Оценка влияния морфометрических параметров шишек на качество семенного материала сосны обыкновенной

УДК

630*232.3

DOI:

10.17238/issn0536-1036.2018.4.19

Аннотация

Состояние репродуктивной сферы сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) характеризует биологическую устойчивость насаждений и перспективу их развития в условиях воздействия различных негативных факторов. Плантационное семеноводство должно обеспечивать сохранение качественного генофонда в конкретных условиях. Исследования женской репродуктивной сферы сосны проведены на лесосеменной плантации первого порядка общего назначения, созданной посадкой привитых саженцев в Государственном казенном учреждении Брянской области «Навлинское лесничество». Проанализированы наиболее информативные морфометрические показатели шишек: длина, средний диаметр, масса и коэффициент формы шишки; количество и масса семенных чешуй фертильного яруса. При оценке семенной продуктивности использовали следующие показатели: количество семязачатков и полнозернистых семян; масса и выход полнозернистых семян; количество семян нормальных размеров; масса 1000 шт. семян нормальных размеров; общее количество недоразвитых семян, включая пустые. Полученные данные сравнивали с аналогичными показателями генеративной сферы сосны из буферной зоны заповедника «Брянский лес». Выявлено превышение морфометрических показателей шишек из заповедника по длине, средним значениям диаметра и массы, количеству и массе семенных чешуй над показателями шишек с полей № 1 и 3 лесосеменной плантации. По большинству параметров шишки с поля № 3 превалировали над шишками с поля № 1. Установлено, что шишки сосны из заповедника по большинству показателей более предпочтительны в качестве лесосеменного сырья, чем шишки с плантации. Оценка показателей семенной продуктивности сосны на полях плантации выявила различную способность семян к образованию нормально развитых проростков. Семена из шишек с поля № 1 характеризуются лишь III классом качества (всхожесть 69 %). Низкий показатель всхожести семян с поля № 3 (60 %) не позволяет отнести их к категории кондиционных (пороговое значение для Брянской области составляет 65 %), хотя шишки с этого поля по большинству параметров превосходили шишки с поля № 1. Точную информацию о селекционной ценности лесосеменных объектов сосны обыкновенной можно получить за счет проведения паспортизации лесосеменных плантаций, маркировки деревьев на них по единой методологии для оптимальной организации лесного семеноводства в регионах.

Сведения об авторах

В.П. Иванов, д-р биол. наук, проф.
С.И. Марченко, канд с.-х. наук, доц.
И.Н. Глазун, канд с.-х. наук, доц.
Д.И. Нартов, канд с.-х. наук, доц.
Брянский государственный инженерно-технологический университет, просп. Станке Димитрова, д. 3, г. Брянск, Россия, 241037; e-mail: ivpinfo@mail.ru

Ключевые слова

сосна обыкновенная, женская генеративная сфера, морфометрические показатели, лесосеменная база, проращивание семян, лабораторная всхожесть, посевное качество семян

Для цитирования

Иванов В.П., Марченко С.И., Глазун И.Н., Нартов Д.И. Оценка влияния морфометрических параметров шишек на качество семенного материала сос-ны обыкновенной // Лесн. журн. 2018. № 4. С. 19–30. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2018.4.19

