Научный журнал

Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований

ISSN 1996-3955

ИФ РИНЦ = 0,593

• Авторы
• Резюме
• Файлы
• Ключевые слова
• Литература

Завьялов А.А. 1 Иозус А.П. 1 Макаров В.М. 1

---

1 Камышинский технологический институт (филиал) ГОУ «Волгоградский государственный технический университет»

В результате процессов глобального потепления, усиления континентальности и аридизации территории юго-востока европейской части России необходимо выделить устойчивые, долговечные и производительные в данных почвенно-климатических условиях виды и формы древесной растительности. В настоящее время в мировой науке и практике одним из перспективных направлений считается гибридизация, позволяющая получить материал с запланированными свойствами. В Нижнем Поволжье работы по гибридизации проводились с конца 1930-х по 2000-е гг. Возникла необходимость, используя современные методы математической обработки, оценить перспективность некоторых вариантов скрещивания. Полученные результаты говорят о необходимости продолжить работы по гибридизации с учетом полученных за последние 50 лет результатов работ по селекции, семеноводству и для проведения скрещиваний использовать созданные из потомства плюсовых деревьев в регионе клена, вяза, ясеня, которые прошли испытание естественным отбором в искусственных и естественных насаждениях юго-востока европейской части России за последние десятилетия. Для размножения полученного высокоценного селекционного материала использовать селекционные теплицы и технологии in vitro. Считаем, что перспективной может также являться популяционная селекция, причем использоваться могут как естественные, так и искусственные популяции, в биоценозе которых присутствуют два-три семенных поколения данного вида. На конечном этапе необходимо создавать гибридные лесосеменные плантации из полученного материала.

Статья в формате PDF

0 KB

гибридизация

вяз

клен

высота сеянцев

устойчивость

долговечность

генетическая оценка

1. Проект государственного доклада Минприроды России о состоянии и охране окружающей среды в 2017 году // Министерство природных ресурсов и экологии РФ [Электронный ресурс]. URL: http://www.mnr.gov.ru (дата обращения: 22.03.2019).

2. Иозус А.П., Крючков С.Н., Морозова Е.В. Селекция и репродукция древесных пород для защитного лесоразведения: монография. Волгоград: ВолгГТУ, 2016. 184 с.

3. Морозова Е.В., Иозус А. П. Гибридизация как метод адаптации интродуцированных древесных пород к условиям сухой степи Нижнего Поволжья // Современные проблемы науки и образования. 2015. № 6. URL: http://www.science-education.ru/ru/article/viewid=22690 (дата обращения: 14.03.2019).

4. Калинина И.В., Краснова Т.С., Шутилов В.А. Особенности изменчивости высоты гибридных сеянцев вяза и клена в зависимости от типов скрещивания // Повышение устойчивости и долговечности защитных лесных насаждений: сборник научных трудов. Волгоград: Всесоюзный научно-иссследовательский институт агролесомелиорации, 1980. С. 91–97.

5. Царев А.П. Программы лесной селекции в России и за рубежом: монография. М.: Изд-во Московского гос. ун-та леса, 2013. 164 с.

6. Царев А.П., Лаур Н.В. Перспективные направления селекции и репродукции лесных древесных растений // Лесной журнал. 2013. № 2. С. 36–44.

7. Семенютина А.В., Костюков С.М., Кащенко Е.В. Методы выявления механизмов адаптации древесных видов в связи с их интродукцией в засушливые регионы // Успехи современного естествознания. 2016. № 2. С. 103–109.

