AGRIS - 

2022

В.М. Прокопюк | Б.В. Раевский | Р.В. Игнатенко | Е.В. Новичонок | К.К. Куклина

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». 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 | The article analyzes and summarizes information on breeding and seed production of the main forest-forming and commercial species for the countries of Northern Europe and Russia: Scots pine (Pinus sylvestris L.) and Norway spruce (Picea abies (L.) H. Karst). It is shown that in the last 40–50 years Sweden and Finland have completed the first (primary) cycle of plus-tree breeding, and the second cycle is being actively pursued. In terms of seed production, this means a gradual replacement of the 1st generation forest seed orchards with the forest seed orchards of enhanced genetic value (of 1.5 and 2nd generation). By the middle of the 21st century, the productivity of new artificial stands is expected to increase by 20–25 % in terms of stem wood stock due to breeding work. Successful and quite large-scale works were undertaken in plus trees phenotypic breeding and forest seed orchards (1st generation) planting in some regions of European Russia in the last third of the 20th century. However, even this first (primary) cycle of plus-tree breeding has not been fully completed. The latter makes it possible to lay out the necessary areas of multiplicative populations of increased genetic value – forest seed orchards of the 1.5 generation. Although this is impossible to achieve in many subjects of the Northwestern Federal District due to the insufficient number of selected plus trees and, most importantly, the extremely small area of progeny tests. At present, the vast majority of initially selected plus trees were not genetically tested, which hinders the possibility of further development of the plus-tree breeding system. Russia also lacks special breeding zoning of the main forest-forming species, providing a spatial organization of breeding work and the use of seeds from forest seed orchards. A federal program for the preservation and sustainable management of forest genetic resources of the Russian Federation, together with a number of subprograms for genetic research and breeding of the most important forest-forming species, should be developed to achieve progress in this direction, considering current advances in molecular genetics and biotechnology. Acknowledgments: Financial support of the research was provided by the federal budget for the state assignment of the Forest Research Institute and the Department of Multidisciplinary Scientific Research of Karelian Research Centre, Russian Academy of Sciences with partial support of the World-class Scientific and Educational Center “Russian Arctic: New Materials, Technologies and research Methods”. For citation: Raevsky B.V., Ignatenko R.V., Novichonok E.V., Prokopiuk V.M., Kuklina K.K. The Current State of Conifer Species Breeding and Seed Production. Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal, 2022, no. 6, pp. 9–37. (In Russ.). https://doi.org/10.37482/0536-1036-2022-6-9-37

Show more [+]

Less [-]

Northern (Arctic) Federal University - Russian Federation

2022

Р.В. Игнатенко | М.А. Ершова | Н.А. Галибина | Б.В. Раевский

Изучены цитогенетические параметры семенного потомства клонов плюсовых деревьев Pinus sylvestris, произрастающих на Петрозаводской лесосеменной плантации I порядка. В качестве контроля были взяты нормальные деревья P. sylvestris из естественного соснового фитоценоза в Пряжинском районе Карелии. рассматривали следующие показатели: относительное содержание ДНК, число хромосом, частоту и типы патологий митоза на стадиях метафазы, анафазы и телофазы (в процентах от общего числа делящихся клеток на тех же стадиях). Установлено, что в корневой меристеме семенного потомства P. sylvestris в диплоидном наборе содержится 24 хромосомы. У изученных растений были обнаружены единичные анеуплоидные клетки (2n = 23; 2n = 25). Наиболее частотна моносомия (2n = 23) – 81 % от общего числа анеуплоидных клеток. Относительное содержание ДНК в молодой хвое проростков у клонов плюсовых деревьев составило 42,07±0,21 пг, а у нормальных деревьев – 42,95±0,04 пг, при этом разница между ними статистически значима (U-test, p ˂ 0,01). В результате цитогенетического анализа выявлено 7 типов патологий митоза: фрагментация хромосом, мосты, забегание хромосом, обособление хромосом и групп хромосом, отставание хромосом, многополюсность, сложные нарушения. В общем спектре нарушений митоза наиболее распространенной патологией оказалось забегание хромосом. Сравнение различных типов патологий митоза в двух общих выборках нормальных деревьев и клонов плюсовых деревьев показало, что они значимо отличаются по следующим аномалиям митоза: забегание и обособление хромосом в метафазе, фрагментация, отставание, мосты и многополюсность в ана-телофазе. Выявлено: в семенном потомстве нормальных деревьев доля клеток с аномалиями митоза в среднем примерно в 1,5 раза выше, чем в потомстве клонов плюсовых деревьев (3,44±0,32 и 2,38±0,14 % (U-test, p ˂ 0,05) соответственно). Полученные данные свидетельствуют о цитогенетической стабильности семенного потомства клонов P. sylvestris с Петрозаводской лесосеменной плантации I порядка, это в свою очередь, может говорить о высоком качестве семенного материала. Для цитирования: Игнатенко р.В., Ершова М.А., Галибина Н.А., раевский Б.В. Цитогенетическая характеристика семенного потомства клонов плюсовых деревьев сосны обыкновенной в Карелии // Изв. вузов. лесн. журн. 2022. № 1. С. 9–22. DOI: 10.37482/0536-1036-2022-1-9-22 | The article describes the cytogenetic parameters of seed progeny of Pinus sylvestris plus trees growing in the Petrozavodsk seed orchard of the first order. P. sylvestris normal trees from the natural pine phytocenosis in the Pryazha region (Karelia) were taken as a control. The following indicators were considered: relative DNA content, number of chromosomes, frequency and types of mitosis pathologies at the metaphase, anaphase and telophase stages (in % of the total number of dividing cells at the same stages). It was found that the root meristem of the P. sylvestris seed progeny contains 24 chromosomes in the diploid set. Single aneuploid cells (2n = 23; 2n = 25) were found in the studied plants. The most frequent is monosomy (2n = 23). It made up 81 % of the total number of aneuploid cells. The relative DNA content in the young needles of pine seedlings of plus clones and normal trees was 42.07±0.21 and 42.95±0.04 pg, respectively, and the difference between the two was statistically significant (U-test, p ˂ 0.01). Cytogenetic analysis revealed 7 types of mitosis pathologies: chromosome fragmentation, chromosome bridges, chromosome overlap, isolation of chromosomes and groups of chromosomes, chromosome lagging, multipolar mitosis and complex abnormalities. Chromosome overlap was the most common pathology in the general mitotic disorders spectrum. Comparison of mitosis pathologies in two general samples of normal trees and plus tree clones showed that they significantly differ by the following mitosis abnormalities: overlap and isolation of chromosomes in metaphase, fragmentation, lagging, bridges and multipolar mitosis in the anaphase and telophase. The study shows that the proportion of cells with mitosis abnormalities in the seed progeny of normal trees was about 1.5 times higher than of plus tree clones, and is equal 3.44±0.32 and 2.38±0.14 % (U-test, p = 0.05), respectively. The data obtained demonstrate the cytogenetic stability of the seed progeny of P. sylvestris clones from the Petrozavodsk seed orchard of the first order, which in turn may indicate the high quality of the seed material. For citation: Ignatenko R.V., Ershova M.A., Galibina N.A., Raevsky B.V. Cytogenetic Characteristics of Seed Progeny of Scots Pine Plus Tree Clones in Karelia. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2022, no. 1, pp. 9–22. DOI: 10.37482/0536-1036-2022-1-9-22

Show more [+]

Less [-]

Northern (Arctic) Federal University - Russian Federation