Современное состояние селекции и семеноводства хвойных пород. С. 9–37

УДК

630*233(470.1/.2)

DOI:

10.37482/0536-1036-2022-6-9-37

Аннотация

Проанализирована и обобщена информация по селекции и селекционному семеноводству основных лесообразующих и важных в коммерческом отношении для стран Северной Европы и России пород: сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) и ели обыкновенной (Picea abies (L.) H. Karst). Показано, что в таких странах, как Швеция и Финляндия, за последние 40–50 лет полностью завершен первый (начальный) цикл плюсовой селекции и активно осуществляются работы второго цикла. В аспекте селекционного семеноводства это означает постепенную замену лесосеменных плантаций I порядка на лесосеменные плантации повышенной генетической ценности – I,5 и II порядков. К середине ХХI столетия прогнозируется повышение продуктивности вновь создаваемых искусственных древостоев по запасу стволовой древесины на 20–25 % за счет селекционной работы. В европейской части России в последней трети ХХ столетия начат первый цикл плюсовой селекции, который, к сожалению, не был завершен. Однако проведены успешные и местами достаточно масштабные работы по фенотипическому отбору в естественных насаждениях плюсовых деревьев и закладке лесосеменных плантаций I порядка, сформирована селекционная популяция I. Последнее позволяет заложить необходимые площади мультипликационных популяций повышенной генетической ценности – лесосеменные плантации I,5 порядка. Хотя достичь этого во многих субъектах Северо-Западного федерального округа невозможно по причине недостаточного количества отобранных плюсовых деревьев, а главное – крайне малой площади испытательных культур. В настоящее время подавляющее большинство первоначально отобранных плюсовых деревьев остаются не проверенными по потомству, что блокирует возможность дальнейшего развития системы плюсовой селекции. В России также отсутствует специальное селекционное районирование основных лесообразующих пород, обеспечивающее пространственную организацию проведения селекционных работ и использования семян с лесосеменных плантаций. Для достижения прогресса в данном направлении необходимо разработать федеральную программу по сохранению и рациональному использованию лесных генетических ресурсов РФ в совокупности с рядом подпрограмм по генетическим исследованиям и селекции важнейших видов-лесообразователей с учетом современных достижений в области молекулярной генетики и биотехнологии.
Благодарности: Финансовое обеспечение исследований осуществлялось из средств федерального бюджета на выполнение государственного задания ИЛ и ОКНИ КарНЦ РАН при частичной поддержке НОЦ «Российская Арктика: новые материалы, технологии и методы исследования».

Сведения об авторах

Б.В. Раевский^1,2 *, д-р с.-х. наук; ResearcherID: K-6424-2018,
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-1315-8937
Р.В. Игнатенко², канд. биол. наук; ResearcherID:A-7616-2019,
ORCID: https://orcid.org/0000-0001-9608-9465
Е.В. Новичонок^1,2, канд. биол. наук; ResearcherID: J-4819-2018,
ORCID: https://orcid.org/0000-0003-3676-9869
В.М. Прокопюк², аспирант; ORCID: https://orcid.org/0000-0002-5133-3230
К.К. Куклина², аспирант; ORCID: https://orcid.org/0000-0001-5567-9549
¹Институт леса Карельского научного центра РАН, ул. Пушкинская, д. 11, г. Петрозаводск, Республика Карелия, Россия, 185910; raevsky@krc.karelia.ru*, enovichonok@inbox.ru
²Отдел комплексных научных исследований Карельского научного центра РАН, ул. Пушкинская, д. 11, г. Петрозаводск, Республика Карелия, Россия, 185910; raevsky@krc.karelia.ru, ocean-9@mail.ru, enovichonok@inbox.ru, viktoria_pro@krc.karelia.ru, kuklinovskaya@mail.ru

Ключевые слова

лесная селекция, лесосеменные плантации, испытательные культуры, селекционное семеноводство, плюсовые деревья, лесная селекция в Швеции, лесная селекция в Финляндии, лесная селекция в России, Северо-Западный федеральный округ, Pinus sylvestris, Picea abie

Для цитирования

Раевский Б.В., Игнатенко Р.В., Новичонок Е.В., Прокопюк В.М., Куклина К.К. Современное состояние селекции и семеноводства хвойных пород // Изв. вузов. Лесн. журн. 2022. № 6. С. 9–37. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2022-6-9-37

Литература

1. Авров Ф.Д. Эколого-генетические основы устойчивости популяций и плантационного выращивания лиственницы в Сибири: автореф. дис. … д-ра с.-х. наук. Красноярск, 1998. 36 с. 

