Лесная селекция

Лесная селекция.

1. Понятие о наследственности и методы ее изучения.

Генетика — это наука о наследственности и изменчивости живых существ. Ее начало заложено в XIX веке работами Ч. Дарвина и Г. Менделя. В последние 40−50 лет осуществляется изучение генетики разнообразных форм органического мира: вирусов, фагов, растений, животных и человека. При этом явление наследственности и изменчивости связывается с различными уровнями жизнедеятельности организмов. Так, например, установлено, что свойства наследственности и изменчивости связаны с особенностями строения молекул таких веществ, входящих в состав клеток, как нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК) определяющие наследственную обусловленность синтеза белков и ферментов клетки. Это направление исследований получило название «биохимическая генетика». Исследования внутриклеточных структур, таких как ядро и входящих в них хромосом и других клеточных органелл, показали тесную связь этих структур с наследственными особенностями и изменчивостью клетки и организма в целом. Это направление называется «цитогенетикой». Явление наследственности и изменчивости изучается успешно не только на молекулярном, клеточном уровнях, но и на сообществах организмов, т, е. на популяциях, что составляет так называемую популяционную генетику. Многообразные направления генетической науки и использование различных методов исследования оказали большое влияние на различные практические и производственные разделы деятельности человека. Развиваются новые отрасли промышленности микробиологии, создаются новые сорта растений и новые породы животных, на основе генетики строятся селекция и племенное дело, разрабатываются методы борьбы и предупреждения наследственных болезней у человека и животных, с генетических позиций рассматривается проблема оздоровления и сохранения биосферы Земли и экологической целостности природы Земли и околоземного пространства. Современный научно-технический прогресс в деятельности человека в большой мере опирается на генетическую науку. Наследственность и изменчивость являются важными свойствами живого. Наследственность — это свойство живых существ сохранять свои признаки и особенности и передавать их потомству Ген — это единица наследственности.

Методы изучения.

Наследственность изучается на разных уровнях организации живой материи: молекулярном, хромосомном, клеточном, организменном и популяционном.

Существуют три группы методов исследования наследственности:

К первой группе относятся гибридологический и генеологический методы, с помощью которых определяются закономерности наследования этого или иного признака или группы признаков. С этой целью скрещиваются особи, различающиеся по контрастным признакам, и изучается характер проявления этих признаков в потомстве. Гибридологический метод или генетический анализ (смысл один и тот же). Генеалогический метод — один из вариантов генетического анализа. Наследование признака при этом изучается путем передачи его потомству в целых семьях или родственных группах. Для этого составляется родословные на несколько поколений предков отдельных особей и целых семей. Этот метод имеет большое значение при изучении наследственности человека, а также долго живущих и поздно вступающих в репродуктивную фазу организмов.

Ко второй группе относятся цитологический и биохимический методы, которые изучают структуры клетки., т. е. изучается клетка, ее происходящие в клетках при, а также химическое строение ген и хромосом и происходящие в них изменениях.

Характерной особенностью третьей группы методов изучения наследственности, к которой относятся приемы популяционно — генетического анализа, является изучение степени влияния генов и внешней среды на развитие признаков и свойств организмов. Основная задача этого метода — определение коэффициента наследственности (приемами математического анализа) с целью оценки пригодности изучаемого признака для целей селекции.

2. Определенная и неопределенная изменчивость.

Чарльз Дарвин выделил две основные формы изменчивости: — определенную изменчивость — способность всех особей одного и того же вида в определенных условиях внешней среды одинаковым образом реагировать на эти условия (климат, почву); - неопределенную изменчивость, характер которой не соответствует изменениям внешних условий. В современной терминологии неопределенная изменчивость называется мутацией. Мутация — неопределенная изменчивость в отличие от определенной носит наследственный характер. По Дарвину, незначительные изменения в первом поколении усиливаются в последующих. Дарвин подчеркивал, что решающую роль в эволюции играет именно неопределенная изменчивость.

Она связана обычно с вредными и нейтральными мутациями, но возможны и такие мутации, которые оказываются перспективными.

Неизбежным результатом борьбы за существование и наследственной изменчивости организмов, по Дарвину, является процесс выживания и воспроизведения организмов, наиболее приспособленных к условиям среды, и гибели в ходе эволюции неприспособленных — естественный отбор.

