Селекционно-генетический анализ лиственниц сибирской и Сукачева, интродуцированных в Москву и Подмосковье

УДК

630*165.51

DOI:

10.17238/issn0536-1036.2019.4.9

Аннотация

Вопрос о таксономическом статусе лиственницы Сукачева до сих пор до конца не изучен. Существуют аргументы как в пользу выделения лиственниц сибирской и Сукачева в самостоятельные виды, так и объединения их в один вид. Большое значение имеют работы по интродукции лиственниц в центр европейской части России для повышения ресурсного потенциала лесов этого региона. Изучение изменчивости лиственниц сибирской и Сукачева в новых климатических условиях, которые имеют место при интродукции, может дать интересные результаты, важные не только для обсуждения их таксономического ранга, но и для практических интродукционных целей. В ходе эксперимента проведено сравнение лиственниц сибирской и Сукачева по индивидуальной изменчивости морфологических признаков и результатам молекулярно-генетического анализа. Объекты исследования произрастали в условиях интродукции в Главном ботаническом саду им. Н.В. Цицина (Москва) и в Ивантеевском дендрологическом саду (Подмосковье). Изучены морфологические признаки шишек, хвои и семян: длина и ширина шишек, число чешуй в них, длина хвои, длина и ширина семян. Рассчитаны средние арифметические величины признаков, ошибка средних арифметических величин признаков, коэффициент вариации. Установлены достоверные отличия морфологических признаков шишек, семян и хвои, что позволяет выделить лиственницу Сукачева в качестве географической расы, подвида лиственницы сибирской.

Сведения об авторах

В.А. Брынцев^1,2, д-р с.-х. наук, проф.; ResearcherID: O-4591-2019, ORCID: 0000-0002-6271-1444
М.А. Лавренов¹, ст. преподаватель; ResearcherID: E-2995-2018, ORCID: 0000-0001-9708-9037
¹Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана (Мытищинский филиал), ул. 1-я Институтская, д. 1, г. Мытищи, Московская область, Россия, 141005; e-mail: bryntsev@mail.ru, maxlavrenov93@mail.ru
²Главный ботанический сад им. Н.В. Цицина РАН, ул. Ботаническая, д. 4, Москва, Россия, 127276; e-mail: bryntsev@mail.ru

Ключевые слова

лиственница сибирская, лиственница Сукачева, интродукция, вид

Для цитирования

Брынцев В.А., Лавренов М.А. Селекционно-генетический анализ лиственниц сибирской и Сукачева, интродуцированных в Москву и Подмосковье // Лесн. журн. 2019. № 4. С. 9–21. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.4.9

