Эффективные методы лесной селекции и сортового семеноводства для лесомелиорации аридных территорий Европейской России

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Обоснование. Селекционно-генетическая основа является основным приемом, повышающим качество, жизнеспособность насаждений и их эффективность. Комплексные исследования и внедрение полученных результатов позволяют решить проблему селекции, размножения ценного генофонда, организации постоянной лесосеменной базы подбора растений.

Цель. Подбор перспективных древесных пород для аридного региона (Европейская территория России) на основе эффективных методов повышения устойчивости насаждений для лесной селекции и семеноводства.

Материалы и методы. Генетическая оценка лесосеменных плантаций проводилась при помощи дисперсионного анализа, коэффициентов повторяемости и наследуемости, доли влияния на фенотипы генетических и экологических факторов. Выделение генотипов проводилось при помощи инвентаризации на уровне конкурсного испытания по набору положительных признаков и степени их ценности у каждого исследуемого вида. Проводилось ранжирование таксационных показателей с целью отбора перспективных клонов и семей для высокоурожайных лесосеменных плантаций с признаками интенсивного роста. В исследованиях использовали полевые и лабораторные методы: фенологические, морфологические, физиолого-биохимические.

Результаты. Установлено, что путём повторного введения в культуру отбора возрастных репродуцентов с хорошей жизненностью и устойчивостью к неблагоприятным факторам окружающей среды особей можно значительно повысить устойчивость насаждений различного назначения. Хорошую сохранность и  таксационные показатели исследуемых пород можно связать с формированием в насаждениях интразональной экологической обстановки. Высокая эффективность отбора гибридных форм подтверждается, так как все исследуемые растения имели удовлетворительное состояние и высокий процент сохранности.

Выводы. Разработанная схема повышения устойчивости ЗЛН (защитных лесных насаждений) позволит создать ценный селекционный фонд для агролесомелиоративного обустройства, к основным породам которого относятся Robinia pseudoacacia L.,  Quercus robur L., Pyrus communis subsp. pyraster (L.) Ehrh., Ulmus pumila L., Fraxinus excelsior L., Fraxinus pennsylvanica Marshall., Pinus nigra subsp. pallasiana (Lamb.), Pinus silvestris L. Влияние насаждения на плодоношения клонового потомства недостоверно, влияние маточника отличается достоверностью на уровне 1-5 % значимости в отношении плюсовых деревьев на плантации. Породный состав насаждений Новоаннинской популяции отнесен к перспективным и может претендовать на статус культурного сорта.

Об авторах

Сергей Николаевич Крючков

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный научный центр агроэкологии, комплексных мелиораций и защитного лесоразведения Российской академии наук»

Автор, ответственный за переписку.
Email: kryuchkovs@vfanc.ru
ORCID iD: 0000-0001-8338-6460
SPIN-код: 5356-4194
ResearcherId: IAM-5063-2023

д. с.-х. наук, главный научный сотрудник лаборатории селекции, семеноводства и питомниководства  

 

Россия, пр-т Университетский, 97, г. Волгоград, 400062, Российская Федерация

Александр Иванович Беляев

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный научный центр агроэкологии, комплексных мелиораций и защитного лесоразведения Российской академии наук»

Email: director@vfanc.ru
ORCID iD: 0000-0001-8077-7052
SPIN-код: 8733-7587
Scopus Author ID: 57206259735

д. с.-х. наук, профессор, заслуженный работник сельского хозяйства Российской Федерации, директор

Россия, пр-т Университетский, 97, г. Волгоград, 400062, Российская Федерация

Анна Михайловна Пугачёва

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный научный центр агроэкологии, комплексных мелиораций и защитного лесоразведения Российской академии наук»

Email: pugachevaa@vfanc.ru
ORCID iD: 0000-0003-0852-8056
SPIN-код: 6857-8236
Scopus Author ID: 57194047579
ResearcherId: T-5482-2017

к. с.-х. наук, Учёный секретарь

 

Россия, пр-т. Университетский, 97, г. Волгоград, 400062, Российская Федерация

Александра Сергеевна Соломенцева

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный научный центр агроэкологии, комплексных мелиораций и защитного лесоразведения Российской академии наук»

Email: alexis2425@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-5857-1004
SPIN-код: 6832-7471
Scopus Author ID: 57220036834
ResearcherId: W-4142-2018

к. с.-х. наук, старший научный сотрудник лаборатории селекции, семеноводства и питомниководства  

 

