Сьогодні освіта України перебуває у безперервному процесі модернізації та удосконалення. Особливого значення набуває, на думку В.Г. Кременя,". розроблення нових теоретико - методологічних засад формування педагога нової генерації, здатного до реалізації освітньої політики як головної функції держави" [2, с.93]. Учитель - центральна фігура суспільних перетворень, від його образу, соціальної позиції, ціннісно-цільових установок залежать результати професійної спроможності кожної людини. Унікальність педагогічної професії полягає ще й у тому, що, створюючи умови для стимулювання активності своїх вихованців, продумуючи й аналізуючи комплекс різнорідних завдань, педагог творчо актуалізується, використовуючи власні творчі ресурси [3, с.500].

Одним із головних засобів навчання у підготовці майбутнього висококваліфікованого вчителя, на нашу думку, є навчально-польова практика, у ході якої закріплюються набуті на лекціях, семінарах, лабораторно-практичних заняттях теоретичні знання, формуються вміння спостерігати не лише природні об'єкти та явища, а й взаємозв'язки людини з природою, оцінювати способи природокористування. Навчально-польову практику з генетики ми розглядаємо як одну із найефективніших форм організації навчальної діяльності майбутнього вчителя біології, формування у них професійної компетентності та готовності до дослідницької діяльності. Крім того, польова практика з генетики спонукає студентів до науково-практичного сприймання й осмислення об'єктів та явищ природи.

Генетика належить до лідерів сучасного природознавства як за темпами нагромадження наукової інформації, важливістю та глибиною наукових відкриттів, так і за тим впливом, який має ця наука на життя людства. Досягнення генетики мають важливе значення для розвитку медицини, сільського господарства, фізіології рослин та служать основою сучасної біотехнології. Тому вивчення курсу "Генетика з основами селекції" займає центральне місце в підготовці спеціалістів-біологів.

Власний досвід викладацької діяльності дозволяє констатувати, що курс "Генетика з основами селекції" викликає інтерес у студентів, однак спостерігається певна складність у сприйнятті навчального матеріалу та певних практичних аспектів дисципліни. Відтак, виникає протиріччя між потенційними можливостями дисципліни, достатнім інтересом студентів щодо генетичних проблем та певною складністю курсу і недостатньою практичною спрямованістю курсу на підготовку майбутнього вчителя - біолога (саме в рамках його подальшої професійної діяльності).

Аналіз останніх досліджень і публікацій

Проблемі мінливості в різні часи присвячували свої дослідження С. Коржинський, М. Лобашев, Г. Меллер, Г. Надсон, І. Рапопорт, В. Сахаров, С. Стрельчук, В. Тоцький, Г. Філіппов та ін. Явище поліплоїдії стало об'єктом дослідження К. Йогансена, Г. Карпеченка, З. Кожухова, С. Навашина, В. Рибіна та ін.

Попри значну кількість досягнень у вивченні мінливості, її видів, явища поліплоїдії, властивостей поліплоїдних типів, можна констатувати, що ця проблема є актуальною, оскільки сьогодні великий інтерес представляють штучно створені поліплоїдні форми рослин, їх особливості та властивості. Поліплоїдія має важливе значення в еволюції, наприклад видоутворенні, та селекції рослин, зокрема поліплоїдні організми триваліше зберігають гетерозис. Використання високоврожайних поліплоїдних сортів і гібридів в сільському господарстві приносить значні доходи народному господарству.

Мета статті: розглянути практичну спрямованість курсу "Генетика з основами селекції" у ході вивчення питань мінливості, зокрема явища поліплоїдії, на прикладі диплоїдних та тетраплоїдних форм жита посівного (Secale cereale L.) відповідно до їх морфоцитологічної характеристики на навчально-польовій практиці.

Виклад основного матеріалу дослідження

Мінливістю називають здатність живих організмів набувати ознак і властивостей. Мінливість є джерелом нових форм генотипів і фенотипів для природного і штучного добору та відбиває взаємозв'язок організму з довкіллям. Мінливість організмів є одним із головних факторів еволюції і джерелом для штучного і природного добору. Біологічна мінливість - це різноманітність ознак і властивостей у особин і груп особин будь-якого ступеня споріднення. Термін "мінливість" вживається також для позначення здатності живих організмів відповідати морфофізіологічними змінами на зовнішні впливи і для характеристики перетворень форм живих організмів у процесі їх еволюції [5].

Фенотипова мінливість організмів складається із спадкової і неспадкової. Неспадкова, або модифікаційна мінливість не пов'язана зі змінами генотипу, не передається нащадкам, а є лише виявом його здатності реагувати на умови зовнішнього середовища, в межах норми реакції. Механізмом модифікації є геномодуляція - тобто зміна функції генів. Спадкова мінливість поділяється на комбінаційну і мутаційну. Комбінаційна мінливість обумовлюється двома явищами: перегрупування хромосом у процесі мейозу і випадкове поєднання у гібридів; процес генетичної рекомбінації під час кросинговеру.