2. Веняляйнен М. Долгосрочная программа по селекции сосны обыкновенной в Финляндии // Лесная генетика, селекция и физиология древесных растений: материалы Междунар. симп. 25–30 сент. 1989 г. Воронеж. М., 1990. С. 9–16. 

3. Гроздова Н.Б., Кабанова Е.Д. Результаты гибридизационных работ с пихтой и лжетсугой в Ивантеевском дендросаду ВНИИЛМ // Разработка основ систем селекции древесных пород: тез. докл. совещ. Ч. II. Рига, 1981. С. 24–27. 

4. Коски В. Семенное районирование в Финляндии // Лесовосстановление на Европейском Севере: материалы фин.-рос. семинара по лесовосстановлению. 28 сент.–2 окт. 1998 г. Вантаа: Науч. центр Вантаа, 2000. С. 127–132. (Бюл. НИИ леса Финляндии; 772/2000).

5. Лаур Н.В. Лесной генетико-селекционный комплекс Карелии (особенности создания, анализ состояния, научное обоснование развития): дис. … д-ра с.-х. наук. Петрозаводск, 2012. 429 с.

6. Лесной план Архангельской области: утв. указом губернатора Архангельской обл. от 14.12.2018 № 116-у. Режим доступа: https://docs.cntd.ru/document/462641881 (дата обращения: 10.10.22). 

7. Лесной план Вологодской области: утв. распоряжением губернатора Вологодской обл. от 30.11.2018 № 4807-р. Режим доступа: https://docs.cntd.ru/document/444924654 (дата обращения: 11.10.22). 
   

8. Лесной план Калининградской области: утв. указом губернатора Калининградской обл. от 30.03.2009 № 27. Режим доступа: http://publication.pravo.gov.ru/Document/View/3900201812310001 (дата обращения: 11.10.22). 

9. Лесной план Ленинградской области на 2019–2028 гг. Режим доступа: https://lenobl.ru/media/docs/15987/Лесной%20план%20Ленинградской%20области.pdf (дата обращения: 11.10.22). 

10. Лесной план Мурманской области: утв. постановлением губернатора Мурманской обл. от 20.03.2019 № 29-ПГ. Режим доступа: https://mpr.gov-murman.ru/documents/lesplan/ (дата обращения: 11.10.22). 

11. Лесной план Новгородской области: утв. указом губернатора Новгородской обл. от 28.12.2018 № 576. Режим доступа: https://priroda.novreg.ru/tinybrowser/files/dokumenty/lesnoi_plan/01/lesplan-2019.pdf (дата обращения: 11.10.22). 

12. Лесной план Псковской области: утв. указом губернатора Псковской области от 29.12.2018 № 81-УГ. Режим доступа: https://priroda.pskov.ru/lesnoy-plan (дата обращения: 11.10.22). 

13. Лесной план Республики Карелия: утв. распоряжением главы Респ. Карелия от 24.12.2018 № 731-р. Режим доступа: https://gov.karelia.ru/upload/iblock/ffb/12_2_562_704.pdf (дата обращения: 11.10.22). 

14. Лесной план Республики Коми: утв. распоряжением главы Респ. Коми от 01.05.2020 № 106-р. 2020. Режим доступа: https://mpr.rkomi.ru/dokumenty/lesnoy-planrespubliki-komi-na-2020---2029-gg (дата обращения: 11.10.22). 

15. Наквасина Е.Н., Юдина О.А., Прожерина Н.А., Камалова И.И., Минин Н.С. Географические культуры в ген-экологических исследованиях на Европейском Севере. Архангельск: АГТУ, 2008. 308 с. 