Механизм естественного отбора в природе действует аналогично селекционерам, т. е. складывает незначительные и неопределенные индивидуальные различия и формирует из них у организмов необходимые приспособления, а также межвидовые различия.

Этот механизм выбраковывает ненужные формы и образовывает новые виды. Тезис о естественном отборе наряду с принципами борьбы за существование, наследственности и изменчивости — основа дарвиновской теории эволюции.

3. Типы скрещиваний; возвратные скрещиваний.

В селекции применяют различные системы скрещиваний, что хорошо видно из следующей схемы:

селекция скрещивание лиственница можжевельник Прежде всего следует выделить родственное скрещивание, или инбридинг (в животноводстве), и самоопыление, или инцухт (в растениеводстве). Однако во избежание путаницы можно пользоваться одним термином — инбридинг. Неродственное скрещивание (аутбридинг) делится на внутрипородное, или внутрисортовое, межпородное, или межсортовое, и отдаленную гибридизацию. Применение той или иной системы скрещивания в селекции зависит от характера исходного материала, типа изменчивости, используемого для селекционных целей, и стоящей перед селекционером задачи.

Типы скрещивания:

В зависимости от разобщенности ценных признаков по образцам исходного материала, биологических особенностей культуры и задач селекции при использовании метода гибридизации применяются различные типы скрещиваний. Все разнообразие применяемых типов скрещиваний подразделяются на простые и сложные (рис. ниже).

Возвратные скрещивания — это такие скрещивания, при которых гибрид повторно (однократно или многократно) скрещивается с одним из родителей. Они применяются для определения генотипа исследуемой формы (анализируюшее скрещивание), вычисления процента рекомбинации сцепленных генов, усиления у гибрида проявления признаков одного из родителей, а также для преодоления бесплодия гибридов первого поколения при отдаленной гибридизации. Многократное возвратное скрещивание гибридов определенной комбинации с одним из родителей, используемым только в качестве отцовской формы в ряду последовательных беккроссов, признаки которого желательно усилить называется насыщающим. При таком многократном беккроссировании от материнской формы остается практически только цитоплазма, а ядерное вещество замещается на отцовское, т.к. с каждым беккроссом доля отцовского ядерного вещества увеличивается. Иначе еще этот тип скрещивания называется поглотительным. Поглотительные скрещивания дают возможность создавать гибриды с цитоплазмой одной родительской формы и ядерной наследственностью другой. От материнской особи в конечном итоге сохраняются лишь те признаки, которые связаны с цитоплазматической наследственностью, а все остальные заимствуются от отцовской формы.

4. Система лесного семеноводства в России.

Лесной кодекс Российской Федерации обязывает лесхозы и лесопользователей проводить работы по селекции, лесному семеноводству и сортоиспытанию ценных древесных пород (видов лесных растений) в целях повышения продуктивности, качества и устойчивости создаваемых насаждений.

Указания по лесному семеноводству в Российской Федерации направлены на обеспечение единой технической политики федерального органа управления лесным хозяйством при организации и ведении лесного семеноводства на генетико-селекционной основе.

Указания подготовлены на основе ранее действовавших (1994), Наставлений по лесосеменному делу в Российской Федерации (1994), Указаний о порядке отбора и учета лесосеменных объектов в Российской Федерации (1995) в связи с введением в действие Федерального закона «О семеноводстве» (1997).

В Указаниях учтены требования Конвенции о биологическом разнообразии, принятой ООН (1992), в них внесены дополнения и изменения на основе новых знаний о принципах, методах, технологиях организации и ведения лесного семеноводства.

Указания рассмотрены и одобрены Секцией лесовосстановления и защитного лесоразведения Научно-технического совета Федеральной службы лесного хозяйства России. В них учтены замечания и предложения научно-исследовательских и проектно-изыскательских учреждений, вузов, а также органов управления лесным хозяйством в субъектах Российской Федерации.

Указания подлежат применению органами управления лесным хозяйством в субъектах Российской Федерации, лесхозами и лесопользователями при проведении работ в области лесного семеноводства.

Положения, правила, указания, инструкции и другие нормативные документы, ранее утвержденные федеральным и территориальными органами управления лесным хозяйством, применяются лишь в той части, в которой они не противоречат вводимым в действие Указаниям.

