Селекционно-семеноводская работа на основе клоновых семенных плантаций лиственницы сибирской

МИНЕСТЕРСТВО  СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

РОССИЙСКОЙ  ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ  БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО  ОБРАЗОВАНИЯ

ОРЕНБУРГСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ

ЛЕСОХОЗЯЙСТВЕННЫЙ ФАКУЛЬТЕТ

Кафедра

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Селекционно-семеноводская  работа на основе клоновых

семенных плантаций  лиственницы сибирской

Автор: студентка 3 курса, 1 группы

Специальность «Лесное  дело»

Кирдяшкина Е.В.

Руководитель: старший  преподаватель

Лявданская О.А.

Оренбург, 2012 г

Содержание

          ВВЕДЕНИЕ

1. Биоэкологическая и селекционная характеристика лиственницы сибирской (Larix sibirica).
1. Направление селекции и сортовой идеал.
2. Исходный материал для селекции.
3. Методы и результаты селекции.

2. Селекционно-семеноводческая работа на основе клоновых семенных плантаций лиственницы сибирской (Larix sibirica).

Задание 1

Задание 2

Задание 3

Задание 4

Задание 5

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 

ВВЕДЕНИЕ

До недавнего времени  лесное хозяйство обходилось и без генетики, и без селекции, а еще раньше и без лесных культур и даже без научного лесоводства. Однако по мере развития человеческого общества, все большего истребления лесов и одновременного роста потребности в их продуктах человек начал обращать внимание сначала на лесные породы, потом на методы их выращивания и лесовосстановления в целом, а затем дошла очередь и до селекции с генетикой. То есть как лесоводство, по образному выражению Г.Ф. Морозова, - дитя нужды, так и последующая его дифференциация и углубление тоже вызваны не чьей-то прихотью, а потребностью развивающегося общества.

Селекция (от лат. Selectio – выбор, отбор) – это наука о методах создания сортов и гибридов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов с нужными человеку признаками.

При селекционном процессе, и в частности лесных древесных  пород, используют методы многих смежных  наук (дендрологии, экологии, физиологии, математики и др.) но основные в настоящее  время следующие: отбор, гибридизация с использованием гетерозиса и цитоплазматической мужской стерильности, полиплоидия и мутагенез и некоторые другие.

В зависимости от целей  проводят селекцию на быстроту роста, устойчивость к болезням, вредителям и другим неблагоприятным факторам среды, качество ствола и древесины, урожайность и качество плодов (семян), смолопродуктивность, таннидность и др.

Теоретической основой  селекции является генетика – наука о наследственности и изменчивости живых организмов и методах управления ими.

Особый вклад в синтез теоретических достижений генетики и практических успехов селекции внес выдающийся русский ученый XX в. Н.И. Вавилов (1887 – 1943 гг.). он впервые сформулировал основные положения селекции как науки, разделив области исследования селекции и генетики. Вавилов называл селекцию наукой об эволюции растений и животных, управляемой человеком.

Селекция лесных древесных  пород выделилась сравнительно недавно. Обстоятельный обзор ее развития дал А.И. Ирошников (1967) . Он отмечает, что к началу XX века в лесоводстве накопилось множество факторов, свидетельствующих о неоднородности древесных пород, а также об изменчивости продуктивности  устойчивости лесных культур в зависимости от происхождения семян. Этими вопросами занимались такие крупные лесоводы, как С.З. Курдиане (обосновал необходимость создания сети лесных селекционных станций), Н.С. Нестеров (считал, что наследственность и искусственный отбор должны быть краеугольным камнем выращивания лесных культур).

1. Биоэкологическая и селекционная характеристика лиственницы сибирской (Larix sibirica).

Род лиственница является наиболее представительным в лесах  России. Леса с ее преобладанием  занимают 263,3 млн га. , или 40,1% всей лесопокрытой площади России. Отдельные ее виды распространены и на территориях  других государств. Она цениться в  первую очередь за быстроту роста  высокое качество древесины, поэтому широко культивируется за пределами естественного ареала. Страдает от поражения раком, шютте и другими болезнями, а так же от некоторых энтомовредителей.