16. Раевский Б.В. Географические культуры сосны обыкновенной в Российской Карелии // Лесовосстановление на Европейском Севере: материалы фин.-рос. семинара по лесовосстановлению. 28 сент.–2 окт. 1998 г. Вантаа: Науч. центр Вантаа, 2000. С. 105–111. (Бюл. НИИ леса Финляндии; 772/2000). 

17. Раевский Б.В., Ильинов А.А. Рост и сохранность географических культур различных видов ели в Карелии // Лесн. хоз-во. 2002. № 6. С. 37–39. 

18. Рогозин М.В. Уроки истории лесной селекции // Лесн. хоз-во. 2013. № 6. С. 20–23. 

19. Смилга Я.Я. Повышение быстроты роста и улучшение качества древесины осины путем гибридизации в Латвии // Разработка основ систем селекции древесных пород: тез. докл. совещ. Ч II. Рига, 1981. С. 24–27.

20. Тараканов В.В., Паленова М.М., Паркина О.В., Роговцев Р.В., Третьякова Р.А. Лесная селекция в России: достижения, проблемы, приоритеты (обзор) // Лесохоз. информ. 2021. № 1. С. 100–143. https://doi.org/10.24419/LHI.2304-3083.2021.1.09

21. Туркин А.А. Испытание потомства плюсовых деревьев сосны обыкновенной (на примере Республики Коми): автореф. дис. ... канд. с-х. наук. Архангельск, 2007. 20 с. 

22. Указания по лесному семеноводству в Российской Федерации / Федер. служба лесн. хоз-ва России. М., 2000. 198 с. 

23. Царев А.П., Лаур Н.В., Царев В.А., Царева Р.П. Современное состояние лесной селекции в Российской Федерации: тренд последних десятилетий // Изв. вузов. Лесн. журн. 2021. № 6. С. 38–55. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2021-6-38-55

24. Чумакова Н.И. Усовершенствование технологии вегетативного размножения хвойных растений методом черенкования // Изв. ТСХА. 2011. № 5. С. 161–164. 

25. Calleja-Rodriguez A., Pan J., Funda T., Chen Z., Baison J., Isik F., Abraamsson S., Wu H.X. Evaluation of the Efficiency of Genomic versus Pedigree Predictions for Growth and Wood Quality Traits in Scots Pine. BMC Genomics, 2020, vol. 21, art. 796. https://doi.org/10.1186/s12864-020-07188-4

26. Chamberland V., Robichaud F., Perron M., Gélinas N., Bousquet J., Beaulieu J. Conventional versus Genomic Selection for White Spruce Improvement: A Comparison of Costs and Benefits of Plantations on Quebec Public Lands. Tree Genetics & Genomes, 2020, vol. 16, art. 17. https://doi.org/10.1007/s11295-019-1409-7

27. Chen Z.-Q., Baison J., Pan J., Karlsson B., Andersson B., Westin J., García-Gil M.R., Wu H.X. Accuracy of Genomic Selection for Growth and Wood Quality Traits in Two Control-Pollinated Progeny Trials Using Exome Capture as the Genotyping Platform in Norway Spruce. BMC Genomics, 2018, vol. 19, art. 946. https://doi.org/10.1186/s12864-018-5256-y

28. Danell Ö. Possible Gains in Initial Stages of National Tree Breeding Programmes Using Different Techniques. Forest Tree Improvement, 23. København, DSR Forlag, 1990, pp. 11–30.

29. Danell Ö. Survey of Past, Current and Future Swedish Forest Tree Breeding. Silva Fennica, 1991, vol. 25, no. 4, art. 5463. https://doi.org/10.14214/sf.a15621

30. Danell Ö. Breeding Programmes in Sweden. 1. General Approach. Progeny Testing and Breeding Strategies: Proceedings of the Nordic Group of Tree Breeders. Ed. by S.J. Lee. Scotland, Forestry Authority, 1993, pp. 80–94.

31. Dietrichson J. Summary of Studies on Genetic Variation in Forest Trees Grown in Scandinavia with Special Reference to the Adaptation Problem. Norway Skogforsoksv Medd, 1971, no. 29, pp. 21–59.

