4290
.pdfМИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«Воронежская государственная лесотехническая академия»
Чернодубов А.И.
СЕЛЕКЦИОННОН СЕМЕНОВОДСТВО
Воронеж 2014
УДК 630*232
Ч 49
Чернодубов, А.И. Селекционное семеноводство [Электронный ресурс]: учеб. пособие / А.И. Чернодубов; Фед. агенство по образованию, Гос. образовательное учреждение высш. проф. образования, Воронеж. гос. лесотехн. акад. - Воронеж, 2014. - 31с.
Рассмотрены современные направления селекции и селекционного семеноводства. Представлены скандинавские технологии и данные по единому селекционно-генетическому комплексу ЦЧО и юга России.
Пособие предназначено для аспирантов, обучающихся по специальности 06.03.01 – лесные культуры, селекция, семеноводство.
1 СОВРЕМЕННЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ СЕЛЕКЦИОННОГО СЕМЕНОВОДСТВА
Вопросы лесного семеноводства регламентируются статьей 65 Глава 4 «Воспроизводство лесов и лесоразведение» Лесного кодекса Российской Федерации (2006), которые осуществляются в соответствии с
Федеральным законом от 17.12.1997 г. № 149-ФЗ «О семеноводстве».
По данным некоторых исследователей потери по продуктивности искусственных насаждений из-за нерегламентированной переброски и использования семян могут составить до 20-30% . До настоящего времени часто используются семена неизвестного качества и отсюда возникает необходимость усиления требований к использованию генетического материала. Он должен обеспечивать биологическое разнообразие, продуктивность, устойчивость и качество новых насаждений.
1.1Составляющие Единого генетико-селекционного комплекса (ЕГСК)
Основой лесного семеноводства является формирование и использование постоянной лесосеменной базы (ПЛСБ) на генетико-
селекционной основе. Ее составляют аттестованные селекционносеменоводческие объекты:
• плюсовые лесные насаждения – самые высокопродуктивные,
высококачественные и устойчивые для данных лесорастительных условий древостои. Плюсовые насаждения как правило отбирают в средневозрастных, приспевающих, спелых высокобонитетных древостоях где имеются плюсовые деревья или их кандидаты, большое количество нормальных и минимальное количество минусовых деревьев, которые в дальнейшем вырубаются.
• плюсовые деревья – деревья, значительно превосходящие по одному или комплексу хозяйственно-ценных признаков и свойств окружающие деревья одного с ним возраста и фенологической формы, растущие в тех же условиях. Плюсовые деревья на общую продуктивность должны превышать основной полог по высоте на 10-15%, по диаметру на 2530 %. Кроме плюсовых деревьев при селекционной инвентаризации выделяют нормальные и минусовые деревья. Нормальные деревья – составляют основную часть насаждения, хорошие и средние по росту, развитию и состоянию и с которых заготавливают семена для хозяйственных целей. Минусовые деревья – это слаборослые, высота и диаметр которых не
превышает 80 % от среднего. Сбор семян с таких деревьев запрещен и они удаляются из древостоя путем рубки.
• элитные деревья – плюсовые деревья прошедшие оценку по потомству и подтвердившие свои выдающиеся качества в испытательных культурах;
Рис.1. Плюсовое дерево дуба |
Рис.2. Плюсовое дерево сосны |
черешчатого (Шипов лес) |
обыкновенной |
●генетические резерваты, архивы клонов, коллекционные культуры, банки семян, пыльцевых зерен, меристем служат для сохранения и получения высококачественного генетического материала, сохранения редких и исчезающих видов и популяций древесных пород семенным и вегетативным путем, а также ценных генотипов;
●лесосеменные плантации (ЛСП) – специально создаваемые лесные насаждения для массового получения в течение длительного времени ценных по наследственным свойствам семян лесных растений;
Лесосеменные плантации (ЛСП) закладываются путем прививки черенков от плюсовых деревьев ( ЛСП – 1 или первого порядка) и элитных деревьев (ЛСП – 2 и последующих порядков). Данные ЛСП называют прививочные или клоновыми. Второй способ формирования – семенами от
плюсовых или элитных деревьев. Эти ЛСП называют семенными или семейственными.
Рис.3. Лесосеменная (прививочная или клоновая) плантация сосны обыкновенной (УОЛ ВГЛТА)
Рис.4. Лесосеменная (семейственная) плантация дуба черешчатого (Тамбовская область)
• постоянные лесосеменные участки (ПЛСУ) –
высокопродуктивные и высококачественные для определенных лесорастительных условий участки лесных насаждений или лесных культур известного происхождения, специально созданные для получения семян в течение длительного срока.
