, повышение продуктивности лесов, сохранение средообразующих, водоохранных, защитных, санитарно-гигиенических, оздоровительных и иных полезных функций лесов.
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
ЗНАТЬ: свойства технического решения в разрезе конкретной лесохозяйственной деятельности, как способе либо процессе выполнения взаимосвязанных действий над материальным объектом и с помощью материальных объектов; принципы обоснования принятия конкретных технических решений при проектировании объектов лесного и лесопаркового хозяйства; требования нормативных документов, определяющих правила при проектировании объектов лесного и лесопаркового хозяйства; связь природы леса с режимами лесохозяйственных мероприятий, направленных на рациональное, постоянное, неистощительное использование лесов, повышение продуктивности лесов, сохранение средообразующих, водоохранных, защитных, санитарно-гигиенических, оздоровительных и иных полезных функций лесов
УМЕТЬ: определять пути исполнения той или иной задачи, находящиеся в строгих рамках и терминах; разрабатывать обоснования принятия конкретных технических решений при проектировании объектов лесного и лесопаркового хозяйства на основе нормативных документов; выполнять требования нормативных документов при проектировании объектов лесного и лесопаркового хозяйства; использовать знания о природе леса в целях планирования и проведения лесохозяйственных мероприятий, направленных на рациональное, постоянное, неистощительное использование лесов, повышение продуктивности лесов, сохранение средообразующих, водоохранных, защитных, санитарно-гигиенических, оздоровительных и иных полезных функций лесов
ВЛАДЕТЬ: навыком принятия решения по конкретным техническим задачам в различных сферах лесного и лесопаркового хозяйства; способностью обосновывать принятие конкретных технических решений при проектировании объектов лесного и лесопаркового хозяйства; навыком использования нормативных документов, определяющих требования при проектировании объектов лесного и лесопаркового хозяйства; навыком использования знаний о природе леса при планировании и проведении лесохозяйственных мероприятий, направленных на рациональное, постоянное, неистощительное использование лесов, повышение продуктивности лесов, сохранение средообразующих, водоохранных, защитных, санитарно-гигиенических, оздоровительных и иных полезных функций лесов
Общая трудоемкость дисциплины составляет 5 зачетных единиц или 180 академических часов, из них:
- аудиторные занятия 90 часов;
- самостоятельная работа 61 час;
- контроль 27 часов.
Распределение аудиторного времени занятий составляет:
лекции – 30 часов;
лабораторные работы – 60 часов.
Виды контроля по дисциплине:
- контроль самостоятельной работы;
- проверка и защита курсового проекта;
- экзамен.
Форма контроля самостоятельной работы – собеседование (устно).
Информационное обеспечение процесса самостоятельной работы.
Для результативного выполнения самостоятельной работы студентам, осваивающим дисциплину «Лесная селекция» программы подготовки бакалавров по направлению подготовки 35.04.01 – «Лесное дело», предлагается использовать основную и дополнительную литературу, имеющуюся в библиотеке, а также литературные источники, размещенные в свободном доступе в сети Интернет.
Для повышения эффективности самостоятельной работы обучающихся по освоению курса дисциплины Лесная селекция предусмотрено привлечение ими в установленном порядке информационных ресурсов международной информационно-коммуникативной сети Интернет, официальных сайтов отечественных и зарубежных журналов и т.п. Средством оперативного доступа к указанным информационным ресурсам служат ключевые слова, сформированные в контексте рассматриваемых тем и вопросов. Рекомендуемый перечень ключевых слов представлен ниже. При этом он выступает примерным минимумом из возможных вариантов его организации и может быть расширен обучающимися в соответствии с их потребностями.
Ключевые слова: селекция, лесная селекция, популяция, структура популяции, дисперсия значений признака, варианса, отбор, критерии отбора, эффективность отбора, селекционный дифференциал, интенсивность отбора, коэффициент наследуемости, диаллельные скрещивания, контролируемое опыление, топкросс, поликросс, гибриды, сибсы, полусибсы, испытательные культуры, дисперсионный анализ, комбинационная способность, общая комбинационная способность, специфическая комбинационная способность.
Глоссарий: термины, понятия и определения
Варианса – это мера дисперсии (изменчивости) признака у изучаемых объектов в их совокупности.
