Почтовый адрес: САФУ, Редакция «Лесной журнал», наб. Северной Двины, 17, г. Архангельск, Россия, 163002, ауд. 1425

Тел.: 8(8182) 21-61-18
Сайт: http://lesnoizhurnal.ru/ 
e-mail: forest@narfu.ru

RussianEnglish



архив

Лесная селекция и генетическое разнообразие древесных пород. C. 23-32

 Версия для печати

А.Л. Федорков

Рубрика: Лесное хозяйство

Скачать статью (pdf, 0.4MB )

УДК

630*165.3

DOI:

10.37482/0536-1036-2024-1-23-32

Аннотация

В научной литературе представлены различные мнения о связи лесной селекции и генетической изменчивости древесных пород. Целью данной работы является обзор современной отечественной и зарубежной литературы о влиянии селекционных мероприятий на уровень генетического разнообразия лесных древесных пород. Сохранение достаточной генетической изменчивости необходимо для адаптации к изменениям внешней среды, а также долговременной селекции. Поскольку источником улучшенных семян для воспроизводства лесов являются лесосеменные плантации, детально рассмотрено влияние на уровень генетической изменчивости потомства таких факторов, как число клонов и фоновое опыление. Приведены данные о минимальном числе клонов на лесосеменных плантациях в различных странах, обсуждается значение изменчивости клонов по фертильности. Обращено внимание на важность фонового опыления на лесосеменных плантациях, которое, с одной стороны, снижает эффект селекции, а с другой, повышает уровень генетической изменчивости потомства. Уменьшение генетического разнообразия древесных пород может происходить при клоновом отборе, являющемся основой клонового лесоводства, однако анализ литературных источников свидетельствует, что при соблюдении научных рекомендаций сокращение генетического разнообразия минимально. Использование при соматическом эмбриогенезе ели европейской семян от контролируемых скрещиваний плюсовых деревьев, отобранных в результате генетической оценки (так называемое семейное лесоводство с вегетативным размножением), повышает уровень генетической изменчивости потомства. Показано, что система селекции множественных популяций (multiple population breeding system) позволяет объединить интенсивную долговременную селекцию и сохранение генофонда древесных пород. Сделан вывод, что реализация оптимально спланированных селекционных программ древесных пород не приводит к значительному сужению генетического разнообразия. Напротив, лесная селекция способствует сохранению лучшего генофонда, передавая его при воспроизводстве лесов через улучшенные семена и клоны в искусственные насаждения. Кроме того, объекты лесного семеноводства, такие как архивы клонов плюсовых деревьев, лесосеменных плантаций, испытательные культуры, содержат ex situ ценный генетический материал.

Сведения об авторах

А.Л. Федорков, д-р биол. наук, вед. науч. сотр.; ResearcherID: C-8811-2009,
ORCID: https://orcid.org/0000-0001-7800-7534

Институт биологии Коми НЦ УрО РАН, ул. Коммунистическая, д. 28, г. Сыктывкар,
Россия, 167982; fedorkov@ib.komisc.ru

Ключевые слова

генетическая изменчивость, генетическое разнообразие, клоновое лесоводство, лесная селекция, соматический эмбриогенез, фоновое опыление, число клонов

Для цитирования

Для цитирования: Федорков А.Л. Лесная селекция и генетическое разнообразие древесных пород // Изв. вузов. Лесн. журн. 2024. № 1. С. 23–32. https://doi.org/10.37482/0536- 1036-2024-1-23-32

Литература

  1. Алтухов Ю.П. Генетические процессы в популяциях. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Академкнига, 2003. 431 с.

  2. Бондаренко А.С., Жигунов А.В., Левкоев Э.А. Влияние селекционных мероприя- тий на фенотипическое и генетическое разнообразие семенного потомства плюсовых де- ревьев ели европейской и сосны обыкновенной // Изв. СПбЛТА. 2016. Вып. 216. С. 6–17. http://dx.doi.org/10.21266/2079-4304.2016.216.6-17

  3. Иваницкая С.И. Оценка эффективности плантационного семеноводства по данным молекулярно-генетического анализа // Сохранение лесных генетических ресур- сов Сибири: материалы 3-го Междунар. совещ., Красноярск, 23–29 авг. 2011 г. Красноярск: Ин-т леса им. В.Н. Сукачева СО РАН, 2011. С. 56–57.