В результате процессов глобального потепления, усиления континентальности и аридизации территории юго-востока европейской части России необходимо выделить устойчивые, долговечные и производительные в данных почвенно-климатических условиях видов и форм древесной растительности [1]. Породный, видовой состав растительности на юго-востоке европейской части России очень беден и представлен аборигенными кустарниками, дубом черешчатым, кленом татарским, берестом, осиной и некоторыми другими породами. Однако за последние 150 лет в регион было интродуцированно достаточно большое количество видов, особенно активно интродукция шла при реализации «Сталинского плана преобразования природы» и создании системы защитных и полезащитных насаждений. Именно тогда в них широко вводились вяз приземистый, ясень зеленый и клен ясенелистный. В первые годы роста, особенно при наличии ухода за почвой, они показывали хороший рост, состояние, однако к 20–30 годам он сильно сокращался, а в 30–40 лет уже отмечалось массовая суховершинность и отмирание боковых побегов. В настоящее время в возрасте 60 лет защитные насаждения расстроены и в них отмечается массовая гибель данных пород [2].

С целью повышения долговечности и устойчивости насаждений с 1939 г. под руководством А.В. Альбенского на Камышинском опорном пункте ВНИАЛМИ была начата гибридизация древесных пород [2–4].

К настоящему времени на Нижневолжской станции ВНИАЛМИ имеется около 30 гектаров маточных насаждений из ранее отселектированных гибридных растений. В 2003–2007 гг. в питомнике станции выращивались сеянцы от изучаемых вариантов скрещивания. В пределах каждого изучаемого рода изменчивость высоты сеянцев различна. Была изучена высота 2000 сеянцев ильмовых и 1250 сеянцев клена.

В ходе работы вычисляли частные средние характеризующие тип скрещивания, так как происхождение и типы скрещивания для каждой из I–VII групп были известны. Это позволило разделить общую фенотипическую изменчивость на составляющие, обусловленные генетически и экологически. Генетический фактор получил наименование – «А». Второй фактор, который можно выделить, это экогеноклиматический – «Б», имеющий сложную природу, зависящий от почвы, климата, размещения растений, влагообеспеченности, а также включающий генетические различия между собой маточных деревьев, плоды которых использовались для опытов.

Среди сеянцев, выращенных из урожая каждого года, нами изучались выборки сеянцев по каждому типу скрещивания, произрастающие на разных участках одного питомника. Считалось установленным влияние микроэкологических различий в пределах варианта опыта на рост и развитие сеянцев. Из нескольких сотен сеянцев по каждому варианту опыта произвольно отбирали 30–50 штук, у которых измеряли высоту. По каждой выборке имелись колебания высоты, которые зависели от неучтенного случайного фактора, получившего наименование «Д». Разделение, имеющееся фенотипической изменчивости по факторам «А», «Б» и «Д» позволило организовать иерархический дисперсионный анализ с учетом соподчиненности контролируемых факторов.

Цель исследования: изучить селекционный эффект и эффект гетерозиса разных вариантов скрещивания из семян, полученных с возрастных маточных насаждений 30–40 лет. Оценить влияние генетических и экологических факторов на рост потомства. Сделать вывод о возможности использования маточников в этом возрасте для получения потомства, обладающего эффектом гетерозиса.

Материалы и методы исследования

Методика расчета иерархических дисперсионных комплексов подробно изложена во многих работах [4–6]. Для изучения взяли 5 типов скрещивания:

I – вяз приземистый Х вяз гладкий х = 43,8, n = 570;

II – вяз приземистый Х вяз гладкий X вяз гладкий – х = 38,8, n = 387;

III – вяз приземистый Х вяз листоватый – х = 41,9, n = 550;

IV – вяз приземистый Х вяз листоватый X вяз листоватый – х = 27,3, n = 183;

V – вяз приземистый Х вяз приземистый – х = 27,8, n = 180.

Для каждого типа скрещивания определялась высота однолетних гибридных сеянцев. Результаты измерений представлены в табл. 1.

От общей фенотипической изменчивости сеянцев по высоте, фактор А составляет – 23,3, С – 33,4, Д – 43,3 %.