ПЛСУ формируются при вступлении насаждений в фазу устойчивого плодоношения путем уборки минусовых деревьев и постепенного изреживания древостоя с целью создания благоприятных условий для роста, цветения и плодоношения. Генетический эффект ЛСП первого порядка колеблется от 5 до 25 % (Ефимов, 1997), но может увеличиться в результате испытаний потомств (Ефимов, 2000).
В состав ЕГСК входят также испытательные, географические, популяционно-экологические культуры.
Временные лесосеменные участки (ВЛСУ) – это приспевающие и спелые древостои нормальной селекционной категории, отведенные за один ревизионный период до рубки главного пользования и специально подготовленные для заготовки семян. В них вырубают минусовые деревья, изреживают до полноты 0.5-0.6. Заготовку семян производят в годы обильного плодоношения древостоев.
1.2 Селекционные категории семян лесных пород
Семена – это части растений (клубни, луковицы, плоды, саженцы, собственно семена, соплодия, части сложных плодов и др.), применяемые для воспроизводства видов лесных растений, т.е. лесных древесных и кустарниковых растений, используемых в лесном хозяйстве (ст.1 ФЗ №149ФЗ от 17.12.1997). В лесохозяйственном производстве используют следующие селекционные категории семян:
- сортовые (отборные) полученные на ЛСП от контролируемого опыления между вегетативным потомством плюсовых деревьев или от искусственного скрещивания самих плюсовых деревьев;
- улучшенные – это семена, собранные с лучших деревьев или насаждений, полученных при свободном опылении (опылитель неизвестен).
К ним относятся семена, собранные с плюсовых и лучших нормальных деревьев. На ЛСП, созданных из сеянцев сортовых семян.
- нормальные – семена, заготовленные в нормальных насаждениях с удовлетворительных по хозяйственным признакам и состоянию деревьев. К ним относятся семена, собранные на ПЛСУ, ВЛСУ и на лесосеках при рубке нормальных деревьев;
- гибридные – семена, полученные от скрещивания разных видов и экотипов на специальных плантациях и дающих гетерозисный эффект;
- элитные – семена, полученные на ЛСП в результате перекрестного опыления между вегетативным потомством элитных деревьев или контролируемом скрещивании самих элитных деревьев.
1.3 Плюсовая и популяционная селекция древесных пород
Основоположником «плюсовой» или индивидуальной селекции является шведский лесовод-селекционер Б. Линдквист (Lindguist, 1948), который разработал основные принципы селекции по внешним фенотипическим признакам, наиболее доступным при инвентаризации естественных древостоев и наиболее простые для воспроизводства их при создании лесосеменных объектов. На основе этой схемы с 60-х годов ХХ века ведется формирование постоянной лесосеменной базы России. Однако результаты оценки плюсовых деревьев по потомству в испытательных культурах показывают неудовлетворительные результаты (Видякин, 2008, 2009). Так в Кировской области число плюсовых деревьев подтвердивших свои выдающиеся качества в испытательных культурах по сосне обыкновенной составляет 2.1 % из 97 семей, ели 4.2 % от 95 семей. К недостаткам этой системы селекции относятся:
- трудность оценки генотипа дерева по внешним (фенотипическим) признакам;
-низкая наследуемость признаков продуктивности;
-снижение генетического разнообразия насаждений из-за ограниченного количества генотипов участвующих в формировании ПЛСБ;
-необходимость и длительность оценки генотипов в испытательных культурах;
-обеспечение изоляции объектов ПЛСБ от заноса пыльцы и т.д.
В скандинавских странах это направление широко используется и дает хорошие результаты.
Это же направление применяется в Польше, Белоруссии, где закупили технологии, оборудование, механизмы (рис. 5). Швеция закупает семена ели европейской витебского климатипа в Белоруссии для выращивания культур, т.к. они обладают более высокими посевными качествами, чем местные
происхождения. |
|
получения семян высокого качества, так же |
В России, |
для |
|
закладывают клоновые |
лесосеменные плантации сосны северных |
климатипов (архангельские, мурманские и др.) в более южных районах – в
Нижегородской области, что обеспечивает лучшие условия для опыления и формирования шишек, семян (Наквасина, Бедрицкая, 1999).
Рис.5. Селекционный центр республики Беларусь
Второе направление – это популяционная селекция, которая подразумевает продуктивность и устойчивость лучших местных популяций на основе популяционно-экологических культур. Достоинством данного направления является сохранение и использование генетического разнообразия природных популяций, которые сочетают в себе сообщество генотипов с различной реакцией на окружающую среду (Потылев, 1997;
Ефимов, 2008).