Литература

1. Бессчетнов В.П., Бессчетнова Н.Н. Комплексная оценка плюсовых деревьев сосны обыкновенной по параметрам хвои // Вестн. Казан. ГАУ. 2012. № 2(24). С. 88–91.
2. Бессчетнов В.П., Бессчетнова Н.Н. Селекционная оценка плюсовых деревьев сосны обыкновенной методами многомерного анализа // Лесн. журн. 2012. № 2. С. 58–74. (Изв. высш. учеб. заведений).
3. Бессчетнов В.П., Бессчетнова Н.Н. Многомерная оценка плюсовых деревьев сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) по морфологическим параметрам семян // Вестн. МГУЛ–Лесн. вестн. 2013. № 3(95). С. 11–17.
4. Бессчетнов В.П., Бессчетнова Н.Н. Образование и лигнификация ксилемы плюсовых деревьев сосны обыкновенной // Лесн. журн. 2013. № 2. С. 45–57. (Изв. высш. учеб. заведений).
5. Бессчетнова Н.Н. Сосна обыкновенная (Pinus sylvestris L.). Репродуктивный потенциал плюсовых деревьев: моногр. Н.Новгород: Нижегород. гос. с.-х. акад., 2015. 586 с.
6. Вахнина И.Л., Макаров В.П. Морфобиологическая характеристика генеративных органов сосны в природно-техногенных условиях (Восточное Забайкалье) // Вестн. МГУЛ–Лесн. вестн. 2014. Т. 18, № 5. С. 20–25.
7. Видякин А.И. Эффективность плюсовой селекции древесных растений // Хвойные бореальной зоны. 2010. Т. 27, № 1-2. С. 18–24.
8. Гераськин С.А., Удалова А.А., Дикарева С.Н., Мозолин Е.М., Черноног Е.В., Прыткова Ю.С., Дикарев В.Г., Новикова Т.А. Биологические эффекты хронического облучения в популяциях растений // Радиационная биология. Радиоэкология. 2010. Т. 50, № 4. С. 374–382.
9. Ефимов Ю.П. Программа развития семеноводства сосны обыкновенной в Центрально-Черноземном регионе России // Актуальные направления научных исследований XXI в.: теория и практика. 2013. № 4. С. 102–107.
10. Зацепина К.Г., Экарт А.К., Тараканов В.В. Генотипирование деревьев на клоновых плантациях хвойных лесообразующих видов в Западной Сибири // Хвойные бореальной зоны. 2012. Т. 30, № 1-2. С. 67–71.
11. Иванов В.П., Марченко С.И., Глазун И.Н., Нартов Д.И., Иванов Ю.В. Использование показателей развития женской генеративной сферы сосны обыкновенной в экологическом мониторинге // Экология и промышленность России. 2012. № 8. С. 56–59.
12. Иванов В.П., Марченко С.И., Глазун И.Н., Паничева Д.М., Иванов Ю.В. Формирование женских шишек и семян Pinus sylvestris (Pinaceae) в зоне воздействия выбросов цементного производства (Брянская область) // Растительные ресурсы. 2013. Вып. 4. С. 547–557.
13. Иванов В.П., Марченко С.И., Зайцева Л.В., Иванов Ю.В. Методические аспекты определения биометрических параметров шишек сосны обыкновенной // Вестн. МГУЛ–Лесн. вестн. 2012. № 1(84). С. 42–47.
14. Ивановская С.И. Эффективность использования объектов постоянной лесосеменной базы для сохранения генофонда сосны обыкновенной в Беларуси // Сиб. лесн. журн. 2014. № 4. С. 59–63.
15. Коновалов В.Ф., Насырова Э.Р. Состояние и закономерности роста сосны обыкновенной на лесосеменных объектах республики Башкортостан // Вестн. МГУЛ–Лесн. вестн. 2016. Т. 20, № 2. С. 60–65.
16. Мухина Ж.М., Дубина Е.В. Молекулярные маркеры и их использование в селекционно-генетических исследованиях // Науч. журн. КубГАУ. 2011. № 66(02). С. 1–11.
17. Пат. 2572313 Российская Федерация. Способ определения параметров сосны обыкновенной для оценки качества ее женской генеративной сферы / Ива- нов В.П., Марченко С.И., Нартов Д.И., Иванов Ю.И.; БГИТА. № 2014122834/13; опубл. 10.01.2016, Бюл. № 1.
18. Рабцун А.С. Методы идентификации клонов сосны обыкновенной на лесосеменных плантациях // Вестн. МГУЛ–Лесн. вестн. 2013. № 3(95). С. 7–10.
19. Рогозин М.В. Селекция сосны обыкновенной для плантационного выращивания: моногр. Пермь: Перм. гос. нац.-исслед. ун-т, 2013. 200 с.
20. Романовский М.Г., Хромова Л.В. Образование семян при самоопылении сосны обыкновенной // Лесоведение. 1992. № 5. С. 3–9.
21. Ткаченко А.Н. Лесное сортовое семеноводство в лесхозах Брянской области // Брянск: БГИТА, 1999. 96 с.
22. Durkaya A., Durkaya B., Atmaca S. Predicting the Above-ground Biomass of Scots pine (Pinus sylvestris L.) Stands in Turkey // Energy Sources, Part A. 2010. Vol. 32, iss. 5. Pp. 485–493.
23. Korshikov I.I., Demkovich A.E. Genetic Polymorphism of Plus-Tree Clones and Their Seed Progeny in the Scotch pine Clone Plantation // Cytology and Genetics. 2010. Vol. 44, no. 1. Pp. 28–36.
24. Mukassabi T.A., Polwart A., Coleshaw T., Thomas P.A. Scots pine Seed Dynamics on a Waterlogged Site // Trees. 2012. Vol. 26, iss. 4. Pp. 1305–1315.
25. Sivacioğlu A. Genetic Variation in Seed and Cone Characteristics in a Clonal Seed Orchard of Scots pine (Pinus sylvestis L.) Grown in Kastamonu-Turkey // Romanian Biotechnological Letters. 2010. Vol. 15, no. 6. Pp. 5695–5701.
26. Sivacioğlu A., Ayan S., Ģelik D.A. Clonal Variation in Growth, Flowering and Cone Production in a Seed Orchard of Scots pine (Pinus sylvestris L.) in Turkey // African Journal of Biotechnology. 2009. Vol. 8(17). Pp. 4084–4093.
27. Vanek O., Prochazkova Z., Matejka K. Analysis of the Genetic Structure of a Model Scots pine (Pinus sylvestris) Seed Orchard for Development of Management Strategies // Journal of Forest Science. 2013. Vol. 59, iss. 10. Pp. 377–387.