Следует отметить, что дисперсионный анализ не подменяет собой глубокого генетического анализа, а только устанавливает факт различия разных составляющих общей фенотипический изменчивости селекционного материала. Отсутствие установленного типа скрещивания можно объяснить неоднородностью как генетического, так и семенного материала, полученных с маточных деревьев селекционных участков в различные по климатическим условиям годы. Можно отметить, что обильно плодоносящие маточные растения, которых насчитывается около 30 %, дают основную часть семенной продукции гибридного участка, но уступают другим деревьям по высоте их семенного потомства.

По роду клен достоверное влияние типа скрещивания объясняется аналогично, с той лишь разницей в течение периода наблюдений, который продолжался 5 лет проводилось изучение одних и тех же маточных деревьев гибридов, отличающихся ежегодным и обильным плодоношением. Для изучения гибридов клена была выделена группа лучших деревьев, превосходящих контроль. Как видно, генетическая однородность семенного материала при оценке гибридов является основным условием достоверной оценки.

Свойства гибридных деревьев второго и последующих поколений, полученных от свободного, неконтролируемого скрещивания, будут отличаться от свойств гибридов первого поколения своим сдвигом в сторону родительского (материнского) вида.

У гибридных сеянцев и исходных видов вяза изменчивость высоты на 2/3 (68,7 %) обусловлена влиянием климатических факторов. В 2004–2006 гг. погодные условия отрицательно сказались на качестве семян, а в 2003 и 2005 гг. были довольно благоприятными для опыления, завязывания плодов и развития семян отличного качества.

Статистически достоверно влияние экологического фактора, характеризующего различие условий роста сеянцев на разных грядках или экологических фонах. Влияние этого фактора на высоту составляет у вяза 13,3, клена – 33,4 %. В некотором приближении эти доли влияния отражают норму реакции различных пород, их требования к плодородию почв. Норма реакции шире у вяза, который может успешно произрастать на почвенных разностях.

На долю неконтролируемой изменчивости приходится от 13 до 43 %. При проведении исследований получены результаты дисперсионного анализа, они позволили изучить механизм изменчивости высоты сеянцев важнейшего количественного признака, который является результатом сочетания сложнейших эволюционных, генетических и биологических факторов. К сожалению, не удалось установить наличие значительного эффекта гетерозиса, который и по литературным данным у древесных значительно ниже, чем у травянистых растений. С учетом полученных результатов необходимо вернуться к организации работ по гибридизации среди интродуцированных древесных пород используемых в защитном лесоразведении. Скрещивание проводить на предварительно отобранных плюсовых деревьев, показавших в результате естественного отбора достаточную устойчивость и имеющих превосходящие средние таксационные показатели и достаточную продуктивность.

Следует отметить, что селекционные работы должны проводиться на объектах прошедших в течение не менее 30–40 лет длительный процесс естественного отбора и показавших на фоне экстремальных засух и морозов высокую долговечность и производительность [2, 4, 7].

Считаем, что перспективной может также являться популяционная селекция, причем использоваться могут как естественные, так и искусственные популяции, в биоценозе которых присутствуют два-три семенных поколения данного вида.

Выводы

1. Иерархическим дисперсионным анализом было установлено, что у сеянцев вяза климатические факторы больше влияют на изменчивость, чем варианты скрещивания. У клена, наоборот, в большей степени проявилось влияние генетических (вариант скрещивания), чем климатических факторов.

Экологический фактор зависит от требований к плодородию почвы, условий выращивания и изменялся от 13,8 до 57,3 %.

2. Полученные результаты говорят о необходимости продолжить работы по гибридизации с учетом полученных за последние 50 лет результатов работ по селекции, семеноводству и для проведения скрещиваний использовать созданные из потомства плюсовых деревьев в регионе клена, вяза, ясеня, которые прошли испытание естественным отбором в искусственных и естественных насаждениях юго-востока европейской части России за последние десятилетия. Для размножения полученного высокоценного селекционного материала использовать селекционные теплицы и технологии in vitro. Считаем, что перспективной может также являться популяционная селекция, причем использоваться могут как естественные, так и искусственные популяции, в биоценозе которых присутствуют два-три семенных поколения данного вида.

Библиографическая ссылка