Теоретические предпосылки создания и некоторые практические результаты изучения генофонда берёзы в Воронежской области

И.Ю. Исаков

Скачать

№ 2 (54)

Естественные науки и лес

Сведения об авторах: 

Исаков Игорь Юрьевич – кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры лесных культур, селекции и лесомелиорации ФГБОУ ВО «Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова», г. Воронеж, 394087, Российская Федерация; e-mail: labgen@vglta.vrn.ru.

 

Аннотация: 

В соответствии с Национальной целью «Экологическое благополучие» сформулированы и обоснованы 17 направлений, по которым проводятся и планируется проводить исследования на объектах ex situ берёзы F1  и F2. Изучалась изменчивость роста в высоту семенного потомства и самоопыления на продуктивность (рост в высоту) и приживаемость на ранних стадиях онтогенеза у интродуцированных видов берёз, берёзы маньчжурской (Betula mandshurica (Regel) Nakai) – диплоид, 2n=2х=28, берёзы тополелистной (Betula populifolia Marshall) – диплоид, 2n=2х=28 и берёзы ильмолистной (Betula ulmifolia Cham.) – гексаплоид, 2n=6х=84. Интерес к этим видам вызван тем, что они являются разноплоидными, берёза ильмолистная имеет 6 гаплоидных хромосомных наборов. Поскольку приживаемость саженцев является одной из главных характеристик при создании лесных культур, был проведён анализ сохранности деревьев берёзы ильмолистной: 50 % при самоопылении и 81,25 % – при свободном опылении. Даны краткая история терминологии этих видов, вариабельность их признаков продуктивности на примере роста в двух-, трёх-, четырех-, пяти- и шестилетнем возрасте, а также сохранности некоторых из них. Обнаружено явление «обратной» инбридинговой депрессии для полиплоидного интродуцированного вида берёзы – берёзы ильмолистной. Выявленная изменчивость по лидирующему типу роста системы размножения у этих интродуцированных видов берёз показывает перспективность селекционной работы с полиплоидным видом – берёзой ильмолистной.

 

Ключевые слова: 

интродукция, онтогенез, рост в высоту, берёза маньчжурская (Betula mandshurica (Regel) Nakai), берёза тополелистная (Betula populifolia Marshall), берёза ильмолистная (Betula ulmifolia Cham.)

 

Для цитирования: 

Исаков, И. Ю. Теоретические предпосылки создания и некоторые практические результаты изучения генофонда берёзы в Воронежской области // Лесотехнический журнал. – 2024. – Т. 14. – № 2 (54). – С. 5–19. – Библиогр.: с. 15–19 (32 назв.). – DOI: https://doi.org/10.34220/issn.2222-7962/2024.2/1.

 

Литература: 

1. Grattapaglia D., Silva-Junior O. B., Resende R. T., Cappa E. P., Müller B. S. F., Tan B., Isik F., Ratcliffe B., El-Kassaby Y. A. Quantitative Genetics and Genomics Converge to Accelerate Forest Tree Breeding. Front. Plant Sci. 2018; 9:1693. http://doi.org/10.3389/fpls.2018.01693.

2. Possen B. J. H. M., Rousi M., Keski‐Saari S., Silfver T., Kontunen‐Soppela S., Oksanen E., Mikola J. New evidence for the importance of soil nitrogen on the survival and adaptation of silver birch to climate warming 2021. Ecosphere, 12(5). http://doi:10.1002/ecs2.3520.

3. Сапельникова И. И. Оценка многолетних фенологических данных некоторых древесно-кустарниковых видов в Воронежском заповеднике // Труды Воронежского государственного заповедника. Вып. XXXI ; ФГБУ «Воронежский государственный заповедник». Воронеж : ООО «Цифровая полиграфия», 2023. С. 174–228. http://doi:10.57007/9785907669321_2023_31_174.

4. Belton S., Cubry P., Fox E., Kelleher C. T. Novel Post-Glacial Haplotype Evolution in Birch – A Case for Conserving Local Adaptation. Forests. 2021;12, 1246. https://doi.org/10.3390/f120912.

5. Anamthawat-Jónsson K. Hybrid introgression: the outcomes of gene flow in birch. Science Asia. 2019; 45:
203–211. http://doi:10.2306/scienceasia1513-1874.

6. Исаков И. Ю., Табацкая Т. М., Внукова Н. И., Машкина О. С., Михин В. И., Говедар З. Фенотипическая и генетико-селекционная оценка березы повислой (Betula pendula Roth) и березы пушистой (Betula pubescens Ehrh.) ex situ и in vitro // Лесотехнический журнал. 2023. Т. 13. № 2 (50). С. 25–42. https://doi.org/10.34220/issn.2222-7962/2023.2/2.

7. Sharma U., Sankhyan H. P., Kumari A. et al. Genomic selection: a revolutionary approach for forest tree improvement in the wake of climate change. Euphytica 220, 9 2024. https://doi.org/10.1007/s10681-023-03263-5.

8. Anamthawat-Jónsson K., Karlsdóttir L., Thórsson Æ.T., Jóhannsson M. H. Naturally occurring triploid birch hybrids from woodlands in Iceland are partially fertile. New Forests. 2021; 52: 659–678. https://doi.org/10.1007/s11056-020-09816-z.

9. Holmström E., Karlsson M., Nilsson U. (2017) Modeling birch seed supply and seedling establishment during forest regeneration. Ecol Model 352: 31–39. https://doi.org/10.1016/j.ecolmodel.2017.02.027.

10. Ветчинникова Л. В., Титов А. Ф. Интродукция карельской берёзы: история, опыт и оценка перспектив // Hortus Botanicus : международный электронный журнал ботанических садов. 2023; 18: 310–331. URL: http://elibrary.petrsu.ru/books/68267.

