• A
  • A
  • A
  • АБВ
  • АБВ
  • АБВ
  • А
  • А
  • А
  • А
  • А
Обычная версия сайта

Микология и альгология

2021/2022
Учебный год
RUS
Обучение ведется на русском языке
4
Кредиты
Статус:
Курс обязательный
Когда читается:
1-й курс, 3 модуль

Программа дисциплины

Аннотация

Микология и альгология являются фундаментальными биологическими дисциплинами. Они знакомят студентов с многообразием фототрофных и гетеротрофных талломных организмов, ранее относимых к низшим растениям. Водоросли играют огромную роль в качестве основных образователей органического вещества в Мировом океане. Грибы являются основными организмами – редуцентами на суше. Многие виды грибов вызывают болезни растений, животных и человека. Грибы и водоросли известны как продуценты разнообразных биологически активных веществ: антибиотиков, ферментов и других ценных метаболитов. Настоящая программа учебной дисциплины устанавливает требования к образовательным результатам и результатам обучения студента и определяет содержание и виды учебных занятий и отчетности. Программа предназначена для преподавателей, ведущих дисциплину «Микология и альгология», учебных ассистентов и студентов направления подготовки 06.03.01 Биология, обучающихся по образовательной программе «Клеточная и молекулярная биотехнология». Программа учебной дисциплины разработана в соответствии с: Образовательным стандартом НИУ ВШЭ по направлению 06.03.01 Биология; Образовательной программой «Клеточная и молекулярная биотехнология» и объединенным учебным планом по образовательной программе «Клеточная и молекулярная биотехнология». Данная учебная дисциплина включена в раздел «Базовая часть» Учебного плана 06.03.01 Биология и относится к базовой профильной части. Осваивается на 1 курсе. Изучение данной дисциплины базируется на результатах освоения «Общая и неорганическая химия», хороших знаниях биологии на уровне общеобразовательной школы. Основные положения дисциплины «Микология и альгология» будут использоваться при изучении дисциплин на 2-4 курсах «Индустриальная биотехнология», «Проектирование, контроль и управление биотехнологических производств» и при прохождении практики на 1-4 курсах образовательной программы «Клеточная и молекулярная биотехнология».
Цель освоения дисциплины

Цель освоения дисциплины

  • Целью освоения данной дисциплины является получение знаний в области разнообразия и биологии водорослей, грибов, слизевиков и грибоподобных, их значения в природе и народном хозяйстве, применения в науке и биотехнологии, а также начальных навыков обнаружения объектов в природе и идентификации представителей различных таксономических групп.
Планируемые результаты обучения

Планируемые результаты обучения

  • Понимание значения понятий «водоросли», «грибоподобные», «слизевики», «грибы», знание положения этих организмов в современной системе органического мира. Понимание иерархической системы ботанической номенклатуры. Умение пользоваться основными базами по таксономии и разнообразию.
  • Умение перечислить и кратко охарактеризовать важнейшие крупные таксономические группы водорослей (Эвгленовые и Динофитовые, классы Гетероконтных водорослей, Зелёные, Харовые, Красные и Сине-Зелёные), грибов (царство Грибы и отделы в него входящие), грибоподобных (Оомицеты и Лабиринтулиды) и слизевиков (Миксомицеты и Плазмодиофориды).
  • Знание важнейших современных методов изучения разнообразия альго- и микобиоты в природных средах: наблюдение, микроскопия, культуральные методы, молекулярно-генетические подходы.
  • Знание основных вариантов строения вегетативного тела, жгутикового аппарата, митохондрий и пластид, состава пигментов и запасных веществ, клеточных покровов, а также особенностей размножения и жизненных циклов. Представление о роли этих признаков в систематике обсуждаемых групп. Знание основных «таксономических» генов и особенностей их использования в систематике групп различного ранга.
  • Знание определений и умение привести примеры из области экологии водорослей: водоросли наземные, морские и пресноводные; планктон, перифитон, бентос; токсичные водоросли; симбиотрофные и паразитические водоросли. Понимание разнообразия, обилия и значения водорослей в различных природных средах.
  • Знание вариантов традиционного взаимодействия человека с природной альго- и микобиотой: съедобные, токсичные и лекарственные представители, хозяйственно-важные паразиты растений, паразиты животных, в том числе теплокровных, в том числе человека.
  • Знание важнейших объектов культивирования среди съедобных водорослей (Porphyra, Laminaria) и грибов (шиитаке, шампиньон, вешенка); знание основных объектов культивирования с целью получения различных веществ (дрожжи и микроскопические мицелиальные грибы, водоросли спирулина, хлорелла, эвглена). Понимание биологических основ культивирования различных объектов.
  • Знание основных лабораторных объектов среди водорослей и грибов и примеров проведённых на них важнейших исследований. Понимание биологических основ использования водорослей, грибов и им подобных в качестве лабораторных организмов.
  • Знание определений и примеров из области экологии микобиоты (грибы, слизевики, грибоподобные): микобиота водная и наземная; сапротрофы, паразиты, симбиотрофы, хищники. Понимание разнообразия, обилия и значения микобиоты в различных природных средах.
Содержание учебной дисциплины

