Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования «Воронежский государственный лесотехнический
университет им. Г.Ф. Морозова»
БИОТЕХНОЛОГИЯ В ЛЕСНЫХ КУЛЬТУРАХ
Методические указания для самостоятельной работы аспирантов по направлению 35.06.02 - Лесное хозяйство (направленность программы - Лесные культуры, селекция, семеноводство)
Воронеж 2017
1
УДК630*165.6: 631.147(075.8)
Биотехнология в лесных культурах.[Электронный ресурс] Методические указания для самостоятельной работы аспирантов по направлению 35.06.02 - Лесное хозяйство (направленность программы - Лесные культуры, селекция, семеноводство)/ А. И. Сиволапов, И.Ю. Исаков; Мин-во обр. и науки РФ, ФГБОУ ВО «Воронеж. гос. лесотехн. университет им. Г.Ф. Морозова». Воронеж, 2017. – 16 с.
Печатается по решению редакционно-издательского совета ВГЛТУ им. Г.Ф. Морозова.
Рецензент канд. биол. наук, зав лабораторией лесной биотехнологии ВНИИЛГИСбиотех О.С. Машкина
2
ВВЕДЕНИЕ
Биотехнология – наука о методах и технологиях создания и использования генетически трансформированных биологических объектов (растений, животных и микроорганизмов) для интенсификации производства или создания новых продуктов различного назначения.
Биотехнология в лесных культурах для аспирантов по специальности 06.03.01 предусматривает изучение трех разделов дисциплины:
-микроклональное размножение растений с использованием биотехнологии in vitro;
-применение метода ДНК-анализа для изучения биоразнообразия и генетической паспортизации сортов древесных растений;
-биотехнология in vitro в лесокультурной практике.
Поэтапные вопросы биотехнологии in vitro рассматриваются на базе Питомнического хозяйства ВГЛТУ.
Применение ДНК-анализа рассматривают на базе отдела генетики Воронежского филиала Центра защиты леса.
Практическое внедрение биотехнологии in vitro в лесокультурной практике рассматривается на базе Учебно-опытного лесхоза ВГЛТУ.
Биотехнологический процесс включает следующие компоненты: биологический агент, субстрат, целевой продукт, аппаратуру и совокупность управляющих ими методов. Регенерация – восстановление целого организма из его части. Наиболее сложной является регенерация растений из отдельных клеток. Особенно трудно этот процесс происходит у древесных растений.
Академическое изучение дисциплины ориентировано на теоретические знания и подготовку аспирантов для научных исследований. Центральными элементами подготовки являются новые полученные знания, новейшие научные познания и обучение, ориентированное на решение проблем. Аспиранты работают с новыми методами исследования и вовлечены в исследовательскую работу.
МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОРГАНИЗАЦИИ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
1. Самостоятельная работа аспирантов
Аспиранты преимущественно изучают отдельные вопросы науки самостоятельно.
Лекции дают достаточно в полном объеме содержание дисциплины, но для глубокого изучения отдельных вопросов необходимо самостоятельное изучение литературных источников.
Лектор сообщает аспирантам содержание разделов по дисциплине и рекомендует литературу для изучения. Кроме теоретических вопросов
3
преподаватель демонстрирует методики проведения исследований применения биотехнологии в лесокультурной практике.
Тема 1. Основные положения «Комплексной программы развития биотехнологии в Российской Федерации до 2020 года», принятой 14 апреля 2012 года Правительством РФ по лесной биотехнологии
Цель работы: изучить основные положения Программы развития лесной биотехнологии в РФ, планы реализации, какое значение придается биотехнологии в развитии страны и лесного хозяйства.
Методические рекомендации
В процессе проработки темы необходимо уяснить современное состояние в области лесной биотехнологии. В процессе работы ознакомиться с основными положениями Приоритетного направления Программы № 7 – Лесная биотехнология.
Реализация Программы в части приоритетного направления "Лесная биотехнология" приведет к созданию в стране современной системы управления лесонасаждениями с привлечением методов ДНК маркирования, созданию новых биотехнологических форм деревьев с заданными признаками, развитию плантационного лесовыращивания, созданию условий для малоотходной переработки древесины, утилизации отходов лесопиления, а также к созданию спроса на современные экологически безопасные средства защиты леса.
7.1"Применение биотехнологий для управления лесонасаждениями"
Одним из приоритетных направлений развития лесных биотехнологий является молекулярное (ДНК) маркирование, направленное на решение следующих задач лесного хозяйства и промышленности:
- совершенствование принципов и подходов лесосеменного районирования;
- генетическая паспортизация и сертификация семян; - мониторинг фитосанитарного состояния питомников и
лесонасаждений; - контроль законности происхождения древесины.
Таким образом, комплекс мероприятий направлен на разработку и ускорение распространения передовых технологий, а также широкое применение биотехнологий в целях повышения эффективности управления лесонасаждениями.
7.2"Применение биотехнологий для сохранения и воспроизводства лесных генетических ресурсов"
Современные методы лесной биотехнологии позволят эффективно проводить мониторинг состояния ресурсов, сохранять и воспроизводить лесные генетические ресурсы. К таким биотехнологиям относятся следующие:
- создание банков in vitro редких и исчезающих видов лесных растений;
4
-клональное микроразмножение редких и исчезающих видов лесных древесных и травянистых растений для создания резерватов;
-мониторинг состояния лесных генетических ресурсов с применением методов анализа ДНК;
-оценка генетического разнообразия лесных насаждений с использованием методов анализа ДНК.
7.3 "Создание биотехнологических форм деревьев с заданными признаками"
Экономическая эффективность лесонасаждений (лесных плантаций в частности) в первую очередь зависит от продуктивности и устойчивости к биотическим и абиотическим факторам среды используемых лесных пород.
Всвою очередь эти характеристики зависят от генетической ценности и качества посадочного материала. Необходимо развивать биотехнологии, направленные на создание новых форм лесных пород с заданными признаками. К таким биотехнологиям относятся следующие:
-селекция основных лесообразующих пород на основе ДНК маркирования для выведения новых гибридных и сортовых форм;
-создание биотехнологических форм деревьев с заданными признаками, например, с пониженным содержанием лигнинов, устойчивостью к гербицидам;
-клональное микроразмножение генетически ценных форм деревьев с целью быстрого выведения на рынок новейших селекционных достижений и повышения качества посадочного материала.
Биотехнологические формы деревьев являются сырьевой базой современной лесоперерабатывающей промышленности. Значительная часть расходов в процессе переработки древесины приходится на отделение древесной целлюлозы от лигнина, который представляет собой вещество, связывающее волокна древесины. При этом используются едкие щелочные растворы, высокие температуры и давление. Использование древесины, содержащей меньше лигнина и больше целлюлозы, существенно повышает конкурентоспособность лесоперерабатывающей промышленности.
Быстрорастущие деревья являются также одним из эффективных способов борьбы с изменением климата в качестве поглотителей углекислого газа. Другим направлением использования быстрорастущего леса является его использование в качестве сырья для биотоплива.
7.4 "Биологические средства защиты леса"
Применение средств химии губительно сказывается на биоразнообразии лесных сообществ, а отсутствие работ по созданию и производству новых биологических средств защиты (включая микробиологические и энтомофаги) не позволяет сдерживать распространение в лесах новых опасных вредителей и фитопатогенов фитофагов, что негативно влияет на пожарную безопасность в лесах и приводит к значительным социально-экономическим ущербам от пожаров. Комплекс мероприятий направлен на изыскание биотехнологических средств
5