  4. Ильинов А.А., Раевский Б.В. Использование микросателлитных локусов в изучении плюсового генофонда сосны обыкновенной Pinus sylvestris L. в Карелии // Тр. КарНЦ РАН. 2018. № 6. С. 124–134. https://doi.org/10.17076/eb840

  5. Левкоев Э.А. Изучение генетического разнообразия в популяциях ели европей- ской на Восточно-Европейской равнине: автореф. дис. … канд. с-х. наук. СПб., 2018. 23 с.

  6. Милютин Л.И., Новикова Т.Н. Дискуссионные проблемы лесной генетики и селекции // Лесоведение. 2019. № 6. С. 585–589. https://doi.org/10.1134/S0024114819060068

  7. Сурсо М.В. Лесообразующие хвойные Европейского Севера России: репродуктивная биология, внутривидовая дифференциация, генетический полиморфизм. Екатеринбург: ИЭПС УрО РАН, 2007. 253 с.

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

  9. Третьякова И.Н., Иваницкая А.С., Пак М.Э. Продуктивность эмбриогенных клеточных линий и их сомаклональная изменчивость у лиственницы сибирской in vitro // Лесоведение. 2015. № 1. С. 27–35.

  10. Царев А.П., Погиба С.П., Лаур Н.В. Генетика лесных древесных пород. М.: МГУЛ, 2010. 385 с.

  11. Шигапов З.Х. Сравнительный генетический анализ лесосеменных плантаций и природных популяций сосны обыкновенной // Лесоведение. 1995. № 3. С. 19–24.

  12. Chen Z.-Q., Hai H.N., Helmersson A., Liziniewicz M., Hallingbäck H.R., Fries A., Berlin M., Wu H. Advantage of Clonal Deployment in Norway Spruce (Picea abies (L.) Karst). Annals of Forest Science, 2020, vol. 77, no. 1, 15 p. https://doi.org/10.1007/s13595-020-0920-1

  13. Egertsdotter U. Plant Physiological and Genetical Aspects of the Somatic Embryogenesis Process in Conifers. Scandinavian Journal of Forest Research, 2019, vol. 34, no. 5, pp. 360–369. https://doi.org/10.1080/02827581.2018.1441433

  14. El-Kassaby Y.A., Ritland K. Impact of Selection and Breeding on the Genetic Diversity in Douglas-Fir. Biodiversity Conservation, 1996, no. 5, pp. 795–813. https://doi.org/10.1007/BF00051787

  15. Eriksson G. Pinus sylvestris. Recent Genetic Research. Uppsala, SLU Publ., 2008. 111 p.

  16. Eriksson G., Ekberg I., Clapham D. Genetics Applied to Forestry. An Introduction. 3rd ed. Uppsala, SLU Publ., 2013. 208 p.

  17. Fedorkov A., Lindgren D., Davis A. Genetic Gain and Gene Diversity Following Thinning in a Half-sib Plantation. Silvae Genetica, 2005, vol. 54, no. 4–5, pp. 185–189. https://doi.org/10.1515/sg-2005-0027

  18. Funda T., Wennström U., Almqvist C., Torimaru T., Andersson Gull B., Wang X.-R. Low Rates of Pollen Contamination in a Scots Pine Seed Orchard in Sweden: the Exception or the Norm? Scandinavian Journal of Forest Research, 2015, vol. 30, no. 7, pp. 573–586. http://dx.doi.org/10.1080/02827581.2015.1036306

  19. Haapanen M., Mikola J. Metsänjalostus 2050 – pitkän aikavälin metsänjalostusohjelma. Helsinki, Metla, 2008. 50 p.

  20. Haapanen M., Jansson G., Nielsen U.B., Steffenrem A., Stener L.-G. The Status of Tree Breeding and its Potential for Improving Biomass Production – a Review of Breeding Activities and Genetic Gain in Scandinavia and Finland. Uppsala, SkogForsk, 2015. 55 p.