Диаллельное скрещивание – это система простых парных скрещиваний, при реализации которой формы, линии, сорта, плюсовые или элитные деревья скрещиваются между собой во всех возможных комбинациях (полные диаллельные скрещивания) или только в части комбинаций (неполные диаллельные скрещивания).
Дисперсия – это рассеивание значений признака, разброс значений признака.
Интенсивность отбора – это показатель, определяющий, какую долю от среднеквадратического отклонения признака в исходной популяции составляет достигнутый при отборе селекционный дифференциал.
Испытательные культуры – это лесные культуры, создаваемые по специальным методикам семенным потомством плюсовых деревьев, плюсовых насаждений, ЛСП первого порядка и ПЛСУ с целью их генетической оценки.
Комбинационная способность – это способность линии или сорта при сочетании их в гибридных комбинациях давать потомство (F1), характеризующееся различным относительно некоторого, условно принятого уровня выражением того или иного признака или свойства. Одно из наиболее удачных определений звучит так: комбинационная способность – это степень выраженности признаков родителей в первом поколении гибридов F1. Весьма важное дополнение в это определение сделал Дж. В. Райт (1978): комбинационная способность – это относительная способность организма передавать генетическое превосходство своим потомкам (Райт, 1978, стр. 446).
Коррелятивный сдвиг – это результат косвенного действия отбора.
Коэффициент наследуемости – это отношение генотипической вариансы к общей вариансе.
Коэффициент наследуемости в узком смысле – это показатель отношения аддитивной вариансы к общей фенотипической вариансе значений признака.
Общая комбинационная способность – это оценка генетического качества каждого отдельного родителя, установленная в испытаниях потомков-полусибсов.
Поликросс – это система скрещиваний, в которой на специально созданных участках (питомниках, лесосеменных плантациях) исследуемые деревья свободно опыляются пыльцой других растений, растущих на том же участке (питомнике, лесосеменной плантации).
Реципрокные скрещивания – это скрещивания между двумя родительскими формами, когда каждая из них в одном случае берется в качестве материнского, а в другом – в качестве отцовского родителя.
Сдвиг при отборе – это наследуемая часть селекционного дифференциала.
Селекционный дифференциал – это разность между средней величиной признака в совокупности отобранных особей и соответствующей средней величиной того же признака в исходной популяции.
Сиб (сибс) – общий термин для обозначения брата или сестры (сокращение от слова “ sibling ”). У полубратьев или полусестер («полусибсов») известен один общий родитель (мать или отец), но не оба родителя одновременно. У деревьев-полусибсов общий родитель, как правило, семяобразователь или (значительно реже) общий пыльцевой родитель, но не оба родителя.
Специфическая комбинационная способность – это оценка генетического качества каждой из комбинаций родителей в их родительских парах, устанавливаемая по результатам сравнительного изучения потомков-сибсов и полусибсов от разных комбинаций скрещивания.
Топкорссные скрещивания – это скрещивания, при которых все участвующие в испытании растения опыляются пыльцой одного из них.
Введение
Повышение продуктивности лесов и охрана генофонда составляющих их древесных и кустарниковых растений, по мнению Леонида Федоровича Правдина (1978), возможно только при условии широкого использования уже проверенных на практике и вновь рекомендуемых перспективных методов селекции лесных древесных пород, основанных на законах генетики. Согласно его представлениям «…сейчас это положение настолько широко усвоено лесоводами, что многие лесохозяйственные мероприятия (рубки главного и промежуточного пользования, лесные культуры, процессы предварительного и последующего естественного возобновления) дают ожидаемый эффект, если они проводятся с учетом современных достижений селекции….» (Правдин, 1978, стр.24). Перспективность активного внедрения результатов селекции в лесное хозяйство обозначена в Государственной программе Российской Федерации «Развитие лесного хозяйства» на 2013-2020 годы (Государственная программа…, 2013). В ней предусматривается повышение доли семян с улучшенными наследственными свойствами, используемых при лесовосстановлении и лесоразведении.