Лесное семеноводство — одно из основных направлений лесохозяйственной деятельности, в задачу которого входит массовое производство семян лесных растений с ценными наследственными свойствами и высокими посевными качествами, их заготовка, обработка, хранение, реализация, транспортировка, использование, а также семенной контроль. Лесное семеноводство включает комплекс мероприятий по созданию и использованию постоянной лесосеменной базы на генетико-селекционной основе. Система лесного семеноводства представляет собой совокупность функционально взаимосвязанных юридических и физических лиц, осуществляющих деятельность по производству нормальных, улучшенных и сортовых семян.

Существуют федеральные и региональные программы лесовосстановления, а также программ развития лесного семеноводства. Работы проводят, в основном, специализированные по лесному семеноводству подразделения такие как: спецсемлесхозы, селекционно-семеноводческие центры, лесные семеноводческие производственные станции, а также лесхозы, имеющие кадры необходимой квалификации и соответствующую материально-техническую базу.

Контроль за работами проводят федеральный орган управления лесным хозяйством, органы управления лесным хозяйством в субъектах Российской Федерации и их специально уполномоченные подразделения.

5. Селекция лиственницы.

Род лиственница (Larix Mill) является наиболее представительным в лесах России. Слово 'Larix' как научное название было введено в литературу задолго до Карла Линнея, в начале 16 века. Род насчитывает около 20 видов, распространенных в Северном полушарии. Высокие, красивые, быстро растущие, однодомные хвойные деревья с опадающей на зиму хвоей. В молодости с четкой конусовидной кроной, в старости — широко распростертой. В разреженных насаждениях и у одиноко стоящих деревьев — кроны раскидистые, в сомкнутых — высоко поднятые, относительно узкие. Ветвление редкое, сквозистое. Хвоя мягкая, узколинейная, на удлиненных побегах одиночная, расположенная спирально, на укороченных — в пучках по 20 и более хвоинок. Весной хвоя светло-зеленая, осенью — золотисто-желтых тонов. Шишки округлые, яйцевидные или почти цилиндрические. Цветут ежегодно ранней весной, шишки созревают в год цветения. Семена высыпаются ранней весной или летом следующего года, а пустые шишки украшают деревья в течение нескольких лет. Долговечны. Имеют хорошо развитую корневую систему, глубоко уходящую в почву. Растут быстро. Дымои газоустойчивы. Зимостойки. Благодаря ежегодному сбросу хвои наиболее устойчивы в озеленении крупных промышленных цетров. Лиственица ценится в первую очередь за быстроту роста и высокое качество древесины, поэтому широко культивируется за пределами естественного ареала. К сожалению, страдает от поражения раком, шютге и другими болезнями, а также от некоторых энтомовредителей.

В Беларуси лиственница европейская выращивается давно и является наиболее популярной среди хвойных экзотов. Возраст старейших деревьев приближается к 200 годам. По данным А. Т. Федорука (1989 г.) лиственница европейская является наиболее распространенной породой в старых парках. Она лучше других переносит уплотнение почвы, сравнительно устойчива к загрязнению атмосферы и быстро растет. Декоративна ажурной кроной, которая производит впечатление легкости, воздушности. Она образует в парках массивы, живописные группы и аллеи, растет в виде, крупных солитеров в защитных полосах садов и парков. По имеющимся данным (В.Г. Антипов, А. Т. Федорук, Н.В. Шкутко) насаждения лиственницы европейской сохранились на территории 110 старых парков и усадеб. Обобщенную характеристику по разным видам на основе собственных исследований и данных других авторов приводит А. И Ирошников (1995). Он отмечает, что общее число видов лиственницы, признаваемое отдельными систематиками, изменяется от 6 до 29, а произрастающих на территории бывшего СССР — в пределах 3−15. Генофонд лиственниц изучен с разной полнотой, однако, имеющиеся сведения о формовом разнообразии наиболее ценных видов являются достаточной основой для планомерного использования их генотипического потенциала.

6. Селекция можжевельника.

Родина Европа, Сибирь, Северная Америка, Северная Африка. На Северо-Западе России вид местной флоры. Растет в подлеске сосновых и еловых лесов, образуя заросли на месте вырубок. Наиболее благоприятны супесчаные умеренно влажные дренированные, почвы, но растет;на различных почвах.