Поступила 26.02.18

Ссылка на английскую версию:

Impact Assessment of Morphometric Characteristics of Cones on the Quality of Scots Pine Seed Material

UDC 630*232.3
DOI: 10.17238/issn0536-1036.2018.4.19

Impact Assessment of Morphometric Characteristics of Cones on the Quality of Scots Pine Seed Material

V.P. Ivanov, Doctor of Biological Sciences, Professor
S.I. Marchenko, Candidate of Agricultural Sciences, Associate Professor
I.N. Glazun, Candidate of Agricultural Sciences, Associate Professor
D.I. Nartov, Candidate of Agricultural Sciences, Associate Professor
Bryansk State Engineering Technological University, pr. Stanke Dimitrova, 3, Bryansk, 241037, Russian Federation; e-mail: ivpinfo@mail.ru

The state of the reproductive system of Scots pine (Pinus sylvestris L.) characterizes the biological stability of plantations and the prospects for their development under the impact of various negative factors. Plantation seed industry should ensure the qualitative gene resources in specific conditions. Studies of the female reproductive sphere of pine are carried out on the first-order seed plantation created by planting grafted seedlings in the National Public Establishment of the Bryansk region “Navlinskoe forestry”. The most informative morphometric parameters of cones are analyzed: the length, average diameter, mass and shape of the cone, the number and weight of the seed scales of the fertile tier. We use the following indicators to assess the seed productivity: the number of ovules and full-grained seeds, mass and yield of full-grained seeds, number of normal sized seeds, weight of 1000 pcs. seeds of normal size, total number of undeveloped seeds, including empty ones. The obtained data are compared with similar characteristics of generative sphere of pine from the buffer zone of the Bryansk Forest reserve. The excess of morphometric parameters of cones from the reserve along the length, average values of diameter and mass, number and weight of seed scales over cones indices from the fields no. 1 and no. 3 of the seed-bearing plantation has been revealed. For most of the parameters, the cones from the field no. 3 prevail over the cones from the field no. 1. Pine cones from the reserve are preferable for most indicators as seed-bearing raw material than cones from the plantation. Evaluation of the indicators of seed productivity of pine on the plantation fields reveals the different ability of seeds to form normally developed seedlings. Seeds of cones from the field no. 1 are characterized only by the 3d class of quality (germination is 69 %). A low indicator of seed germination from the field no. 3 (60 %) does not allow indicating them as conditional (the threshold value for the Bryansk region is 65 %), although the cones from this field exceed the cones from the field no. 1 by the majority of parameters. We can obtain accurate information on the selection value of forest seed orchards of Scots pine due to the certification of forest seed plantations, marking trees according to a unified methodology for the optimal organization of forest seed production in the regions.

Keywords: Scots pine, female generative sphere, morphometric characteristic, forest-seed establishment, germination, laboratory germination, sowing quality of seed.