Россия, пр-т Университетский, 97, г. Волгоград, 400062, Российская Федерация

Сергей Анатольевич Егоров

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный научный центр агроэкологии, комплексных мелиораций и защитного лесоразведения Российской академии наук»

Email: egorov-sa@vfanc.ru
ORCID iD: 0000-0001-8234-7355
SPIN-код: 8284-0790

младший научный сотрудник, аспирант

 

Россия, пр-т Университетский, 97, г. Волгоград, 400062, Российская Федерация

Алмагуль Кадыргалиевна Романенко

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный научный центр агроэкологии, комплексных мелиораций и защитного лесоразведения Российской академии наук»

Email: romanenko-ak@vfanc.ru
ORCID iD: 0000-0002-6705-6135
SPIN-код: 9028-2920

младший научный сотрудник, аспирант

 

Россия, пр-т Университетский, 97, г. Волгоград, 400062, Российская Федерация

Список литературы

  1. Antwi, E. K., Boakye-Danquah, J., Owusu-Banahene, W., et al. (2022). Global review of cumulative effects assessments of disturbances on forest ecosystems. Journal of Environmental Management, 317, 115277. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2022.115277
  2. Alfaro, R. I., Fady, B., Vendramin, G. G., et al. (2014). The role of forest genetic resources in responding to biotic and abiotic factors in the context of anthropogenic climate change. Forest Ecology and Management, 333, 76-87. https://doi.org/10.1016/j.foreco.2014.04.006 EDN: https://elibrary.ru/uopkzz
  3. O’Neill, A. G., Stoehr, M., Jaquish, B. (2014). Quantifying safe seed transfer distance and impacts of tree breeding on adaptation. Forest Ecology and Management, 328, 122-130. https://doi.org/10.1016/j.foreco.2014.05.039
  4. Callaway, R. M., Ridenour, W. M., Laboski, T., et al. (2005). Natural Selection for Resistance to the Allelopathic Effects of Invasive Plants. Journal of Ecology, 93(3), 576–583.
  5. Calleja-Rodriguez, A., Li, Z., Hallingbäck, H. R., et al. (2019). Analysis of phenotypic- and Estimated Breeding Values (EBV) to dissect the genetic architecture of complex traits in a Scots pine three-generation pedigree design. Journal of Theoretical Biology, 462, 283-292. https://doi.org/10.1016/j.jtbi.2018.11.007
  6. Crossa, J., Pérez-Rodríguez, P., Cuevas, J., et al. (2017). Genomic Selection in Plant Breeding: Methods, Models, and Perspectives. Trends in Plant Science, 22(11), 961-975. https://doi.org/10.1016/j.tplants.2017.08.011
  7. Du, Y., Mi, X., Liu, X., et al. (2009). Seed dispersal phenology and dispersal syndromes in a subtropical broad-leaved forest of China. Forest Ecology and Management, 258(7), 1147-1152. https://doi.org/10.1016/j.foreco.2009.06.004
  8. Dungey, H. S., Dash, J. P., Pont, D., et al. (2018). Phenotyping Whole Forests Will Help to Track Genetic Performance. Trends in Plant Science, 23(10), 854-864. https://doi.org/10.1016/j.tplants.2018.08.005
  9. Faucon, M.-P., Houben, D., Lambers, H. (2017). Plant Functional Traits: Soil and Ecosystem Services. Trends in Plant Science, 22(5), 385-394. https://doi.org/10.1016/j.tplants.2017.01.005 EDN: https://elibrary.ru/oybaih
  10. Graudal, L., Dawson, I. K., Hale, I., et al. (2022). Systems approach’ plant breeding illustrated by trees. Trends in Plant Science, 27(2), 158-165. https://doi.org/10.1016/j.tplants.2021.09.009 EDN: https://elibrary.ru/leggpy
  11. Geburek, T., & Myking, T. (2018). Evolutionary consequences of historic anthropogenic impacts on forest trees in Europe. Forest Ecology and Management, 422, 23-32. https://doi.org/10.1016/j.foreco.2018.03.055 EDN: https://elibrary.ru/ygcmfn
  12. Gibson, C., & Warren, A. (2020). Keeping time with trees: Climate change, forest resources, and experimental relations with the future. Geoforum, 108, 325-337. https://doi.org/10.1016/j.geoforum.2019.02.017
  13. Harfouche, A. L., Jacobson, D. A., Kainer, D., et al. (2019). Accelerating Climate Resilient Plant Breeding by Applying Next-Generation Artificial Intelligence. Trends in Biotechnology, 37(11), 1217-1235. https://doi.org/10.1016/j.tibtech.2019.05.007 EDN: https://elibrary.ru/cqzlnj