При этом отмечаются следующие трудности:
- трудоемкость заготовки семян с высоких деревьев для закладки популяционно-экологических культур;
- более низкий селекционный эффект; - сложность в воспроизводстве генотипического состава конкретной
популяции.
Третье направление – это сочетание плюсовой и популяционной селекции в зависимости от конкретных задач, поставленных перед производством. Так при закладке плантационных культур различных направлений отбор, возможно, вести на индивидуальном уровне, а при воспроизводстве древостоев (лесовозобновлении) в таежной зоне, лесах Сибири, Дальнего Востока на популяционном уровне (Чернодубов, 2009).
Использование всех этих направлений требуют дальнейшего обсуждения, разработки методик и оценки их перспективности в различных природно-климатических условиях нашей страны.
1.4 ЕГСК Центрального Черноземья и Южного федерального округа
При проектировании лесовосстановительных работ необходимо учитывать региональные особенности и наличие семенной базы в конкретных лесорастительных условий. В ЦЧО основное направление лесовосстановление в существующих борах (Усманском, Хреновском, Цнинском, меловых и т.д.), а также дубравах (Шипов лес, Теллермановский лесной массив) – это воспроизводство уникальных древостоев. Отсюда главным направлением является популяционная селекция. Данное направление селекции должно доминировать в лесах Южного федерального округа (леса Северного Кавказа, Черноморского побережья). Плюсовая селекция может использоваться как при закладке плантационных культур быстрорастущих пород (тополь, береза, ива и др.), так и при лесовосстановлении. Для этого необходимо сформировать на генетикоселекционной основе ЕГСК данного района. Общие сведения по ЕГСК России на 01.01.08 г. представлены в таблице 1.
Таблица 1
В ЦЧО и ЮФО данные по ЕГСК представлены в таблице 2.
Таблица 2 Сведения об объектах ЕГСК в Центральном Черноземье и юге России
Область |
Плюс |
Плюс. |
ЛСП, |
ПЛСУ, |
Мато |
Архи |
Испы |
Геогр |
Генре |
, |
дер., |
нас., га |
га |
га |
ч., га |
вов, |
-тат., |
аф., |
з. га |
край |
шт. |
|
|
|
|
га |
га |
га |
|
|
|
|
|
ЦЧО |
|
|
|
|
|
Белгоро |
260 |
- |
3.0 |
470.0 |
- |
- |
- |
- |
479.5 |
д |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вороне |
267 |
- |
25.4 |
1782.8 |
3.6 |
4.0 |
13.8 |
53.5 |
1890.0 |
ж |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Курск |
228 |
88.9 |
5.0 |
107.3 |
- |
- |
- |
- |
686.5 |
Липецк |
194 |
19.6 |
17.1 |
87.0 |
- |
- |
2.5 |
10.5 |
- |
Тамбов |
220 |
139.2 |
28.2 |
146.0 |
1.7 |
- |
4.5 |
- |
258.0 |
Итого |
1169 |
247.7 |
78.7 |
2593.1 |
5.3 |
4.0 |
20.8 |
64.0 |
3314.0 |
|
|
|
|
ЮФО |
|
|
|
|
|
Адыгея |
500 |
252.8 |
56.9 |
444.8 |
3.8 |
- |
17.2 |
- |
1725.0 |
Краснод |
1346 |
1177.8 |
37.2 |
776.7 |
3.6 |
0.4 |
4.6 |
16.6 |
5664.7 |
ар |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Астраха |
251 |
- |
5.0 |
111.7 |
3.7 |
- |
- |
- |
- |
нь |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Волгогр |
495 |
- |
|
89.1 |
- |
- |
5.0 |
22.4 |
- |
ад |
|
|
109.9 |
|
|
|
|
|
|
Ростов |
78 |
- |
7.0 |
23.7 |
- |
- |
- |
- |
- |
Итого |
2670 |
1430.6 |
206.0 |
1446.0 |
11.0 |
0.4 |
26.8 |
39.0 |
7389.7 |
Работы по закладке географических, популяционно-типологических культур, отбору плюсовых деревьев, селекционных заказников, разработки технологий формирования ЛСП были начаты М.М. Вересиным (1963) в 50- 60-х годах прошлого века. Затем продолжил НИИ лесной генетики и селекции (г. Воронеж), на юге НИИ горного лесоводства и экологии (г. Сочи). В настоящее время кроме НИИ этими вопросами занимается система зональных предприятий Рослесзащиты.
При планировании работ по селекционному семеноводству необходимо учитывать весь опыт предыдущих работ, а также выделить приоритетные
направления.
Лесосеменное районирование. Требуется уточнение лесосеменное районирование основных лесообразующих пород района с учетом данных полученным по результатам исследований географических культур сосны, дуба и других пород, так как действующее (1982) районирование устарело.