32. Egertsdotter U., Ahmad I., Clapham D. Automation and Scale up of Somatic Embryogenesis for Commercial Plant Production, with Emphasis on Conifers. Frontiers in Plant Science, 2019, vol. 10, art. 109. https://doi.org/10.3389/fpls.2019.00109

33. Eriksson G., Ekberg I. An Introduction to Forest Genetics. Uppsala, SLU Repro, 2001. 166 p.

34. Forest Tree Seed and Seedling Production. Finnish Food Authority. Available at: https://www.ruokavirasto.fi/en/farmers/plant-production/forest-tree-seed-and-seedlingproduction/(accessed 22.02.22).

35. Giertych M. Summer of Results on Scots Pine (Pinus sylvestris L.) Height Growth in IUFRO Provenance Experiments. Silvae Genetica, 1979, vol. 28, no. 4, pp. 136–152.

36. Giertych M. Report on the IUFRO 1938 and 1939 Provenance Experiments on Norway Spruce (Picea abies (L.) Karst.). Kórnik, ID PAN, 1984. 179 p.

37. Giertych M., Oleksyn J. Studies on Genetic Variation in Scots Pine (Pinus sylvestris L.) Coordinated by IUFRO. Silvae Genetica, 1992, vol. 41, no. 3, pp. 133–143.

38. Haapanen M., Jansson G., Nielsen U.B., Steffenrem A., Stener L.-G. The Status of Tree Breeding and Its Potential for Improving Biomass Production. Skogforsk, Uppsala, 2015. 56 p. Available at: http://www.skogforsk.se/contentassets/9d9c6eeaef374a2283b2716edd8d552e/the-status-of-tree-breeding-low.pdf (accessed 25.03.21).

39. Hazubska-Przybył T., Wawrzyniak M.K., Kijowska-Oberc J., Staszak A.M., Ratajczak E. Somatic Embryogenesis of Norway Spruce and Scots Pine: Possibility of Application in Modern Forestry. Forests, 2022, vol. 13, iss. 2, art. 155. https://doi.org/10.3390/f13020155

40. Högberg K.-A., Hajek J., Gailis A., Stenvall N., Zarina I., Teivonen S., Aronen T. Practical Testing of Scots Pine Cutting Propagation – A Joint Metla-Skogforsk-Silava Project. BMC Proceedings, 2001, vol. 5, art. P129. https://doi.org/10.1186/1753-6561-5-S7-P129

41. Jansson G., Danell O., Stener L.-G. Correspondence between Single-Tree and Multiple-Tree Plot Genetic Tests for Production Traits in Pinus sylvestris. Canadian Journal of Forest Research, 1998, vol. 28, no. 3, pp. 450–458. https://doi.org/10.1139/x98-004

42. Jansson G., Danusevičius D., Grotehusman H., Kowalczyk J., Krajmerova D., Skrøppa T., Wolf H. Norway Spruce (Picea abies (L.) H.Karst.). Forest Tree Breeding in Europe. Ed. by L. Pâques. Dordrecht, Springer, 2013, vol. 25, pp. 123–176. https://doi.org/10.1007/978-94-007-6146-9_3

43. Jansson G., Hansen J.K., Haapanen M., Kvaalen H., Steffenrem A. The Genetic and Economic Gains from Forest Tree Breeding Programmes in Scandinavia and Finland. Scandinavian Journal of Forest Research, 2016, vol. 32, iss. 4, pp. 273–286. https://doi.org/10.1080/02827581.2016.1242770

44. Krakau U.-K., Liesebach M., Aronen T., Lelu-Walter M.-A., Schneck V. Scots Pine (Pinus sylvestris L.). Forest Tree Breeding in Europe. Dordrecht, Springer, 2013, vol. 25, pp. 267–323. https://doi.org/10.1007/978-94-007-6146-9_6

45. Lebedev V.G., Lebedeva T.N., Chernodubov A.I., Shestibratov K.A. Genomic Selection for Forest Tree Improvement: Methods, Achievements and Perspectives. Forests, 2020, vol. 11, iss. 11, art. 1190. https://doi.org/10.3390/f11111190