  14. Heidari, P., Rezaei, M., Sahebi, M., et al. (2019). Phenotypic variability of Pyrus boissieriana Buhse: Implications for conservation and breeding. Scientia Horticulturae, 247, 1-8. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2018.11.075
  15. Hlásny, T., Augustynczik, A. L. D., & Dobor, L. (2021). Time matters: Resilience of a post-disturbance forest landscape. Science of The Total Environment, 799, 149377. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.149377 EDN: https://elibrary.ru/ayjkhk
  16. He, T., & Li, C. (2020). Harness the power of genomic selection and the potential of germplasm in crop breeding for global food security in the era with rapid climate change. The Crop Journal, 8(5), 688-700. https://doi.org/10.1016/j.cj.2020.04.005 EDN: https://elibrary.ru/zfyynz
  17. İçgen, Y., Kaya, Z., Çengel, B., et al. (2006). Potential impact of forest management and tree improvement on genetic diversity of Turkish red pine (Pinus brutia Ten.) plantations in Turkey. Forest Ecology and Management, 225(1-3), 328-336. https://doi.org/10.1016/j.foreco.2006.01.009
  18. Kang, K.-S., El-Kassaby, Y. A., Han, S.-U., et al. (2005). Genetic gain and diversity under different thinning scenarios in a breeding seed orchard of Quercus accutissima. Forest Ecology and Management, 212(1-3), 405-410. https://doi.org/10.1016/j.foreco.2005.03.063
  19. Khazipova, A., Chafizov, A., & Komissarov, A. (2020). Choice of Melioration Facies Regimes Using Catenary-facies Models of Watersheds of the Forest-steppe Zone of the Republic of Bashkortostan. Asian Journal of Water, Environment and Pollution, 17(1), 19-26. https://doi.org/10.3233/AJW200002 EDN: https://elibrary.ru/xkdfkd
  20. Kim, I. S., Lee, K. M., Shim, D., et al. (2020). Plus Tree Selection of Quercus salicina Blume and Q. glauca Thunb. and Its Implications in Evergreen Oaks Breeding in Korea. Forests, 11(735). https://doi.org/10.3390/F11070735 EDN: https://elibrary.ru/wslдап
  21. Kollmann, J., & Bañuelos, M. J. (2004). Latitudinal Trends in Growth and Phenology of the Invasive Alien Plant Impatiens glandulifera (Balsaminaceae). Diversity and Distributions, 10(5-6), 377-385. https://doi.org/10.1111/j.1366-9516.2004.00126.x
  22. Kroll, A. J., Johnston, J. D., Stokely, T. D., et al. (2020). From the ground up: Managing young forests for a range of ecosystem outcomes. Forest Ecology and Management, 464, 118055. https://doi.org/10.1016/j.foreco.2020.118055 EDN: https://elibrary.ru/mxnycl
  23. Kryuchkov, S. N., Vdovenko, A. V., Vorobyova, O. M., et al. (2021). Technology of growing planting material of woody species in arid conditions of Southern Russia. Volgograd State Pedagogical University, 108 p.
  24. Kumar, A., Kumar, P., Sharma, A., et al. (2022). Scientific insights to existing know-how, breeding, genetics, and biotechnological interventions pave the way for the adoption of high-value underutilized super fruit Sea buckthorn (Hippophae rhamnoides L.). South African Journal of Botany, 145, 348-359. https://doi.org/10.1016/j.sajb.2021.11.045
  25. Lantz, V., McMonagle, G., Hennigar, C., et al. (2022). Forest succession, management and the economy under a changing climate: Coupling economic and forest management models to assess impacts and adaptation options. Forest Policy and Economics, 142, 102781. https://doi.org/10.1016/j.forpol.2022.102781
  26. Lelli, С., Bruun, H. H., Chiarucci, A., et al. (2019). Biodiversity response to forest structure and management: Comparing species richness, conservation relevant species and functional diversity as metrics in forest conservation. Forest Ecology and Management, 432, 707-717. https://doi.org/10.1016/j.foreco.2018.09.057
  27. Liu, J. (2022). From afforestation to forest landscape restoration in DPRK: Gaps and challenges. Trees, Forests and People, 8, 100243. https://doi.org/10.1016/j.tfp.2022.100243 EDN: https://elibrary.ru/iutpaw
  28. MacLachlan, I. R., Wang, T., Hamann, A., et al. (2017). Selective breeding of lodgepole pine increases growth and maintains climatic adaptation. Forest Ecology and Management, 391, 404-416. https://doi.org/10.1016/j.foreco.2017.02.008