Литература

1. Биоразнообразие лиственниц Азиатской России / А.П. Абаимов [и др.]; отв. ред.: С.П. Ефремов, Л.И. Милютин; Рос. акад. наук, Сиб. отд-ние, Ин-т леса им. В.Н. Сукачева. Новосибирск: Гео, 2010. 159 с.
2. Бобров Е.Г. История и систематика лиственниц. Л.: Наука, 1972. 96 с. (Комаровские чтения; вып. 25).
3. Глазунов Ю.Б., Мерзленко М.Д., Лобова С.Л. Результат 60-летнего опыта уникальных географических посадок лиственницы // Учен. зап. ПетрГУ, 2017. № 8(169). С. 44–48.
4. Древесные растения Главного ботанического сада им. Н.В. Цицина РАН: 60 лет интродукции / отв. ред. А.С. Демидов. М.: Наука, 2005. 586 с.
5. Дылис Н.В. Сибирская лиственница: материалы к систематике, географии и истории. М.: Изд-во Моск. о-ва испытателей природы, 1947. 138 с.
6. Дылис Н.В. Лиственница. М.: Лесн. пром-сть, 1981. 96 с.
7. Ивантеевский дендрологический сад ВНИИЛМ (каталог) / составители: А.С. Яблоков, М.И. Докучаева; науч. ред. Н.В. Котелова. М.: ВНИИЛМ, 1976. 88 с.
8. Карасев Н.Н. Повышение продуктивности лесов Подмосковья путем интродукции лиственницы: автореф. дис. ... канд. с.- х. наук. М., 2009. 20 с.
9. Карасева М.А. Эколого-физиологические и агротехнические основы выращивания культур лиственницы сибирской (Larix sibirica Led.) в Среднем Поволжье: дис. ... д-ра с.-х. наук. Йошкар-Ола, 2004. 371 с.
10. Кашин В.И., Козобродов А.С. Лиственничные леса Европейского Севера России. Архангельск: Изд-во Арх. фил. Рус. геогр. о-ва РАН, 1994. 220 с.
11. Мамаев С.А. Формы внутривидовой изменчивости древесных растений (на примере семейства Pinaseae на Урале). М.: Наука, 1973. 284 с.
12. Милютин Л.И., Муратова Е.Н., Ларионова А.Я. Генетико-таксономический анализ популяций лиственниц сибирской и Сукачева // Лесоведение. 1993. № 5. С. 55–63.
13. Орнатский А.Н. Обогащение лесных ресурсов республики Мордовия посредством интродукции лиственницы сибирской: дис. ... канд. биол. наук. Йошкар-Ола, 2002. 223 с.
14. Погиба С.П., Казанцева Е.В. Методы биометрического анализа в лесной селекции и генетике. М.: МГУЛ, 2014. 45 с.
15. Редько Г.И. Линдуловская лиственничная роща: учеб. пособие. Л.: ЛТА, 1984. 96 с.
16. Рысин Л.П. Лиственничные леса России. М.: Т-во науч. изд. КМК, 2010. 343 с.
17. Тимофеев В.П. Лесные культуры лиственницы. М.: Лесн. пром-сть, 1977. 216 с.
18. Тихонов П.Р., Наквасина Е.Н. Внутривидовая изменчивость лиственницы Сукачева (Larix sukaczowii Dyl.) по габитуальным признакам в естественных насаждениях Архангельской области // Вестн. Помор. ун-та. Сер.: Естественные и точные науки. 2005. Вып. 2. С. 29–35.
19. Урбах В.Ю. Статистический анализ в биологических и медицинских исследованиях. М.: Медицина, 1975. 297 с.
20. Царев А.П., Погиба С.П., Лаур Н.В. Селекция лесных и декоративных древесных растений: учеб. для вузов. М.: МГУЛ, 2014. 552 с.
21. Abaimov A.P., Barzut V.M., Berkutenko A.N., Buitink J., Martinsson O., Milyutin L.I., Polezhaev A., Putenikhin V.P., Takata K. Seed Collection and Seed Quality of Larix spp. from Russia: Initial Phase on the Russia-Scandinavian Larch Project // Eurasian Journal of Forest Research. 2002. No. 4. Pp. 39–49.
22. Araki N.H.T., Khatab I.A., Hemamali K.K.G.U., Inomata N., Wang X.-R., Szmidt A.E. Phylogeography of Larix sukaczewii Dyl. and Larix sibirica L. Inferred from Nucleotide Variation of Nuclear Genes // Tree Genetics & Genomes. 2008. Vol. 4, iss. 4. Pp. 611–623. DOI: 10.1007/s11295-008-0137-1
23. Burleigh J.G., Barbazuk W.B., Davis J.M., Morse A.M., Soltis P.S. Exploring Diversification and Genome Size Evolution in Extant Gymnosperms through Phylogenetic Synthesis // Journal of Botany. 2012. Vol. 2012, article ID 292857. 6 p. DOI: 10.1155/2012/292857
24. Fedorkov A. Stem Growth and Quality of Six Provenances of Larix sukaczewii Dyl. and Larix sibirica Ledeb. in a Field Trial Located in North-West Russia // Baltic Forestry. 2017. Vol. 23, no. 3(46). Pp. 603–607.
25. Leslie A.B., Beaulieu J.M., Rai H.S., Crane P.R., Donoghue M.J., Mathews S. Hemisphere-Scale Differences in Conifer Evolutionary Dynamics // PNAS. 2012. Vol. 109, iss. 40. Pp. 16217–16221. DOI: 10.1073/pnas.1213621109
26. Ran J.-H., Shen T.-T., Wu H., Gong X., Wang X.-Q. Phylogeny and Evolutionary History of Pinaceae Updated by Transcriptomic Analysis // Molecular Phylogenetics and Evolution. 2018. Vol. 129. Pp. 106–116. DOI: 10.1016/j.ympev.2018.08.011

Поступила 02.03.19

Ссылка на английскую версию:

Genetic Selection Analysis of Siberian and Sukachev’s Larches Introduced in Moscow and Moscow Region