Содержание учебной дисциплины

  • Положение объектов изучения микологии и альгологии в общей системе органического мира
    Современная система органического мира, важнейшие эволюционные ветви эукариот. Грибы – таксономическая категория в ранге царства в группе Opisthokonta. Грибоподобные – отдел Oomycota среди Straminopila. Лабиринтулиды – ещё одна традиционно «микологическая» спорообразующая группа среди Straminopila. Водоросли и слизевики – нетаксономические категории, объединяемые биологическими признаками. Водоросли – талломные организмы с оксигенным фотосинтезом, представленные практически во всех крупных эволюционных ветвях эукариот, а также среди бактерий. Слизевики – амебоидные (плазмодиальные) организмы, размножающиеся с помощью спор – представлены в трёх различных ветвях эукариот. Значение в систематике морфологических и генетических признаков, важнейшие «таксономические» гены. Современная система объектов микологии и альгологии строится на основе кодекса ботанической номенклатуры: отдел (окончания -phyta / -mycota) – класс (-phyceae / -mycetes) – порядок (-ales / -ales) – семейство (-aceae / -aceae) – род – вид.
  • Поиск информации об объектах в интернете
    Наиболее полная таксономическая база по водорослям – algaebase.org (сведения о таксономическом положении и синонимии, ссылки на другие ресурсы). Для многих приводятся описания, библиография и иллюстрации. Для грибов и других объектов микологии наиболее признаваемой является база indexfungorum.org (регулярно обновляемые сведения о таксономическом положении и синонимии объектов). База mycobank.org хуже в смысле полноты синонимии и обновляемости, но для многих объектов содержит дополнительную информацию, отсутствующую в базе indexfungorum. По биоразнообразию и распространению в целом наиболее полной базой является gbif.org. Для отдельных хозяйственно важных объектов имеются также отдельные базы по разнообразию и экологии. Для построения филогений и определения таксономического статуса объекта по последовательностям нуклеотидов отдельных участков ДНК обычно используется база blast.ncbi.nlm.nih.gov.
  • Методы исследования разнообразия альго- и микобиоты
    Дизайн исследования в области биоразнообразия: от наблюдения и отбора образцов до составления таксономического списка, статистики и обсуждения. Наблюдение в природной среде. Отбор и хранение образцов, зачем нужна фиксация и другие варианты пробоподготовки. Оптическая микроскопия, использование красителей. Электронная микроскопия. Культуральные исследования. Как идентифицируют и считают объекты: морфология и генетика. Альтернативный подход: метагеномные исследования. Что даёт статистическая обработка.
  • Основы клеточной биологии водорослей
    Клеточные покровы водорослей: над- и подмембранные структуры, особенности их строения и состава. Пластиды водорослей: особенности строения и эволюции, первичный, вторичный и третичный эндосимбиозы. Разнообразие пигментов, их приспособительное значение. Запасные продукты. Разнообразие ядер у водорослей, особенности их деления. Жгутики водорослей: разнообразие внешнего и внутреннего строения.
  • Вегетативные талломы водорослей
    Одноклеточные варианты: монадные, коккоидные, амебоидные; колониальные и ценобиальные формы. Многоклеточные талломы: нитчатые, разнонитчатые, псевдопаренхиматозные и паренхиматозные. Внешний вид и размеры водорослей.
  • Размножение и жизненные циклы водорослей
    Типы размножения: вегетативное, бесполое, половое. Варианты полового процесса: изо-, гетеро-, оогамия, хологамия, конъюгация, соматогамия. Типы жизненных циклов: гаплоидный, диплоидный, гапло-диплоидный с изо- и гетероморфной сменой поколений. Спорофит и гаметофит. Место мейоза в жизненном цикле. Покоящиеся стадии водорослей.
  • Разнообразие водорослей
    Распределение важнейших отделов по эволюционным ветвям про- и эукариот: прокариотные сине-зелёные водоросли (отдел Cyanophyta). Эукариоты: архепластиды (глаукофитовые – Glaucophyta, зелёные – Chlorophyta, харовые – Charophyta, красные – Rhodophyta); альвеоляты (динофлагелляты – Dinophyta); страминопилы (охрофитовые – Ochrophyta с классами Chrysophyceae, Tribophyceae, Diatomophyceae, Fucophycaea); эвгленовые – Euglenophyta. Применение морфологических, биохимических, экологических и генетических критериев для выделения таксонов разного ранга.
  • Экология водорослей
    Свободноживущие водоросли. Водоросли вневодных местообитаний – почвенные, их биомасса и разнообразие; аэрофильные (Trentepohlia). Морские водоросли. Макро- и микрофитобентос, разнообразие, распространение в зависимости от глубины и географической широты, значение для экосистемы. Перифитон. Планктон – разнообразие, распределение в океане и значение. Пресноводные водоросли. Различные типы пресных водоёмов и обитающие в них водоросли. Симбиотические водоросли. Ассоциации с беспозвоночными животными и грибами. Распространённость таких ассоциаций, разнообразие и судьба водорослей в них. Клептопластия.
  • Биологические основы использования водорослей человеком
    Съедобные водоросли и их пищевые свойства. БАДы из водорослей. Компоненты клеточной стенки водорослей как ценное промышленное сырьё. Пигменты водорослей как ценное промышленное сырьё. Токсины водорослей. Варианты использования: сбор или культивирование.
  • Культивирование водорослей для пищевых и промышленных целей