  21. Ingvarsson P., Dahlberg H. The Effects of Clonal Forestry on Genetic Diversity in Wild and Domesticated Stands of Forest Trees. Scandinavian Journal of Forest Research, 2019, vol. 34, no. 5, pp. 370–379. https://doi.org/10.1080/02827581.2018.1469665

  22. 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. Managing Forest Ecosystems, 2013, vol. 25, pp. 123–176. https://doi.org/10.1007/978-94-007-6146-9

  23. Kang K., Harju A., Lindgren D., Nikkanen T., Almqvist C., Suh G.U. Variation in Effective Number of Clones in Seed Orchards. New Forests, 2001, vol. 21, no. 1, pp. 7–33. https://doi.org/10.1023/A:1010785222169

  24. Konnert M., Fady B., Gömöry D., A’Hara S., Wolter F., Ducci F., Koskela J., Bozzano M., Maaten T., Kowalczyk J. Use and Transfer of Forest Reproductive Material in Europe in the Context of Climate Change. European Forest Genetic Resources Programme (EUFORGEN), 2015, Rome, EUFORGEN Publ. 75 p.

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

  26. Lelu-Walter M.-A., Thompson D., Harvengt L., Sanchez L., Toribio M., Pâques L. Somatic Embryogenesis in Forestry with a Focus on Europe: State-of-the-Art, Benefits, Challenges and Future Direction. Tree Genetics and Genomes, 2013, vol. 9, no. 4, pp. 883– 899. https://doi.org/10.1007/s11295-013-0620-1

  27. Liesebach H., Liepe K., Bäucker C. Towards New Seed Orchard Designs in Germany – A Review. Silvae Genetica, 2021, vol. 70, pp. 84–98. https://doi.org/10.2478/sg-2021-0007

  28. Lindgren D. The Role of Tree Breeding in Reforestation. Reforesta, 2016, no. 1, pp. 221–237. https://doi.org/10.21750/REFOR.1.11.11

  29. Lindgren D., Prescher F. Clone Number for Seed Orchards with Tested Clones. Silvae Genetica, 2005, vol. 54, no. 2, pp. 80–92. https://doi.org/10.1515/sg-2005-0013

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

  31. Pliūra A., Eriksson G. Sustainable Gene Conservation of Pinus sylvestris in Lithuania. Baltic Forestry, 1997, no. 1, pp. 2–9.

  32. Pollen Contamination in Seed Orchards. Proceedings of the Meeting of the Nordic Group for Tree Breeding. Umeå, SLU Publ., 1991. 119 p.

  33. Pulkkinen P., Varis S., Pakkanen A., Koivuranta L., Vakkari P., Parantainen A. Southern Pollen Sired More Seeds than Northern Pollen in Southern Seed Orchards Established with Northern Clones of Pinus sylvestris. Scandinavian Journal of Forest Research, 2009, vol. 24, no. 1, pp. 8–14. https://doi.org/10.1080/02827580802592467

  34. Rosvall O. Using Norway Spruce Clones in Swedish Forestry: General Overview and Concepts. Scandinavian Journal of Forest Research, 2019, vol. 34, no. 5, pp. 336–341. https://doi.org/10.1080/02827581.2019.1614659

  35. Rosvall O. Using Norway Spruce Clones in Swedish Forestry: Swedish Forest Conditions, Tree Breeding Program and Experiences with Clones in Field Trials. Scandinavian Journal of Forest Research, 2019, vol. 34, no. 5, pp. 342–351. https://doi.org/10.1080/02827581.2018.1562566

  36. Rosvall O., Almqvist C., Lindgren D. Experience from the Seed Orchard Programme (Review of the Swedish Tree Breeding Programme). Uppsala, SkogForsk, 2011, pp. 51–54.