1. Направление селекции и сортовой идеал.

Учитывая огромный ареал, занимаемый родом, можно ожидать, что и направления селекции, как требования к сорту, будут разными в зависимости от культивируемых видов лиственницы и предъявляемых хозяйственных требований к ним. Но, несмотря на эти различия, общие требования будут такими же, как и к другим породам. Они включают быстроту роста, устойчивость к абиотическим и биотическим поражающим факторам, качество ствола и древесины. В каждой конкретной программе селекции на первом месте выступает какой-либо из этих показателей и в связи с этим выбираются направления и методы селекции.

Среди методов селекции наиболее распространенными  являются отбор климатических экотипов в географических культурах  межвидовая и внутривидовая гибридизация.

2. Исходный материал для селекции

Существующий генофонд рода Larix Mill на территории России и бывшего СССР изучался многими исследователями ( В.Н. Сукачев, 1924; Н.В. Дылис, 1947,1961; А.И. Ирошников, 1977, 1982, 1995; В.П. Путенихин, 1993, 2000 и др.). обобщенную характеристику по разным видам на основе собственных исследований и данных других авторов приводит Ирошников (1995). Он отмечает, что общее число видов лиственницы, признаваемое отдельными систематиками, изменяется от 6 до 29, а произрастающих на территории бывшего СССР – в пределах 3–15. Генофонд лиственниц изучен с разной полнотой, однако, имеющиеся сведения о формовом разнообразии наиболее ценных видов являются достаточной основой для планомерного использования их генотипического потенциала. У всех видов Larix 2n=24 хромосомы. Отдельные полиплоидные особи, обнаруженные у некоторых видов Larix, как и Abies, Picea и Pinus, часто имеют аномальные морфологические признаки и, как правило, не достигают взрослого состояния.

Абсолютное господство в лесах  России принадлежит трем видам – лиственнице сибирской, даурской (Гмелина) и Каяндера. Другие виды имеют сравнительно небольшой ареал (лиственница Сукачева, курильская и Чекановского) или занимают крайне ограниченные разрозненные участки (лиственница ольгинская, Любарского, европейская, польская  приморская). Такие виды, как лиственница японская, американская, западная, Рупрехта и Потанина, представлены лишь искусственными насаждениями или отдельными деревьями в ботанических садах и парках. Лиственница Лайэля, аляскинская, Гриффитса и Мастерса до последнего времени в СНГ практически не интродуцировалась.

Лиственница сибирская – Larix sibirica. Большая часть вида произрастает в области с низкой влажностью воздуха в континентальных горных районах Южной Сибири. Лиственница сибирская занимает более холодные местообитания по сравнению с лиственницей Сукачева. В то же время по холодостойкости она значительно уступает лиственнице даурской. Граница последней совпадает с юго-западным пределом сплошного распространения длительно мерзлотных грунтов. В зоне стыка ареалов лиственниц сибирской и даурской сосредоточены гибридогенные популяции этих двух видов, именуемые как лиственница Чекановского. В результате изучения гербарных сборов В. Шафер выделил алтайскую форму сибирской лиственницы. В дальнейшем Сукачев и Дылис дифференцировали лиственницу сибирскую на алтайскую, верхнееленскую, верхнеенисейскую (саянскую), прибайкальскую и субарктическую географические расы. В разное время эти расы рассматривались как разновидности, климатические (географические) экотипы и подвиды.

Значительный полиморфизм лиственницы  сибирской был подтвержден более  детальным изучением ее генофонда  в природных популяциях и в  географических культурах. Особое внимание лесоводов привлекла резко выраженная неравноценность популяций лиственницы сибирской из разных высотных поясов гор Южной Сибири. Детальное изучение изменчивости лиственницы сибирской в природных популяциях и географических культурах, заложенных в разных лесорастительных зонах Сибири, позволит уточнить ее внутривидовую дифференциацию и более эффективно использовать ее генофонд.