REFERENCES
1. Besschetnov V.P., Besschetnova N.N. Kompleksnaya otsenka plyusovykh derev'ev sosny obyknovennoy po parametram khvoi [Integrated Assessment of Plus Trees of a Scots Pine on the Needles Parameters]. Vestnik Kazanskogo Gosudarstvennogo Agrarnogo Universiteta [Vestnik of the Kazan State Agrarian University], 2012, no. 2, pp. 88–91.
2. Besschetnov V.P., Besschetnova N.N. Selektsionnaya otsenka plyusovykh derev'ev sosny obyknovennoy metodami mnogomernogo analiza [Scots Pine Elite Trees Selective Estimation by Means of Multivariate Analysis Method]. Lesnoy zhurnal [Forestry journal], 2012, no. 2, pp. 58–74.
3. Besschetnov V.P., Besschetnova N.N. Mnogomernaya otsenka plyusovykh derev'ev sosny obyknovennoy (Pinus sylvestris L.) po morfologicheskim parametram semyan [The Multivariate Analysis of the Plus-Trees of a Scots Pine (Pinus Sylvestris L.) on Morphometrical Parameters of Seeds]. Lesnoy vestnik [Forestry Bulletin], 2013, no. 3(95), pp. 11–17.
4. Besschetnov V.P., Besschetnova N.N. Obrazovanie i lignifikatsiya ksilemy plyusovykh derev'ev sosny obyknovennoy [Formation and Lignification of Xylem of Scotch Pine Elite Trees]. Lesnoy zhurnal [Forestry journal], 2013, no. 2, pp. 45–57.
5. Besschetnova N.N. Sosna obyknovennaya (Pinus sylvestris L.). Reproduktivnyy potentsial plyusovykh derev'ev [Scots pine (Pinus sylvestris L.). Reproductive Potential of Plus Trees]. N. Novgorod, NSAA Publ., 2015. 586 p. (In Russ.)
6. Vakhnina I.L., Makarov V.P. Morfobiologicheskaya kharakteristika generativnykh organov sosny v prirodno-tekhnogennykh usloviyakh (Vostochnoe Zabaykalye) [Morphobiological Characteristics of Pine Generative Organs in the Natural and Anthropogenic Conditions (Eastern Zabaikal'sk)]. Lesnoy vestnik [Forestry Bulletin], 2014, vol. 18, no. 5, pp. 20–25.
7. Vidyakin A.I. Effektivnost' plyusovoy selektsii drevesnykh rasteniy [Efficiency of Plus Selection of Trees]. Khvoynye boreal'noy zony [Conifers of the Boreal Area], 2010, vol. 27, no. 1-2, pp. 18–24.
8. Geras'kin S.A., Udalova A.A., Dikareva N.S., Mozolin E.M., Chernonog E.V., Prytkova Yu.S., Dikarev V.G., Novikova T.A. Biologicheskie effekty khronicheskogo oblucheniya v populyatsiyakh rasteniy [Biological Effects of Chronic Irradiation in Plant Populations]. Radiatsionnaya biologiya. Radioekologiya [Radiation Biology. Radioecology], 2010, vol. 50, no. 4, pp. 374–382.
9. Efimov Yu.P. Programma razvitiya semenovodstva sosny obyknovennoy v Tsentral'no-Chernozemnom regione Rossii [The Program of Development of Scots Pine Seed in the Central Black Earth Region of Russia]. Aktual'nye napravleniya nauchnykh issledovaniy XXI v.: teoriya i praktika [Actual Directions of Scientific Researches of the 21st Century: Theory and Practice], 2013, no. 4, pp. 102–107.
10. Zatsepina K.G., Ekart A.K., Tarakanov V.V. Genotipirovanie derev'ev na klonovykh plantatsiyakh khvoynykh lesoobrazuyushchikh vidov v Zapadnoy Sibiri [Genotyping of Trees in Clonal Plantations of Coniferous Forest-Forming Species in Western Siberia]. Khvoynye boreal'noy zony [Conifers of the Boreal Area], 2012, vol. 30, no. 1-2, pp. 67–71.
11. Ivanov V.P., Marchenko S.I., Glazun I.N., Nartov D.I., Ivanov Yu.V. Ispol'zovanie pokazateley razvitiya zhenskoy generativnoy sfery sosny obyknovennoy v ekologicheskom monitoringe [Application of Indicators of Scotch Pine's Female Generative Sphere Development in Environmental Monitoring]. Ekologiya i promyshlennost' Rossii [Ecology and Industry of Russia], 2012, no. 8, pp. 56–59.
12. Ivanov V.P., Marchenko S.I., Glazun I.N., Panicheva D.M., Ivanov Yu.V. Formirovanie zhenskikh shishek i semyan Pinus sylvestris (Pinaceae) v zone vozdeystviya vybrosov tsementnogo proizvodstva (Bryanskaya oblast') [The Development of Female Cones and Seeds in Pinus Sylvestris (Pinaceae) in the Emission Zone of Cement Factory (Bryansk Region)]. Rastitel'nye resursy, 2013, no. 4, pp. 547–557.