11. Миленная Л. А., Исаков И. Ю. Испытание потомств четырёх видов берёз в Орловской области // Опытная база в лесной селекции : сб. науч. тр. Воронеж : НИИЛГиС, «Квадрат», 1995. С. 89–93. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=25370733.

12. Wang N., Mcallister H. A., Bartlett P. R., Buggs R. J. Molecular phylogeny and genome size evolution of the genus Betula (Betulaceae). 2016 Ann. Bot. 117, 1023–1035. http://doi:10.1093/aob/mcw048.

13. Touchette L., Godbout J., Lamothe M., Porth I. M., Isabel N. A cryptic syngameon within Betula shrubs revealed: Implications for conservation in changing subarctic environments. Evolutionary Applications, 2024. 17. http://doi/10.1111/eva.13689.

14. Таксационный справочник по лесным ресурсам России (за исключением древесины) / Л. Е. Курлович, В. Н. Косицын. Пушкино : ВНИИЛМ, 2018. 282 с. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=38169205.

15. Усольцев В. А., Цепордей И. С., Часовских В. П. Всеобщие аллометрические модели фитомассы берёз (род Betula L.): мета-анализ // Труды Санкт-Петербургского НИИ лесного хозяйства. 2023; 4: 4–15. http://doi:10.21178/2079-6080.2023.4.4

16. Медведева С. О., Черепанова О. Е., Филиппов Е. Г., Копориков А. Р. Использование ITS маркеров для определения видовой принадлежности берез секции Apterocaryon / Проблемы ботаники Южной Сибири и Монголии, 2023. Т. 22, № 2. С. 187–190. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=55079904.

17. Zhan Y., Su T., Han M., Sun D. A multiplex polymerase chain reaction method for rapid detection of foreign genes in transgenic birch (Betula platyphylla). Sun Bulletin of botanical research, 26 (4) 2006, p. 480–485. http://doi:10.7525/j.issn.1673-5102.2006.04.003 

18. Zeng F. S., Zhan Y. G., Zhao H. C. et al. Molecular characterization of T-DNA integration sites in transgenic birch. Trees 24, 2010, р. 753–762. https://doi.org/10.1007/s00468-010-0445-6.

19. Li Y., Yuan Y., Hu Z., Liu S., Zhang X. Genetic Transformation of Forest Trees and Its Research Advances in Stress Tolerance. Forests 2024, 15, 441. https://doi.org/10.3390/f15030441.

20. Chu X., Wang M., Fan Z., Li J., Yin H. Molecular Mechanisms of Seasonal Gene Expression in Trees. Int. J. Mol. Sci. 2024, 25, 1666. https://doi.org/10.3390/ijms25031666.

21. Исаков И. Ю., Сиволапов А. И. Лесная генетика и селекция : учебное пособие / под ред. А. И. Сиволапова. Воронеж, 2020. 225 с. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=43973151.

22. Медведева С. О., Черепанова О. Е. Таксономические вопросы рода Betula // Cибирский лесной журнал. 2023. № 2. С. 65–75. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?edn=lmswtw&ysclid=lwjmsavji2191651463.

23. Ivetić  V. et al. The role of forest reproductive material quality in forest restoration // Forestry Engineering Journal. 2019: 9 (2): 56-65. DOI: https://doi.org/10.34220/issn.2222-7962/2019.2/7.

24. Zhou L., Dai L., Wang S. et al. Changes in carbon density for three old-growth forests on Changbai Mountain, Northeast China: 1981–2010. Annals of Forest Science 2011; 68, 953–958. https://doi.org/10.1007/s13595-011-0101-3.

25. Попов В. К. Березовые леса Центральной лесостепи России. Воронеж : Изд-во Воронеж. гос. лесотехн. академии, 2003. 424 с. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=19505353.

26. Araya H., Otaka J., Nishihara E., Fujii Y. First isolation and identification of salicylate from Betula grossa var. ulmifolia - a potent root growth inhibitor. Allelopathy J. 2012; 30: 153–158.

27. Wang N., McAllister H. A., Bartlett P. R., Buggs R. J. A. Molecular phylogeny and genome size evolution of the genus Betula (Betulaceae). 2016; Annals of Botany, 117(6), 1023–1035. https://doi.org/10.1093/AOB/MCW048.

28. Dahle G. A., Gallagher F. J., Gershensond D., Schäfer K. V. R., Grabosky J. C. Allometric and mass relationships of Betula populifolia in a naturally assembled urban brownfield: implications for carbon modeling. Urban Ecosyst. 2014; 17: 1147–1160. http://doi10.1007/s11252-014-0377-9.

29. Усенко Н. В. Деревья, кустарники и лианы Дальнего Востока : справочная книга / под общ. ред. С. Д. Шлотгауэр. 3-е изд., перераб. и доп. Хабаровск : Приамурские ведомости, 2009. 271 с.

30. Сафронычева Е. Д., Лыткин К. Ф., Каржаев Д. С., Волков В. А. Создание ДНК-библиотек для высокопроизводительного генотипирования березы карельской и анализ их качества. Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. 2023; (246): 206-220. https://doi.org/10.21266/2079-4304.2023.246.206-220.

31. Ведерников Д. Н., Рысева Е. А. Синтез сложных эфиров сесквитерпеновых спиртов почек берёзы и кумаровой кислоты. Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. 2022; 238: 160-169. https://doi.org/10.21266/2079-4304.2022.238.160-169.

32. Исаков, И. Ю. Влияние способа опыления на селекционные особенности семенного потомства Betula pendula Roth. и B. pubescens Ehrh : дис. ... канд. с.-х. наук : 06.03.01 / Исаков Игорь Юрьевич. – Воронеж, 2001. – 218 с. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=19166593.