Алтайская раса характеризуется  сравнительно слабым полиморфизмом (при  абсолютном преобладании зелено-шишечных форм с эластичными заостренными и овальными семенными чешуями). Енисейская раса является наиболее крупной и гетерогенной. Популяции Восточного Саяна, Хентея, Приангарья более однородны; они отличаются абсолютным преобладанием красно-шишечных форм с жесткими широкоовальными семенными чешуями. В восточных отрогах Хентея эта раса скрещивается с лиственницей даурской. Субарктическая раса представлена популяциями лесотундры и северотаежной подзоны: от бассенйа Надыма на западе до бассейна Норилки (включительно) на востоке. В низовьях Оби ярко выражена зона интрогрессивной гибридизации лиственницы сибирской и лиственницы Сукачева. Последняя произрастает в менее холодных местообитаниях, чем лиственница сибирская. Байкальская и ленская расы в северо-восточной части их ареала испытывают давление лиственницы даурской, а в юго-западной – енисейской расы.

Указанное деление лиственницы  сибирской на расы отражает историю  распространения вида в послеледниковое  время из ряда рефугиумов. В процессе миграции, мутаций, скрещивания и  отбора устойчивых генотипов происходила  дальнейшая дифференциация рас в связи с широтной зональностью и высотной поясностью. Наиболее ценный генофонд лиственницы сибирской сосредоточен в области ее наибольшего распространения: в равнинных, предгорных и низкогорных популяциях Южной Сибири. Культуры, созданные из семян этих популяций в лесостепных, подтаежных и южно-таежных районах Сибири, характеризуются самыми высокими показателями роста и устойчивости. Очень низкую продуктивность имеют здесь потомства из северо-таежных и высокогорных популяций.

Адаптация лиственницы к условиям Крайнего Севера – следствие длительной эволюции, характеризующейся качественным изменением генотипического состава северных популяций. Наименее адаптированы к экстремальным условиям Севера репродуктивные системы лиственницы. Очень редкая повторяемость урожайных лет, плохой пыльцевой режим, неблагоприятные условия для цветения, оплодотворения и созревания семян обуславливают их недостаток или даже полную стерильность, что является одной из основных причин пониженной конкурентоспособности многих видов древесных пород в северной части ареала. Горные популяции лиственницы сибирской (свыше 900 м над уровнем моря) должны удовлетворять потребность в семенах лишь соответствующих по природному районированию высотных поясов. Нарушение этих требований ведет к резкому снижению продуктивности и устойчивости искусственных насаждений.

В популяции лиственницы  сибирской встречаются те же формы, что и у лиственницы Сукачева. Однако отдельные регионы в пределах ее ареала существенно различаются  по их представительству. Определенные сдвиги в генотипическом составе происходят в связи с изменением широтной зональности и высотной поясности. Повышение в популяциях частоты толстокорой формы отмечается с усилением континентальности климата. Представительство отдельных форм в разных частях ареала позволяет выявить как их адаптивное значение, так и пути распространения лиственницы в послеледниковый период. Однако селекционное значение некоторых форм лиственницы сибирской изучено еще очень слабо: имеющиеся их оценки (в частности, зелено и красно-шишечных форм) довольно противоречивы.

1.3 Методы и результаты селекции.

У лиственницы, как и  у других древесных пород, наибольшее распространение получили методы отбора и гибридизации. Среди методов  массового отбора практическое применение нашел отбор лучших быстрорастущих и устойчивых климатических экотипов в географических культурах. Такие культуры были созданы в Швеции, Германии, Дании, Словении, Литве, на Украине. В России изучение роста и устойчивости различных климатипов лиственницы проводились В.Д. Огиевским под Ленинградом, В.П. Тимофеевым в Лесной опытной даче сельскохозяйственной академии под Москвой, лесничим П.И. Дементьевым в Бронницком лесничестве Московской области. Р.И. Дерюжкиным заложены под Воронежем географические культуры лиственницы, включающие 160 образцов. Обширные географические опыты с различными происхождениями лиственницы в Красноярском крае созданы А.И. Ирошниковым.

По результатам исследования географических культур в нашей  стране разработано лесосеменное районирование лиственницы.