UDC 630*165.51
DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.4.9

Genetic Selection Analysis of Siberian and Sukachev’s Larches Introduced in Moscow and Moscow Region

V.A. Bryntsev^1,2, Doctor of Agriculture, Prof.; ResearcherID: O-4591-2019, ORCID: 0000-0002-6271-1444
M.A. Lavrenov¹, Senior Lecturer; ResearcherID: E-2995-2018, ORCID: 0000-0001-9708-9037
¹Mytischi Branch of Bauman Moscow State Technical University, ul. 1-ya Institutskaya, Mytishchi, Moscow Region, 141005, Russian Federation; e-mail: bryntsev@mail.ru, maxlavrenov93@mail.ru
²Main Botanical Garden named after N.V. Tsitsin, Russian Academy of Sciences,
ul. Botanicheskaya, 4, Moscow, 127276, Russian Federation; e-mail: bryntsev@mail.ru

The question of taxonomic status of Sukachev’s larch is still not understood to a full degree. There are arguments both in favor of separation of Siberian and Sukachev’s larches into individual species, and in favor of association them into the one. The issues of great importance are the works on the introduction of larch trees in the center of the European part of Russia in order to increase the resource potential of forests in this region. The study of variability of Siberian and Sukachev’s larches in the new climatic conditions, which take place during the introduction, can give interesting results important not only for discussion of their taxonomic rank, but for practical purposes of introduction. The paper presents comparative analysis of Siberian and Sukachev’s larches according to their individual variability of morphological characteristics and molecular genetic analysis. The studies were carried out in the conditions of introduction in Moscow (Main Botanical Garden named after N.V. Tsitsin) and Moscow region (Ivanteevskiy Arboretum). The morphological features of cones, needles and seeds were studied: length and width of cones, number of scales in them, length of needles, length and width of seeds. The arithmetic mean values of characters, the error of the arithmetic mean values of characters and the coefficient of variation were counted. On the basis of the obtained results, significant differences in morphological characteristics of cones, seeds and needles are established, which gives reasons to distinguish Sukachev’s larch as a geographical race; a subspecies of Siberian larch.
For citation: Bryntsev V.A., Lavrenov M.A. Genetic Selection Analysis of Siberian and Sukachev’s Larches Introduced in Moscow and Moscow Region. Lesnoy Zhurnal [Forestry Journal], 2019, no. 4, pp. 9–21. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.4.9
Keywords: Siberian larch, Sukachev’s larch, introduction, species.