46. Lelu-Walter M.-A., Thompson D., Harvengt L., Sanchez L., Toribio M., Pâques L.E. Somatic Embryogenesis in Forestry with a Focus on Europe: State-of-the-Art, Benefits, Challenges and Future Direction. Tree Genetics & Genomes, 2013, vol. 9, pp. 883–899. https://doi.org/10.1007/s11295-013-0620-1

47. Lenz P.R.N., Nadeau S., Mottet M.-J., Perron M., Isabel N., Beaulieu J., Bousquet J. Multi‐Trait Genomic Selection for Weevil Resistance, Growth, and Wood Quality in Norway Spruce. Evolutionary Applications, 2020, vol. 13, iss. 1, pp. 76–94. https://doi.org/10.1111/eva.12823

48. Lindgren D., Karlsson B., Andersson B., Prescher F. Swedish Seed Orchards for Scots Pine and Norway Spruce. Seed Orchards: Proceedings from a Conference at Umeå, Sweden, September 26–28, 2007. Umea, 2008, pp. 142–153.

49. Lindquist B. Forstgenetik in schwedischen Waldbaupraxis. Radebene und Berlin, Neumann Verlag, 1954. 156 p. (In Swedish).

50. Namkoong G. A Control Concept of Gene Conservation. Silvae Genetica, 1984, vol. 33, no. 4-5, pp. 160–163.

51. Nikkanen T. A Review of Scots Pine and Norway Spruce Seed Orchards in Finland. Seed Orchards: Proceedings from a Conference at Umeå, Sweden, September 26–28, 2007. Umea, 2008, pp. 195–198.

52. Park Y.-S., Beaulieu J., Bousquet J. Multi-Varietal Forestry Integrating Genomic Selection and Somatic Embryogenesis. Vegetative Propagation of Forest Trees. Ed. by Y.-S. Park, J.M. Bonga, H.-K. Moon. Seoul, NIFoS, 2016, pp. 302–322.

53. Rosvall O. Review of the Swedish Tree Breeding Program. Uppsala, Skogforsk, 2011. 84 p.

54. Rosvall O. Using Norway Spruce Clones in Swedish Forestry: General Overview and Concepts. Scandinavian Journal of Forest Research, 2019, vol. 34, iss. 5, pp. 336–341. https://doi.org/10.1080/02827581.2019.1614659

55. Rosvall O., Mullin T. Introduction to Breeding Strategies and Evaluation of Alternatives. Best Practice for Tree Breeding in Europe. Ed. by T.J. Mullin, S. Lee. Uppsala, Skogforsk, 2013, pp. 7–28.

56. Ruotsalainen S. Managing Breeding Stock in the Initiation of a Long-Term Tree Breeding Program. Academic Dissertation. Finnish Forest Research Institute. Helsinki, Hakapaino Oy, 2002. 95 p.

57. Ruotsalainen S., Persson T. Scots Pine – Pinus sylvestris L. Best Practice for Tree Breeding in Europe. Ed. by T.J. Mullin, S. Lee. Uppsala, Skogforsk, 2013, pp. 49–65.

58. Sorensson C. Varietal Pines Boom in the US South. New Zealand Journal of Forestry, 2006, vol. 51, no. 2, pp. 34–40.

59. Sutton B. Commercial Delivery of Genetic Improvement to Conifer Plantations Using Somatic Embryogenesis. Annals of Forest Science, 2002, vol. 59, no. 5-6, pp. 657–661. https://doi.org/10.1051/forest:2002052

60. Swedish Forest Statistics. Skogsstyrelsen. (In Swedish). Available at: https://www.skogsstyrelsen.se/statistik/ (accessed 28.02.22).

61. Välimäki S., Paavilainen L., Tikkinen M., Salonen F., Varis S., Aronen T. Production of Norway Spruce Embryos in a Temporary Immersion System (TIS). In Vitro Cellular & Developmental Biology-Plant, 2020, vol. 56, iss. 4, pp. 430–439. https://doi.org/10.1007/s11627-020-10068-x

62. Westin J., Haapanen M. Norway Spruce – Picea abies (L.) Karst. Best Practice for Tree Breeding in Europe. Ed. by T.J. Mullin, S. Lee. Uppsala, Skogforsk, 2013, pp. 29–49.