Вопрос воспроизводства лесных ресурсов сегодня в России весьма актуален, что подтверждается активным строительством селекционных лесосеменных центров во многих регионах страны (Дубровина, 2011). Их создание рассматривается как необходимая платформа эффективного восстановления насаждений, повышения их качества, продуктивности, устойчивости, ресурсной и рекреационной значимости. Эти положения занимают ключевые позиции в концепции Федеральной целевой программы «Развитие лесного семеноводства на период 2009 – 2020 годов» (Кобельков, 2008; Концепция…, 2008; Отчет…, 2008; Федюков, 2011) и в Государственной программе Российской Федерации «Развитие лесного хозяйства» на 2013-2020 годы, утвержденной распоряжением Правительства Российской Федерации от 28 декабря 2012 г. № 2593-р (Государственная программа…, 2013). Острота проблемы высветилась в связи с чрезвычайной лесопожарной обстановкой в 2010 году и возникшей в этой связи необходимостью масштабного восстановления лесов. Масштабы таких работ в Нижегородской области велики: площадь искусственных насаждений – лесных культур всех типов, назначений и конструкций – более 0,5 млн. га или около 1/5 всех её лесов. Лесные культуры хвойных (преимущественно сосны обыкновенной) в регионе проектируются на 80 – 90% хвойных вырубок и на 5 – 10 % мягколиственных вырубок, что обусловливает устойчивый спрос на высококачественный посадочный материал указанных пород. Это обстоятельство, в свою очередь, формирует потребность в семенах с высокими посевными качествами и улучшенной наследственностью, которые производятся преимущественно на лесосеменных плантациях. Однако до настоящего времени в составе создаваемых лесных культур, промышленных плантаций, защитных и рекреационных насаждений крайне низка доля насаждений, созданных из посадочного материала селекционного происхождения, а возможности селекции реализованы далеко не полностью (Государственная программа…, 2013).
Ядром формирования ПЛСБ являются плюсовые деревья, выделяемые в насаждениях по фенотипическим признакам, имеющим хозяйственное значение (Яркин, 1990; Ефимов, 2003а, б; 2010; Рутковский, 2003; Бессчетнов, 2005; Кублик, 2005; Рутковский, 2005; Степанов, 2005; Подстольный, 2009). Это в полной мере соответствует сложившейся мировой практике (Bishir, 1999; Alizoti, 2008; Kowalczyk, 2008; Ayan, 2009; Çeli̇k, 2009; Funda, 2009; Kroon, 2011; Alan, 2012; Almqvist, 2012; Matras, 2012; Klisz, 2014). Существующий порядок их выделения предполагает последующую всестороннюю проверку, в первую очередь по потомству, как оценку эффективности реализованного массового отбора. Это общепризнанно и принято как у нас в стране (Орленко, 1972а, б; Роне, 1975; 1980б; 1985; 1990; Бамбе, 1981; Биргелис, 1981; 1988; Ефимов, 1981; 2000; 2010; Пааль, 1981; Котов, 1982; Белоус, 1989; 1990; Бессчетнова 2004д, е, к; 2005а, б, в; 2006б; 2008а б; 2009а, б, в; 2014а; Бессчетнов, 2006г; Царев, 2006;), так и за рубежом (Lindguist, 1954; Bridgwater, 1997; Olsson, 2000; Ruotsalainen, 2001; Hannrup, 2002; Zhelev, 2003; Danusevičius, 2008; Fries, 2008; Han, 2008; Zamudio, 2002). Изучение полусибсов осуществляется в испытательных культурах (Кундзиньш, 1972а, б; Пихельгас, 1974; Этверк, 1979; Петров, 1981; Основные положения…, 1982; Ефимов, 1991; Указания…, 2000; Махнев, 2007; Camussi, 1995; Kowalczyk, 2005; Dobrev, 1995a, b; 2007; 2008; Han Sang-Urk, 2007; McKeand, 2008a, b; Kroon, 2009; 2011). Результаты таких проверок допускается применять в производственных целях при достижении потомствами в испытательных культурах II класса возраста (Указания…, 2000), вместе с тем их дифференциация начинается с двух лет после посадки (Мольченко, 1982). Так как установлено, что селекционный дифференциал, зафиксиро-ванный в определенном возрасте, в дальнейшем может снижаться (Орленко, 1972а, б; Роне, 1982). Для ранней диагностики недостаточно только таксационных показателей, требуется их подкрепление другими наследственно обусловленными признаками (Багинский, 2003).
Настоящий практикум позволит обучающимся по программе бакалавриата по направлению подготовки 35.03.01 – Лесное дело успешно овладеть традиционными и широко применяемыми в практической селекции приемами и методами получения оценок селекционного качества насаждений основных лесообразующих пород, вычисления значений наследственной обусловленности их признаков, имеющих хозяйственное, адаптационное и идентификационное значение.