Мутаційна мінливість - це результат виникнення нових алельних генів та перебудов у генетичному апараті клітини [4].

Мутація (латин. мutatiо - зміна) - це зміна, що зумовлена реорганізацією структур відтворення, перебудовою генетичного апарату. Мутації виникають раптово, що іноді різко відрізняє організм від вихідної форми. Мутації - це якісні та структурні зміни генетичного матеріалу, які передаються від покоління до покоління.

Організм, у клітинах якого локалізується одинарний (зменшений вдвічі порівняно з материнським організмом) набір хромосом, називається гаплоїдом, два повних набора гомологічних хромосом - диплоїдом, а більше двох - поліпоїдами, а види, відповідно, гаплоїдними, диплоїдними, поліплоїдними. Термін "поліплоїдія" походить від грецького "поліплоос" - багаторазовий. Поліплоїдія - це кратне збільшення хромосомного набору в результаті порушення мейозу. Зрозуміло, що до поліплоїдів належать триплоїди, тетраплоїди, пентаплоїди тощо.

Спонтанна чи штучна зміна числа хромосом у складі гаплоїдного набору або ж зміна числа наборів хромосом, які супроводжуються фенотиповим ефектом, отримала назву геномних мутацій. Геномні мутанти досить широко представлені в рослинному світі. Майже 45 % рослинних видів на Землі складають геномні мутанти - поліпоїди. Найбільш цінні культурні рослини, такі як: пшениця, овес, арахіс, картопля, цукрова тростина, яблуня, груша, слива, вишня, калина, виноград, тютюн, люцерна та багато інших, представлені поліпоїдами [2, с.56].

Поліплоїди у багатьох культур знайшли призначення як вихідний матеріал для створення нових сортів. Успіх поліплоїдів досягається, головним чином, за рахунок додаткових можливостей при гібридизації. Створення всіх практично цінних поліплоїдів показує, що кращі результати можуть бути досягнуті не відбором всередині поліплоїдних популяцій, а тільки при відборі потомств від схрещування поліплоїдних популяцій різного походження. Хороші результати отримано в селекції поліплоїдних форм жита, гречки, конюшини, плодових, лікарських, декоративних та інших культур.

Посівне жито - однорічна трав'яниста рослина. Як кормове вирощують також культурне багаторічне жито, одержане А.І. Державіним при схрещуванні дикого багаторічного жита з однорічним культурним посівним житом. Посівне жито в природі є диплоїдною формою (2n-14). В останні десятиріччя селекціонерами шляхом подвоєння кількості хромосом було створене тетраплоїдне жито (2n-28), сорти якого формують велике зерно (маса 1000 зерен досягає 50-55 г) та міцну, стійку до вилягання соломину. Тетраплоїдні сорти порівняно з диплоїдними більш стійкі проти вимерзання і випрівання, мають більш розвинену кореневу систему, меншу вибагливість до умов вирощування, стійкіші проти вилягання, утворюють крупне зерно (маса 1000 зерен 45-50 г, у диплоїдних 28-35 г) з більшим вмістом білка.

У ході навчально-польової практики з курсу "Генетика з основами селекції" студенти набувають навичок закладання польового досліду, проведення польових спостережень та експериментів, збору матеріалу, його обробки, узагальнення, аналізу на основі біологічних закономірностей. З цією метою практиканти отримують певні завдання.

Наведемо приклад одного з досліджень, що здійснюють студенти на польовій практиці з курсу "Генетика з основами селекції". Об'єктом дослідження є диплоїдні (Інтенсивне 99, Синтетик 38) і тетраплоїдний (Верасень) сорти жита посівного. На першому етапі студентами проводяться порівняння насіння диплоїдного і тетраплоїдного сортів жита за морфологічними ознаками та масою насіння (табл.1).

Таблиця 1. Порівняльна характеристика розмірів та маси насіння сортів жита

Виконання першого етапу дослідження дає можливість встановити, що тетраплоїдне насіння жита сорту Верасень має більші лінійні розміри та масу в порівнянні з диплоїдним. Другий етап полягає у дослідженні періодичності росту і розвитку рослин, складанні морфологічної характеристики диплоїдних і тетраплоїдних форм жита посівного. На різних етапах фенологічного розвитку рослин проводиться морфометрія висоти рослин, довжини флагового листка, довжини колоса. Морфологічні відмінності між диплоїдними і тетраплоїдними сортами жита більш наочно демонструє висота рослин (рис.1, рис.2).

Рис. 1. Фаза дозрівання: а) сорт Інтенсивне 99; б) сорт Синтетик 38; в) сорт Верасень