Молекулярная генетика развития растений

Курс ориентирован на бакалавров и магистров, специализирующихся по биологическим дисциплинам, а также на учителей биологии средних школ. Будет также полезен для всех, кто интересуется проблемами морфогенеза у растений, генетической инженерией.

В вводной части курса будут представлены объекты молекулярной генетики растений, их положительные и отрицательные стороны, правила обозначения генов и мутаций, механизмы трансформации растений и практическое использование генетически модифицированных растений в исследованиях и сельском хозяйстве. Мы затронем также вопрос о том, почему органы развиваются в определенных местах на растении, как клетки и ткани могут согласованно дифференцироваться, достаточно точно определяя свою позицию относительно других, введем понятие позиционной информации.

Далее курс будет следовать логике развития растительного организма, начиная от двойного оплодотворения. Мы рассмотрим деление зиготы и приобретение клетками полярности, формирование семядолей, побегового и корневого апексов, доменную структуру зародыша и мутации, которые нарушают эти процессы.

В формировании побега важную роль играет побеговая апикальная меристема. Мы познакомимся с разнообразием апикальных меристем, зонированием и основными принципами функционирования. Вы узнаете о подвижных факторах транскрипции, коротких пептидах и путях передачи сигнала, контролирующего объем меристемы, а также с последствиями нарушения этих регуляторных элементов.

Развитие листа – сложный процесс, начинающийся с разметки – определения позиции будущего органа в теле растения. Мы попытаемся дать ответ на вопрос, как лист узнает свою верхнюю и нижнюю сторону, в каких местах он растет, почему возникают зубчики или листочки сложного листа и какова взаимосвязь между развитием листа и стебля. При этом на поверхности листьев происходят удивительные события: он покрывается волосками, образуются устьица, растут клетки основной эпидермы. Во многом эти явления аналогичны формированию корневых волосков. И, конечно же, эти процессы время от времени нарушаются, что позволит нам понять лежащие в основе механизмы генетической регуляции.

Подготовка к цветению для растения означает точный выбор времени цветения, который возможен благодаря биологическим часам растения. Мы попробуем разобраться, как возникает сигнал к цветению, какие гены после этого включаются, и как в дальнейшем происходит развитие самого цветка. Далее мы познакомимся с разнообразием механизмов, препятствующих самоопылению у разных растений, и в финале курса – с развитием семязачатков и плодов.

В курсе предусмотрено проведение зачета, а также тестирование в онлайн режиме в конце каждого занятия.

Форма обучения заочная (дистанционная)

Еженедельные занятия будут включать просмотр тематических видео-лекций и выполнение тестовых заданий с автоматизированной проверкой результатов.

Важным элементом изучения дисциплины является написание творческих работ в формате сочинения-рассуждения по заданным темам, которое должно содержать полные развернутые ответы, подкрепленные примерами из лекций и/или личного опыта, знаний или наблюдений.

В открытом доступе вы можете ознакомиться с видеолекциями первых двух недель, остальные материалы станут доступны после оплаты курса. 

Курс рассчитан на бакалавров 3 и 4 года обучения. Требует углубленных знаний по физиологии растений, ботанике, цитологии, биохимии, генетике, микробиологии, молекулярной биологии в объеме специализированных ВУЗовских программ.

Лекция 1. Вводная. Модельные объекты и геномы.
Лекция 2. Трансформация растений.
Лекция 3. Методы исследования и создание растений-ГМО.
Лекция 4. Позиционный контроль развития.
Лекция 5. Эмбриональное развитие.
Лекция 6. Функционирование апикальных меристем.
Лекция 7. Морфогенез листа.
Лекция 8. Дифференцировка клеток эпидермиса.
Лекция 9. Морфогенез цветка I. Индукция цветения.
Лекция 10. Морфогенез цветка II. ABCDE-модель развития цветка.
Лекция 11. Биология опыления растений. Самонесовместимость.
Лекция 12. Развитие семязачатков и плодов.

В результате освоения курса слушатель получает представление о базовых понятиях биологии развития растений, способах управления развитием на определенных этапах и практическом применении этих знаний человеком.

Знать:

• основные теоретические закономерности генетики, анатомии и физиологии растений;
• основные методы и объекты, а также методологию современного эксперимента;
• уметь интерпретировать оригинальные данные в области молекулярной генетики растений, современные методы и подходы, а также формулировать положения для проектных исследований.

Уметь:

• анализировать базовую информацию в области молекулярной генетики растений; владеть основами биологии клетки, анатомии, морфологии и физиологии.

Владеть:

• теоретическими знаниями в области молекулярной генетики растений с привлечением биоинформатики, биохимии и анатомии растений, а также физико-химического эксперимента.

Компетенция профессиональная. В результате изучения дисциплины «Молекулярная генетика развития растений» у студентов формируются следующие общепрофессиональные компетенции: 06.00.00 - Биологические науки
на уровне магистратуры: 06.04.01 - биология (специальность ВАК 03.01.05 физиология и биохимия растений)
- способность использовать знание теоретических основ генетики, биоинформатики, биохимии, ботаники и физиологии растений, понимать механизмы молекулярных, клеточных и организменных процессов для анализа процессов, происходящих в растительном организме   ОНК - в результате освоения дисциплины магистр должен получить представления о физических и биохимических механизмах, обеспечивающих морфогенез растительного организма на уровне клетки, ткани, органа и целого организма.
ИК - в результате освоения дисциплины магистр должен уметь использовать полученные знания для применения в области генетики, физиологии и биохимии растений, ботаники, экологии, биоинженерии, а также смежных областях биологии.
СК - в результате освоения дисциплины магистр должен иметь представления о генетических механизмах, обеспечивающих функционирование биологических систем на клеточном, тканевом и организменном уровне организации живой природы.
ПК - в результате освоения дисциплины магистр должен уметь использовать современные методы для исследования клеток, тканей и органов, растительного организма в целом.
СПК - данная дисциплина участвует в формировании генетических, биохимических, биотехнологических, биоинженерных и молекулярно- биологических компетенций
на уровне подготовки кадров высшей квалификации направлений 06.06.01    - Биологические науки у аспирантов и преподавателей формируется следующая универсальная компетенция:
- способность к анализу и оценке современных научных достижений, владение современными методологиями эксперимента, знание химических основ сельского хозяйства (растениеводства); генерация идей для решения оригинальных исследовательских и практических задач, в том числе в междисциплинарных областях (УК-1).