Genetyka populacyjna i biochemiczna drzew leśnych

Tematyka przedmiotu uwzględnia elementy genetyki populacyjnej i biochemicznej drzew i drzewostanów obejmujące zagadnienia podstaw teoretycznych hodowli selekcyjnej oraz realizowanych przez Lasy Państwowe programów selekcji i zachowania zasobów genowych drzew leśnych oraz regionalizacji nasiennej i testowania potomstwa leśnego materiału podstawowego. Zakres tematyczny wykładów określa elementy genetyki populacyjnej drzew leśnych, współzależność dziedziczności i środowiska, dryf genetyczny, efekt szyjki butelki, przedstawia również podstawy genetyki molekularnej, chromosomową teorię dziedziczenia, markery DNA oraz zagadnienia fitogeografii i transgeniki GMT. W zakresie ćwiczeń kameralnych wykonywana jest analiza DNA (izolacja, PCR, elektroforeza) oraz interpretacja uzyskanych wyników (opis struktury genetycznej), a także ocena parametrów selekcyjnych drzew leśnych. Podczas ćwiczeń terenowych wykonywana jest ocena zróżnicowania fenotypowego i genetycznego Leśnego materiału podstawowego.

Wykłady:

- Wiadomości wstępne. Cel i zakres przedmiotu. Stosowana terminologia. Podstawy teoretyczne.

- Podstawy genetyki populacyjnej drzew leśnych. Selekcja naturalna i sztuczna. Podstawowe definicje. Adaptacja do warunków środowiska. Modyfikacje. Plastyczność. Konkurencja i kooperacja. Mutacje spontaniczne. Rekombinacje. Heterozja. Sąsiedztwo, izolacja i dryft genetyczny. Chów wsobny. Selekcja populacyjna (masowa) i indywidualna. Selekcja negatywna i pozytywna. Różnica selekcyjna i zysk selekcyjny. Intensywność selekcji. Odziedziczalność.

- Podstawy genetyki populacyjnej drzew leśnych. Genetyka populacyjna. Częstość genów i genotypów. Prawo Hardy-Weinberga. Zmiana genetycznej równowagi. Dziedziczność a środowisko zewnętrzne.

- Podstawy genetyki populacyjnej drzew leśnych. Czynniki wpływające na zmienność genetyczną. Dryf genetyczny. Efektywna wielkość populacji. Efekt „szyjki butelki”. Efekt założyciela

- Podstawy genetyki molekularnej w badaniach ekologicznych. Markery molekularne. Typy dziedziczenia. Genom jadrowy i organellowy. Chromosomy. Markery kodominujące. Polimorfizm długości fragmentów restrykcyjnych (RFLP). Sekwencje DNA. Polimorfizmy punktowe. Mikrosatelity Polimorfizm długości amplifikowanych fragmentów (AFLP). Wybór markera.

- Podstawy genetyki molekularnej. Wykorzystanie markerów genetycznych izoenzymowych, terpenowych oraz markerów genetycznych typu RAPD, AFLP, PCR-RFLP do identyfikacji populacji i genotypów wybranych gatunków drzew leśnych . Markery mikrosatelitarne DNA.

- Fitogeografia. Historia genetycznej zmienności drzew leśnych. Paleobotanika. Analiza pyłkowa. Zasięgi występowania gatunków. Migracje

- Transgenika. Izolowanie genów, konstrukcje genowe, metody wprowadzania genów, selekcja i charakterystyka roślin transgenicznych (GMO). Możliwości wykorzystania GMO w leśnictwie.

Hades B.D., Hooper N.M 2006: Biochemia. Wydawnictwo Naukowe PWN. Warszawa. Winter P.C, Hickey G.I., Fletcher H.L. 2001: Genetyka. Wydawnictwo Naukowe PWN. Warszawa. Wydawnictwo Naukowe PWN. Warszawa. Bergon M., Mortimer M. Thompson D.J 1999: Ekologia populacji. Studium porównawcze zwierząt i roślin. Wydawnictwo Naukowe PWN. Warszawa. Polak-Berecka M: 2006: Genetyka populacyjna drzew leśnych. Wyd. AR Kraków. Tuner P.C, Mc Lennan A.G 2005: Biologia molekularna. Wydawnictwo Naukowe PWN. Warszawa. Freeland J.R. 2008: Ekologia molekularna. Wydawnictwo Naukowe PWN. Warszawa. Tourne Y. 2006: Genetic engineering and biotechnology. Concepts, methods and agronomic applications, Science Publishers, Inc. USA,UK. Tourne Y. 2001: Genetically modified organisms. Transgenesis in plants. Science Publishers, Inc. USA,UK. Nanson A. 2008: Les organismes genetiquement modifies (OGM) en genetique forestiere. Parcs et Reserves. Vol. 63, 4.

Wiedza:

Ma wiedzę w zakresie podstaw genetycznych zmienności wewnątrzgatunkowej i międzygatunkowej drzew leśnych, w zakresie techniki krzyżowania, mutagenezy oraz zasad selekcji indywidualnej i masowej.

Ma wiedzę w zakresie genetyki molekularnej, mechanizmów kodowania i przekazywania cech adaptacyjnych, odpornościowych i jakościowych drzew leśnych.

Dysponuje wiedzą w zakresie oceny zmienności struktur genetycznych drzew leśnych markerami genetycznymi.

Umiejętności:

Potrafi przeprowadzić analizę DNA. Dobiera odpowiednie markery genetyczne zależnie od celu badań. Interpretuje informację genetyczną. Ocenia zmienność struktury genetycznej populacji drzew leśnych.

Obliczy podstawowe parametry selekcyjne i zastosuje je do oceny indeksowej.

Potrafi ocenić zróżnicowanie fenotypowe i genetyczne Leśnego materiału podstawowego oraz zabezpieczyć czystość genetyczną Leśnego materiału rozmnożeniowego.

Kompetencje społeczne:

Potrafi pracować w grupie i kierować małym zespołem oraz prawidłowo określić priorytety służące realizacji rozwiązywanego zadania.

Ćwiczenia laboratoryjne:

201 - sprawdzian wykonania zadania obliczeniowego

203 - zaliczenie raportu z ćwiczeń praktycznych

711 - rozwiązanie zadania problemowego, analiza przypadku