    Культивирование непосредственно в экосистеме (аквакультура), или в биореакторах (промышленное культивирование). Красная Porphyra – пищевые водоросли, важнейший объект аквакультуры. Бурые пищевые водоросли Laminaria (Saccharina), Undaria. Аквакультура для получения агара и каррагинана (Gracilaria, Eucheuma). Биотехнология микроводорослей: выращивание с целью получения хлорофилла и других пигментов, липидов, белков, в том числе – незаменимых аминокислот. Биотопливо. Важнейшие объекты: сине-зелёные, зелёные, эвгленовые. Поисковые исследования в биотехнологии водорослей: скрининг активных природных штаммов, введение в культуру, исследование свойств в культуре.
  • Водоросли как лабораторные объекты
    Способность водоросли расти в культуре – важнейший фактор её использования для исследований в области физиологии, биохимии и генетики. Хорошо поддерживаются в культуре многие сине-зелёные, зелёные (хлорелла, хламидомонада), эвгленовые. Исследования фотосинтеза, размножения и т.д.
  • Строение вегетативного тела и основы клеточной биологии грибов (царство Fungi)
    Нитчатая структура (псевдомицелий и мицелий) – септированные и несептированные варианты, строение септ. Одноклеточные формы (дрожжи и другие). Клеточная стенка: состав и строение. Внешний вид и размеры вегетативного тела грибов. Митохондрии. Ядра грибов: плоидность, дикариотизм. Жгутики у грибов. Ферменты грибов. Основной обмен и вторичный метаболизм у грибов.
  • Размножение и жизненные циклы грибов (царство Fungi)
    Вегетативное, половое, бесполое размножение. Варианты полового процесса: изо-, гетеро, оогамия, разные типы гаметангио- и соматогамии. Плодовые тела: строение, внешний вид и размеры. Определение пола и несовместимость у грибов. Плоидность. Дикариотизм. Строение и эволюция бесполого размножения у грибов. Потеря полового размножения в процессе эволюции: несовершенные (анаморфные) грибы.
  • Разнообразие грибов (царство Fungi)
    Отделы Chytridiomycota, Glomeromycota, Zygomycota, Ascomycota, Basidiomycota. Важнейшие морфологические признаки: строение вегетативного тела, состав клеточной стенки, особенности размножения и жизненных циклов. Применение морфологических, экологических и генетических критериев для выделения таксонов разного ранга.
  • Экология грибов
    Сапротрофные грибы: использование различных субстратов. Древоразрушающие грибы. Грибы в почвах и подстилках, на антропогенных субстратах (биоповреждения). Грибы в пресных и солёных водоёмах. Паразиты растений, некротрофный и биотрофный паразитизм, генетические основы взаимодействия паразита с хозяином. Наиболее хозяйственно значимые паразиты растений (спорынья, мучнисторосяные, ржавчинные и головнёвые). Симбиотрофы. Лихенизированные грибы, разнообразие их строения, особенности взаимодействия компонентов симбиоза. Микоризообразующие грибы, их таксономическая принадлежность, разнообразие типов микориз и растений-хозяев. Грибы-эндофиты, распространённость явления. Хищные грибы. Грибы – паразиты животных. Микозы теплокровных.
  • Биологические основы использования грибов человеком
    Макромицеты. Съедобные, ядовитые, лекарственные и галюциногенные грибы. Пищевые качества грибов. Метаболиты, которые делают грибы токсичными и придают им особые свойства. Традиции использования. Культивирование или сбор? Хищные микромицеты и паразиты беспозвоночных: перспективы использования в борьбе с вредителями культурных растений. Микромицеты и их рост в культуре. Антибиотики и другие вторичные метаболиты, их экологическое значение. Всеядность грибов – как вред (биоповреждения) и польза (разнообразие продуктов питания) для человека. Дрожжи и брожение.
  • Культивирование грибов для пищевых и промышленных целей
    Макромицеты. Важнейшие культивируемые пищевые (шиитаке, вешенка, шампиньон) и лекарственные (чага, рейши, кордицепс) грибы. Культивирование микромицетов в промышленных целях. Поддержание культур дрожжей. Скрининг изолятов с полезными свойствами, введение в культуру и поддержание в ней. Депонирование в коллекции и базы, история изолята.
  • Грибы как лабораторные объекты
    Способность гриба расти в культуре – важнейший фактор его использования для исследований в области физиологии, биохимии и генетики. Хорошо поддерживаются в культуре большинство сапротрофных грибов. Neurospora и Schizophyllum – популярные генетические объекты. Исследования на дрожжах.
  • Строение и некоторые аспекты биологии грибоподобных организмов (отделы Oomycota и Labyrinthulomycota)
    Нитчатая структура – несептированный мицелий у оомицетов; одноклеточные формы; эктоплазматическая сеть лабиринтулид. Внешний вид и размеры оомицетов и лабиринтулид. Состав и структура клеточной стенки. Митохондрии. Ядра. Строение жгутиков, дипланетизм и диморфизм зооспор у оомицетов, строение зооспор лабиринтулид. Строение органов полового и бесполого размножения оомицетов, эволюция при переходе от водного образа жизни к наземному. Экология оомицетов: от водных сапрострофов и внутриклеточных паразитов различных гидробионтов до паразитов высших наземных растений. Пероноспоровые – важнейшие паразиты культурных растений. Лабиринтулиды – в основном морские сапротрофы и паразиты, их значение в океане. Лабиринтула – паразит морской травы Зостеры и её влияние на прибрежные экосистемы.
  • Свободноживущие слизевики (отдел Myxogasteromycota)
    Положение свободноживущих миксогастровых слизевиков среди амебозой. Вегетативное тело – плазмодий. Размеры, движение и питание плазмодия. Тип питания и основные субстраты. Таксисы и их смена при переходе к размножению. Жизненный цикл. Типы органов спороношения. Внешний вид и размеры слизевиков.
  • Паразитические слизевики (отдел Plasmodiophoromycota)
    Положение плазмодифорид в супергруппе САР. Облигатные внутриклеточные паразиты высших растений и различных представителей страминопил. Особенности строения и питания. Жизненный цикл. Хозяйственно-важные паразиты культурных растений.
Элементы контроля