  37. Rosvall O., Bradshaw R., Egertsdotter U., Ingvarsson P.K., Wu H. Using Norway Spruce Clones in Swedish Forestry: Introduction. Scandinavian Journal of Forest Research, 2019, vol. 34, no. 5, pp. 333–335. https://doi.org/10.1080/02827581.2018.1562565

  38. Rosvall O., Bradshaw R., Egertsdotter U., Ingvarsson P.K., Mullin T., Wu H. Using Norway Spruce Clones in Swedish Forestry: Implications of Clones for Management. Scandinavian Journal of Forest Research, 2019, vol. 34, no. 5, pp. 390–404. https://doi.org/10.1080/02827581.2019.1590631

  39. Rungis D., Luguza S., Baders E., Škipars V., Jansons A. Comparison of Genetic Diversity in Naturally Regenerated Norway Spruce Stands and Seed Orchard Progeny Trials. Forests, 2019, no. 10. 11 p. https://doi.org/10.3390/f10100926

  40. Ruotsalainen S. Increased Forest Production through Forest Tree Breeding. Scandinavian Journal of Forest Research, 2014, vol. 29, no. 4, pp. 333–344. http://dx.doi.org/10.1080/02827581.2014.926100

  41. Ruotsalainen S., Persson T. Scots Pine – Pinus sylvestris L. (Best Practice for Tree Breeding in Europe). Uppsala, SkogForsk Publ., 2013, pp. 49–64.

  42. Rusanen M., Napola J., Nikkanen T., Haapanen M., Herrala T., Vakkari P. Forest Genetic Resource Management in Finland. Helsinki: METLA Publ., 2004. 20 p.

  43. Sonesson J., Bradshaw R., Lindgren D. Ecological Evaluation of Clonal Forestry with Cutting-Propagated Norway Spruce. Uppsala: SkogForsk, 2001. 59 p.

  44. Sønstebø J.H., Tollefsrud M.M., Myking T., Steffenrem A., Nilsen A.E., Edvardsen Ø.M., Johnskås O.R., El-Kassaby Y.A. Genetic Diversity of Norway Spruce (Picea abies (L.) Karst.) Seed Orchard Crops: Effects of Number of Parents, Seed Year, and Pollen Contamination. Forest Ecology and Management, 2018, vol. 411, pp. 132–141. https://doi.org/10.1016/j.foreco.2018.01.009

  45. Tikkinen M., Varis S., Peltola H., Aronen T. Norway Spruce Emblings as Cutting Donors for Tree Breeding and Production. Scandinavian Journal of Forest Research, 2018, vol. 33, no. 3, pp. 207–214. https://doi.org/10.1080/02827581.2017.1349925

  46. Thompson D. Development of Improved Sitka Spruce for Ireland. Irish Forestry, 2013, vol. 70, no. 1–2, pp. 104–118.

  47. Tollefsrud M.M., Friis Proschowsky G., Gömöry D., Bordács S., Ivanković M., Frýdl J., Alizoti P. Breeding Effects on Basic Material Including Conservation Strategy. Genetic Aspects in Production and Use of Forest Reproductive Material: Forest Genetic Resources Programme (EUFORGEN), European Forest Institute Publ, 2021, pp. 77–84.

  48. Torimaru T., Wang X.-R., Fries A., Andersson B., Lindgren D. Evaluation of Pollen Contamination in an Advanced Scots Pine Seed Orchard. Silvae Genetica, 2009, vol. 58, no. 5–6, pp. 262–269. https://doi.org/10.1515/sg-2009-0033

  49. Torimaru T., Wennstrom U., Andersson B., Almqvist C., Wang X.-R. Reduction of Pollen Contamination in Scots Pine Seed Orchard Crop by Tent Isolation. Scandinavian Journal of Forest Research, 2013, vol. 28, no. 8, pp. 715–723. https://doi.org/10.1080/02827581.2013.838298

  50. Wu H. Benefits and Risks of Using Clones in Forestry – a Review. Scandinavian Journal of Forest Research, 2019, vol. 34, no. 5, pp. 352–359. https://doi.org/10.1080/02827581.2018.1487579