13. Ivanov V.P., Marchenko S.I., Zaytseva L.V., Ivanov Yu.V. Metodicheskie aspekty opredeleniya biometricheskikh parametrov shishek sosny obyknovennoy [Methodological Aspects of Scots Pine Cones Biometrics Determination]. Lesnoy vestnik [Forestry Bulletin], 2012, no. 1(84), pp. 42–47.
14. Ivanovskaya S.I. Effektivnost' ispol'zovaniya ob"ektov postoyannoy lesosemennoy bazy dlya sokhraneniya genofonda sosny obyknovennoy v Belarusi [Efficiency of Using Permanent Seed Sources for Conservation of Genetic Pool of Scots pine (Pinus Sylvestris L.) in Belarus]. Sibirskiy lesnoy zhurnal [Siberian Journal of Forest Science], 2014, no. 4, pp. 59–63.
15. Konovalov V.F., Nasyrova E.R. Sostoyanie i zakonomernosti rosta sosny obyknovennoy na lesosemennykh ob"ektakh respubliki Bashkortostan [State and Growth Regularities of Scots pine Forest Seed at the Objects of the Republic of Bashkortostan]. Lesnoy vestnik [Forestry Bulletin], 2016, vol. 20, no. 2, pp. 60–65.
16. Mukhina Zh.M., Dubina E.V. Molekulyarnye markery i ikh ispol'zovanie v selektsionno-geneticheskikh issledovaniyakh [Molecular Markers and How to Use Them in Breeding and Genetic Researchers]. Nauchnyy zhurnal Kubanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta [Scientific Journal of KubSAU], 2011, no. 66, pp. 386–496.
17. Ivanov V.P., Marchenko S.I., Nartov D.I., Ivanov Yu.I. Sposob opredeleniya parametrov sosny obyknovennoy dlya otsenki kachestva ee zhenskoy generativnoy sfery [A Method for Determining the Parameters of Scots pine for Assessing the Quality of Its Female Generative Sphere]. Patent RF, no. 2572313, 2016.
18. Rabtsun A.S. Metody identifikatsii klonov sosny obyknovennoi na lesosemennykh plantatsiyakh [Methods of Identification of Clones of the Pine Ordinary on the Forest Seed Plantations]. Lesnoy vestnik [Forestry Bulletin], 2013, no. 3(95), pp. 7–10.
19. Rogozin M.V. Selektsiya sosny obyknovennoy dlya plantatsionnogo vyrashchivaniya [Selection of Scots pine for Plantation Cultivation]. Perm, PSU Publ., 2013. 200 p. (In Russ.)
20. Romanovskiy M.G., Khromova L.V. Obrazovanie semyan pri samoopylenii sosny obyknovennoy [Seed Development in Self-Pollination of Pinus sylvestris L.]. Lesovedenie [Russian Journal of Forest Science], 1992, no. 5, pp. 3–9.
21. Tkachenko A.N. Lesnoe sortovoe semenovodstvo v leskhozakh Bryanskoy oblasti [Forest Varietal Seed Growing in the Forestry Enterprises of the Bryansk Region]. Bryansk, BSETA Publ., 1999. 96 p. (In Russ.)
22. Durkaya A., Durkaya B., Atmaca S. Predicting the Above-ground Biomass of Scots pine (Pinus sylvestris L.) Stands in Turkey. Energy Sources, Part A, 2010, vol. 32, iss. 5, pp. 485–493.
23. Korshikov I.I., Demkovich A.E. Genetic Polymorphism of Plus-Tree Clones and Their Seed Progeny in the Scotch pine Clone Plantation. Cytology and Genetics, 2010, vol. 44, no. 1, pp. 28–36.
24. Mukassabi T.A., Polwart A., Coleshaw T., Thomas P.A. Scots pine Seed Dynamics on a Waterlogged Site. Trees, 2012, vol. 26, iss. 4, pp. 1305–1315.
25. Sivacioğlu A. Genetic Variation in Seed and Cone Characteristics in a Clonal Seed Orchard of Scots pine (Pinus sylvestis L.) Grown in Kastamonu-Turkey. Romanian Biotechnological Letters, 2010, vol. 15, no. 6, pp. 5695–5701.
26. Sivacioğlu A., Ayan S., Ģelik D.A. Clonal Variation in Growth, Flowering and Cone Production in a Seed Orchard of Scots pine (Pinus sylvestris L.) in Turkey. African Journal of Biotechnology, 2009, vol. 8(17), pp. 4084–4093.25.
27. Vanek O., Prochazkova Z., Matejka K. Analysis of the Genetic Structure of a Model Scots pine (Pinus sylvestris) Seed Orchard for Development of Management Strategies. Journal of Forest Science, 2013, vol. 59, iss. 10, pp. 377–387.

Received on February 26, 2018

---

For citation: Ivanov V.P., Marchenko S.I., Glazun I.N., Nartov D.I. Impact Assessment of Morphometric Characteristics of Cones on the Quality of Scots Pine Seed Material. Lesnoy zhurnal [Forestry journal], 2018, no. 4, pp. 19–30. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2018.4.19