Элементы контроля

  • неблокирующий Прохождение практикума (графические рисунки объектов)
  • неблокирующий Контрольная «Водоросли» (темы 4-11)
  • неблокирующий Контрольная «Грибы, грибоподобные, слизевики» (темы 12-21)
  • неблокирующий Экзамен
Промежуточная аттестация

Промежуточная аттестация

  • Промежуточная аттестация (3 модуль)
    0.1 * Контрольная «Водоросли» (темы 4-11) + 0.1 * Контрольная «Грибы, грибоподобные, слизевики» (темы 12-21) + 0.3 * Прохождение практикума (графические рисунки объектов) + 0.5 * Экзамен
Список литературы

Список литературы

Рекомендуемая основная литература

  • Захарычев В. В. - Грибы и фунгициды: учебное пособие - Издательство "Лань" - 2020 - 272с. - ISBN: 978-5-8114-3262-2 - Текст электронный // ЭБС ЛАНЬ - URL: https://e.lanbook.com/book/130486

Рекомендуемая дополнительная литература

  • Биология (растения, грибы, бактерии, вирусы): Учебное пособие для поступающих в вузы / Е.Н. Овчарова, В.В. Елина. - М.: ИНФРА-М, 2013. - 704 с.: 60x90 1/16. (переплет) ISBN 5-16-002326-7 - Режим доступа: http://znanium.com/catalog/product/372782