REFERENCES

1. Abaimov A.P. et al. Biodiversity of Larch in Asian Russia. Editors in Chief S.P. Efremov, L.I. Milyutin. Novosibirsk, Geo Publ., 2010. 159 p.
2. Bobrov E.G. History and Systematics of Larch. Leningrad, Nauka Publ., 1972. 96 p.
3. Glazunov Yu.B., Merzlenko M.D., Lobova S.L. Results of the 60-Years’ Experience of Unique Geographical Larch Plantings. Uchenye zapiski Petrozavodskogo gosudarstvennogo universiteta [Proceedings of Petrozavodsk State University], 2017, no. 8(169), pp. 44–48.
4. Woody Plants of the Main Botanical Garden named after N.V. Tsitsin of the Russian Academy of Sciences: 60 Years of Introduction. Editor in Chief A.S. Demidov. Moscow, Nauka Publ., 2005. 586 p.
5. Dylis N.V. Siberian Larch: Materials to Systematics, Geography and History. Moscow, MOIP Publ., 1947. 132 p.
6. Dylis N.V. Larch. Moscow, Lesnaya promyshlennost’ Publ., 1981. 96 p.
7. Ivanteevsky Dendrological Garden of VNIILM (Catalogue). Content by A.S. Yablokov, M.I. Dokuchaeva; Science editor N.V. Kotelova. Moscow, VNIILM Publ., 1976. 88 p.
8. Karasev N.N. Improving the Productivity of Forests in Moscow Region through the Larch Introduction: Cand. Agric. Sci. Diss. Abs. Moscow, 2009. 20 p.
9. Karaseva M.A. Ecological, Physiological and Agrotechnical Basics of Cultivation of Siberian Larch (Larix sibirica Led.) Crops in the Middle Volga Region: Dr. Agric. Sci. Diss. Yoshkar-Ola, 2004. 371 p.
10. Kashin V.I., Kozobrodov A.S. Larch Forests of the European North of Russia. Arkhangelsk, Arkhangelsk Branch of RGO RAS Publ., 1994. 215 p.
11. Mamaev S.A. Forms of Intraspecific Variability of Woody Plants: (On the Example of the Family Pinaceae in the Urals). Moscow, Nauka Publ., 1973. 284 p.
12. Milyutin L.I., Muratova E.N., Larionova A.Ya. Genetic and Taxonomic Analysis of Siberian Larch and Sukachev’s Larch Populations. Lesovedenie [Russian Journal of Forest Science], 1993, no. 5, pp. 55–63.
13. Ornatskiy A.N. Enrichment of Forest Resources of the Republic of Mordovia through the Introduction of Siberian Larch: Cand. Biol. Sci. Diss. Yoshkar-Ola, 2002. 223 p.
14. Pogiba S.P., Kazantseva E.V. Methods of Biometric Analysis in Forest Breeding and Genetics. Moscow, MSFU Publ., 2014. 45 p.
15. Red’ko G.I. Lindulovskaya Larch Grove: Educational Textbook. Leningrad, LTA Publ., 1984. 96 p.
16. Rysin L.P. Larch Forests of Russia. Moscow, Tovarishchestvo nauchnykh izdaniy KMK Publ., 2010. 343 p.
17. Timofeev V.P. Larch Forest Crops. Moscow, Lesnaya promyshlennost’ Publ., 1977. 216 p.
18. Tikhonov P.R., Nakvasina E.N. Intraspecific Variability of Larch (Larix sukaczowii Dyl.) According to Habitual Features in Natural Plantations of the Arkhangelsk Region. Vestnik Pomorskogo universiteta. Seriya: Estestvennyye i tochnyye nauki, 2005, no. 2(8), pp. 29–35.
19. Urbakh V.Yu. Statistical Analysis in Biological and Medical Research. Moscow, Meditsina Publ., 1975. 297 p.
20. Tsarev A.P., Pogiba S.P., Laur N.V. Breeding of Forest and Ornamental Woody Plants. Moscow, MSFU Publ., 2014. 552 p.
21. Abaimov A.P., Barzut V.M., Berkutenko A.N., Buitink J., Martinsson O., Milyutin L.I., Polezhaev A., Putenikhin V.P., Takata K. Seed Collection and Seed Quality of Larix spp. from Russia: Initial Phase on the Russia-Scandinavian Larch Project. Eurasian Journal of Forest Research, 2002, no. 4, pp. 39–49.
22. Araki N.H.T., Khatab I.A., Hemamali K.K.G.U., Inomata N., Wang X.-R., Szmidt A.E. Phylogeography of Larix sukaczewii Dyl. and Larix sibirica L. Inferred from Nucleotide Variation of Nuclear Genes. Tree Genetics & Genomes, 2008, vol. 4, iss. 4, pp. 611–623. DOI: 10.1007/s11295-008-0137-1
23. Burleigh J.G., Barbazuk W.B., Davis J.M., Morse A.M., Soltis P.S. Exploring Diversification and Genome Size Evolution in Extant Gymnosperms through Phylogenetic Synthesis. Journal of Botany, 2012, vol. 2012, Article ID 292857. 6 p. DOI: 10.1155/2012/292857
24. Fedorkov A. Stem Growth and Quality of Six Provenances of Larix sukaczewii Dyl. and Larix sibirica Ledeb. in a Field Trial Located in North-West Russia. Baltic Forestry, 2017, vol. 23, no. 3(46), pp. 603–607.
25. Leslie A.B., Beaulieu J.M., Rai H.S., Crane P.R., Donoghue M.J., Mathews S. Hemisphere-Scale Differences in Conifer Evolutionary Dynamics. PNAS, 2012, vol. 109, iss. 40, pp. 16217–16221. DOI: 10.1073/pnas.1213621109
26. Ran J.-H., Shen T.-T., Wu H., Gong X., Wang X.-Q. Phylogeny and Evolutionary History of Pinaceae Updated by Transcriptomic Analysis. Molecular Phylogenetics and Evolution, 2018, vol. 129, pp. 106–116. DOI: 10.1016/j.ympev.2018.08.011

Received on March 02, 2019