Метод индивидуального отбора с испытанием потомства от отдельных деревьев применен Клейншмитом. На двухлетних сеянцах от 14 свободноопыляемых плюсовых деревьев он выделил два типа растений:

1. растения с компактной формой кроны, острым углом прикрепления сучьев к стволу, незначительным распространением ветвей в ширину и хвоей небольшого размера серо-зеленого цвета;
2. растения с раскидистой формой кроны, большим углом прикрепления сучьев, значительной шириной распространения ветвей, с немногими, но толстыми боковыми побегами, короткими побегами более низкого порядка, с длинным ведущим побегом и более крупной хвоей такого же цвета.

Более быстрый рост в  этом возрасте наблюдается у первого  типа с длинными боковыми побегами. Лучший рост деревьев с узкой кроной наблюдался в других опытах, заложенных в Западной Европе.

Метод гибридизации на примере лиственницы оказался довольно успешным. По данным А.В. Альбенского (1959), наиболее старые 100-летние гибриды лиственниц имелись в Шотландии. Они возникли в результате естественного переопыления лиственниц европейской и японской. По таксационным характеристикам и морозоустойчивости эти гибриды лучше родительских видов.

В бывшем СССР гибриды  лиственницы были получены в условиях Ленинграда академиком В.Н. Сукачевым. В природе Москвы А.В. Делициной и А.В. Альбенским выращены гибриды лиственниц следующих комбинаций: Лц. сибирская × Лц. японская; Лц. японская × Лц. сибирская; Лц. сибирская × Лц. европейская; Лц. европейская × Лц. сибирская; Лц. европейская × Лц. японская. В первом поколении гибриды, как правило, выше материнского вида, принятого за контроль. По объему гибриды превышали контрольные деревья и группы на 90-96%. Несмотря на общее превышение над контролем, некоторая часть гибридов имеет карликовый рост. В целом, гибриды оказались более зимостойкими, чем растения исходного вида лиственницы японской.

А.С. Яюлоковым в 1935 г. проведено несколько вариантов  скрещиваний между лиственницами. Лучшими оказались гибриды Larix decidua × Larix leptolepis и Larix sibirica × Larix decidua. Три самых лучших дерева из первой семьи в возрасте 35 лет имели среднюю высоту 20 м, диаметр 35 см, а из второй – соответственно 18 м и 38 см. У отобранных растений прямые стволы и хорошая устойчивость к климатическим условиям Подмосковья

Задание 1

При селекционной инвентаризации на пробной площади  из 200 деревьев лиственницы сибирской  при полноте 1,0 было выделено: 4 плюсовых дерева, нет нормальных лучших, 78 минусовых деревьев, остальные – нормальные насаждения.

Определить  селекционную категорию насаждения.

Селекционная  инвентаризация – это разделение насаждений и деревьев на категорию плюсовых, нормальных и минусовых. Объектами инвентаризации являются лучшие, спелые, приспевающие и в отдельных случаях средневозрастные насаждения и деревья, отличающихся комплексом хозяйственно-ценных признаков. При разделении деревьев на категории используют показатели: высота и диаметр дерева, протяженность и ширина кроны наличие пороков, характер плодоношения и д.р.

Плюсовые деревья – это самые лучшие деревья по продуктивности и по ряду других показателей. Выделенные в результате генетико-селекционного анализа популяции в конкретных условиях. Семена и черенки используются для создания ЛСП.

Минусовые деревья – плохие по росту, качеству ствола. Это все слаборастущие деревья, а также кривые, сучковатые, косослойные, суховершинные и д.р.

Нормальные деревья – основная масса деревьев, образующих древостой, средние по силе роста, качеству и состоянию. Их делят на две подгруппы нормальные лучшие и нормальные средние.

Таблица 1

Селекционная характеристика насаждений (по Вересину, 1985)

Дано: 200 деревьев лиственницы  сибирской, полнота 1.0

4 плюсовых деревьев; 78 минусовых деревьев; остальные нормальные.

Определить: селекционную категорию насаждения.

Решение: 200 дер. – 100%

                 4 плюсовых дер. – 2%

                 78 минусовых дер. – 39%

                 118 норм. сред. дер. - 59%

Ответ: насаждение из 200 деревьев лиственницы сибирской относится  к категории плюсовых насаждений.

Задание 2