Дерево или кустарник, семейство кипарисовые. Высота 5 — 10 м, диаметр кроны сильно варьирует, диаметр ствола до 0,2 м. Крона плотная, конусовидная (у деревьев), яйцевидная (у кустарников), у мужских экземпляров более узкая, чем у женских. Кора серо-бурая, волокнистая, побеги красновато-бурые. Хвоя игольчатая, трехгранная, заостренная, до 1,5 см длины и 0,1 — 0,2 см ширины, зеленая, с верхней стороны с беловатой устьичной полоской и восковым налетом. Сохраняется на ветвях до 4 лет. Цветет в мае, мужские «цветки» желтые, женские — зеленые. Шишки округлые, 0,6 — 0,9 см в диаметре, незрелые — зеленые, зрелые — синевато-черные, с восковым налетом. Растет сравнительно медленно. Годовой прирост в высоту 10 — 15 см, в ширину 5 см. Живет до 200 лет.

В ГБС с 1939 г. 4 образца (22 экз.) выращены из саженцев, полученных из Ивантеевского питомника (Московская область), семян из Камышина, имеются растения репродукции ГБС. Дерево, в 35 лет высота 4,9 м, диаметр кроны 120 см. Вегетация с 27 апреля ± 7 дней. Ежегодный прирост 10 см. Пылит с 9 лет, регулярно, с 7 мая ± 5 дней до 14 мая ± 4 дня. Семеношение начинается с 10 лет, семена созревают в сентябре, на второй год после цветения. Размножается семенами, которые обычно дают всходы через год, черенками в феврале и июне. Хорошо переносит сухость и высокую температуру воздуха. Теневынослив. Зимостойкость высокая. Укореняется 44% зимних черенков без обработки. Успешно растет в городских условиях. Декоративен. Применяется в зеленом строительстве Хорошо переносит стрижку. Имеет большое значение как почвозащитная порода. Древесина тяжелая, прочная и ароматная.

7. Селекция калины.

В ассортименте декоративных древесных растений для украшения сада видное место занимают разнообразные калины. Род Калина относится к семейству жимолостных и включает около 200 видов, многие из которых влаголюбивы и могут расти в тени. В природе калины встречаются в Европе и Азии, в Африке и Америке. Калины представляют собой живущие около полувека листопадные или вечнозеленые кустарники, иногда деревца с красивыми листьями и эффектным цветением. Цветки у калин белые или розоватые, двух типов: бесплодные, стерильные (крупные и броские, привлекают насекомых-опылителей) и плодущие (чаще мелкие и невзрачные, из них образуются ягоды). Листопадные калины декоративны не только благодаря нарядному цветению и листьям различной формы, которые осенью приобретают яркую окраску. И плоды у этих растений тоже очень красивы, они обычно очень долго держатся на ветках после листопада. У большинства видов калины их зрелые ягоды-костянки съедобные. Чаще плоды у калин красные или синевато-черные, а также выведена желтоплодная форма калины обыкновенной. В НИИСС имени М. А. Лисавенко выведены впервые в России сорта калины обыкновенной (Viburnum Opulus) с плодами технического назначения со слабой горечью в плодах, с высоким содержанием витамина С, Р-активных соединений, пектиновых веществ. Они обладают высокой зимостойкостью и урожайностью, высокой устойчивостью к болезням и вредителям (кроме тли). Селекционная работа по калине была начата в НИИСС в 1962 г. З. П. Жолобовой. В 1984;1988 гг. в госсортоиспытание были приняты 7 сортов, созданных путем отбора среди сеянцев от свободного опыления местных (алтайских) дикорастущих форм калины обыкновенной. С 1974 г. наряду с аналитической селекцией проводится гибридизация между сортами и отборными формами. Среди гибридов Таежные Рубины и Ульгень выделен сорт Вигоровская.

7 сортов НИИСС в 1995;2000 гг. включены в Госреестр и допущены к использованию во всех регионах России.

Калина издавна традиционно используется в декоративном садоводстве, в фармацевтической промышленности, при лечении гипертонии и простудных заболеваний, в кулинарии.

1. Царев А. П., Погиба С. П., Тренин В. В., Селекция и репродукция лесных древесных пород, — М.: Логос, 2001 г.

2. Альбенский А. Ф., Селекция древесных пород и семеноводство, — М., Л., Гослесбумиздат, 1959 г.

3. Любавская А. Я., Лесная селекция и генетика, — М., Лесная промышленность, 1982 г.

4. Федеральный закон «О семеноводстве» от 17.12.1997 г.

5. «Указания по лесному семеноводству в РФ», 2000 г.