  29. Mölder, A., Sennhenn-Reulen, H., & Fischer, C. (2019). Success factors for high-quality oak forest (Quercus robur, Q. petraea) regeneration. Forest Ecosystems, 6(49). https://doi.org/10.1186/s40663-019-0206-y
  30. Orton, T. J. (2020). Horticultural Plant Breeding. Academic Press, pp. 97-112. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-815396-3.00006-8
  31. Santos, M. P., Araujo, M. J., & Silva, P. H. M. (2021). Natural establishment of Pinus spp. around seed production areas and orchards. Forest Ecology and Management, 494, 119333. https://doi.org/10.1016/j.foreco.2021.119333
  32. Sampaio, T., Gonçalve, E., Patrício, M. S., et al. (2019). Seed origin drives differences in survival and growth traits of cork oak (Quercus suber L.) populations. Forest Ecology and Management, 448, 267-277. https://doi.org/10.1016/j.foreco.2019.05.001
  33. Sagra, J., Ferrandis, P., Plaza-Álvarez, P. A., et al. (2018). Regeneration of Pinus pinaster Aiton after prescribed fires: Response to burn timing and biogeographical seed provenance across a climatic gradient. Science of The Total Environment, 637–638, 1550-1558. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.05.138
  34. Sedgley, M., & Griffin, A. R. (1989). Fruit- and Seed-production Management and Tree Breeding. Applied Botany and Crop Science, Sexual Reproduction of Tree Crops, pp. 229-290. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-634470-7.50014-3
  35. Seidler, R. (2017). Patterns of Biodiversity Change in Anthropogenically Altered Forests. Reference Module in Life Sciences. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-809633-8.02186-5
  36. Silva Ramos, C. A., Soares, T. L., Santos Barroso, N., et al. (2021). Influence of maturity stage on physical and chemical characteristics of fruit and physiological quality of seeds of Physalis angulata L. Scientia Horticulturae, 284, 110124. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2021.110124
  37. Solomentseva, A. S., Kolmukidi, S. V., Lebed, N. I., et al. (2020). Tree-shrub species promising for protective afforestation and planting in the Volgograd region. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 012056. https://doi.org/10.1088/1755-1315/579/1/012056 EDN: https://elibrary.ru/qzssrj
  38. Song, P., Wang, J., Guo, X., et al. (2021). High-throughput phenotyping: Breaking through the bottleneck in future crop breeding. The Crop Journal, 9(3), 633-645. https://doi.org/10.1016/j.cj.2021.03.015 EDN: https://elibrary.ru/tbpdkq
  39. Spengler, R. N. (2020). Anthropogenic Seed Dispersal: Rethinking the Origins of Plant Domestication. Trends in Plant Science, 25(4), 340-348. https://doi.org/10.1016/j.tplants.2020.01.005 EDN: https://elibrary.ru/tszjbk
  40. Spalvins, A., Eglite, I., & Lace, I. (2020). Modelling of the forest melioration system at Latvia. A case study. 20th International Multidisciplinary Scientific GeoConference SGEM, 257-264. https://doi.org/10.5593/sgem2020/3.1/s12.034 EDN: https://elibrary.ru/rakvmb
  41. Tzfira, T., Zuker, A., & Altman, A. (1998). Forest-tree biotechnology: genetic transformation and its application to future forests. Trends in Biotechnology, 16(10), 439-446. https://doi.org/10.1016/S0167-7799(98)01223-2
  42. Urruth, L. M., Braun Bassi, J., & Chemello, D. (2022). Policies to encourage agroforestry in the Southern Atlantic Forest. Land Use Policy, 112, 105802. https://doi.org/10.1016/j.landusepol.2021.105802 EDN: https://elibrary.ru/iwukai
  43. Vivas, M., Wingfield, M. J., & Slippers, B. (2020). Maternal effects should be considered in the establishment of forestry plantations. Forest Ecology and Management, 460, 117909. https://doi.org/10.1016/j.foreco.2020.117909 EDN: https://elibrary.ru/nioumw
  44. Zhao, Y., Li, M., Deng, J., et al. (2021). Afforestation affects soil seed banks by altering soil properties and understory plants on the eastern Loess Plateau, China. Ecological Indicators, 126, 107670. https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2021.107670

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать


Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».