Селекция сосны обыкновенной

                                                                                                                                                                    

                                                                                                                                                                                                                                 

1 Задачи и  методы лесного селекционного семеноводства

1.1 Задачи лесного селекционного семеноводства

Лесное селекционное семеноводство – специальная  отрасль лесного хозяйства, задачей которого является массовое размножение сортовых семян при сохранении их чистосортности, биологических и урожайных качеств. Сорт является продуктом и объектом селекционного семеноводства. Значение семеноводства в лесном хозяйстве обусловлено прежде всего тем, что наши главные лесообразующие породы, как хвойные, так и лиственные разводят в производственных масштабах (в лесных культурах, защитных насаждениях) семенным, а не вегетативным путем. Поэтому потребность в семенах для лесовосстановления и лесоразведения чрезвычайно велико. Вместе с тем для успеха и эффективности этих мероприятий огромное значение имеет качество семян – их посевные и, прежде всего, наследственные (генетические) особенности.

Лесное семеноводство  переводится на селекционную основу, и сорт лесных семян становится средством улучшения производства лесной продукции. Селекция древесных растений должна сыграть большую роль в организации будущего лесоводства.

Общая схема селекционного  процесса с лесными древесными растениями включает несколько задач:

1. Определение цели и задачи работы, выбор направления селекции в зависимости от требований производства – селекция на общую продуктивность древесины, селекция на смолопродуктивность древесины, селекция на качество и урожайность плодов, селекция на качество древесины и т.д.

2. Изучение наследственной изменчивости исходного материала, создание модели будущего сорта, выбор методов его создания.

3. Отбор лучших популяций и форм с применением гибридизации, мутагенеза, полиплоидии.

4. Выбор направления сортоводства и разработка методов размножения отселектированных популяций или форм, обеспечивающих наследование хозяйственно ценных сортовых признаков. 

5. Сортоиспытание или  производственная проверка и  внедрение.

Лесное селекционное, или сортовое, семеноводство является одним из основных факторов для решения  главной задачи лесного хозяйства – повышения продуктивности и улучшения качества лесов РФ. Из частных задач, решаемых селекционным семеноводством, необходимо указать следующие:

- повышение биологической  устойчивости лесных пород и  насаждений (морозо- и засухоустойчивости, солевыносливости, энтомо,- фитоустойчивости, устойчивости к повышенной радиации и загрязнению атмосферы);

- повышение быстроты  роста и продуктивности деревьев  и насаждений; сокращение срока получения товарной древесины, начала защитного и средоулучшающего влияния, повышение эффективности; повышение смолопродуктивности, пробконосности, танициидности, урожайности (для плодопищевых пород) деревьев и насаждений;

- повышение качества  различных видов продукции лесных  пород (древесины, живицы, плодов и др.);

- повышение успешности интродукции и расширение ассортимента ценных инорайонных пород для обогащения и качественного улучшения состава лесов.

 

 

1.2 Методы лесного  селекционного семеноводства

1.2.1 Отбор как  метод селекционного семеноводства

Результативность селекции в первую очередь зависит от применяемых методов. К настоящему времени наиболее распространенными являются методы отбора и гибридизации. Кроме того, в последние годы активные работы ведутся по разработке методов полиплоидии, мутагенеза, культуры изолированных клеток и тканей, клеточной и генной инженерии и  др.

При всех селекционных работах  отбор является наиболее важным и  решающим процессом. Различают естественный и искусственный отбор.

Естественный отбор. Этот вид отбора происходит под действием  климата (тепло, влага, свет, ветер), почвенных условий (мехсостав, физические, химические свойства, трофность и т.д.), влияния рельефа и живых организмов (паразитизм, конкуренция и т.д.). Естественный отбор искореняет все неприспособленные к данным условиям произрастания биотипы, оставляя только адаптировавшиеся расы или популяции, которые вовлекаются в селекционный процесс. Т.е. естественный отбор – это выживание более приспособленных организмов в борьбе за жизнь. Естественный отбор встречается в форме центростремительного (стабилизирующего), центробежного (дизруптивного) и линейного (направленного) отборов, а также в форме комбинаций этих видов отбора.

Центростремительный (стабилизирующий) отбор – это отбор, при котором в случае сохранения среднего уровня условий среды обитания при репродукции сохраняются особи, выражение комплекса признаков у которых приближается к среднему для всей популяции. отклоняющиеся от модального типа особи элиминируются. Этот отбор сохраняет в популяции определенную однородность особей, то есть стабилизирует популяцию.

Центробежный (дизруптивный) – это естественный отбор, который  осуществляется в том случае, когда исходная популяция является настолько неприспособленной к имеющимся условиям внешней среды, что практически любое отклонение особи от модального для популяции типа приобретает селекционные преимущества и поддерживается отбором в процессе репродукции. При дизруптивном отборе исходная популяция расчленяется на ряд менее объемных , но более узколокально приспособленных популяций.

Линейный (направленный) отбор – это естественный отбор, когда при размножении преимущество получают формы с уклонением признаков  в определенном направлении от среднего для популяции типа. в этом же направлении в процессе непрерывного линейного отбора сдвигается и модальный тип популяции.

Искусственный отбор. Этот вид отбора проводится человеком. В  результате этого отбора на основе наследственности и изменчивости создаются новые хозяйственно ценные формы и сорта, а также сохраняются признаки сорта в процессе его семеноводства. Различают бессознательный и сознательный (методический) искусственный отбор.

Бессознательный отбор  – это наиболее ранняя форма селекции, при которой человек сохранял лучшие и уничтожал худшие формы. При этом цель создания новых форм и сортов им не ставилась, и результаты отбора были непредвиденными.

Методический отбор  – это сознательно применяемый  человеком метод селекции, при  котором заранее ставится цель создание сортов растений и пород животных с нужными признаками и свойствами. Методический отбор делится на массовый и индивидуальный (7).

А. С. Яблоков в лесной селекции выделил три типа отбора: массовый, групповой и индивидуальный ( цит.по А.П.Царёву и др. /7/).

При массовом отборе выделяют множество индивидов, наиболее отвечающих задачам селекции, и размножают их совместно. В основе массового отбора лежит оценка фенотипа. Этот метод наиболее прост и доступен, а также может нередко давать хорошие результаты.

Однако этот тип отбора имеет и существенные недостатки, обусловленные тем, что по фенотипу труднее однозначно судить о генотипе отбираемых особей, от которого зависит эффективность отбора. Фенотип представляет собой результат взаимодействия генотипа и среды, а на большинстве количественных признаков, интересующих селекционера, влияние последней весьма значительно. Кроме того, в фенотипе не проявляются рецессивные гены, находящиеся в гетерозиготном состоянии, но способные проявиться в потомстве. Ввиду этого массовый отбор, как правило, действует очень медленно, а иногда оказывается и вовсе безрезультатным.

Выбор желательных, наиболее пригодных для селекции типов, называют позитивным массовым отбором, а искоренение  нежелательных форм – негативным. К негативному массовому отбору в лесных популяциях относятся: рубки ухода, когда в первую очередь удаляют наименее ценные, больные и худшие растения; сплошная рубка насаждений, не соответствующих местообитанию для предотвращения опасности распространения непригодных наследственных свойств через пыльцу; отбор в питомнике, когда удаляют нежелательные типы по ветвлению и устойчивости среди сеянцев и растений.

Эффективность массового  отбора зависит от наследуемого признака, размера популяции и ее гетерозиготности. К недостаткам массового отбора можно отнести:

а) невозможность проверки отбираемых растений по их потомству;

б) массовый отбор не позволяет выделить из популяции наиболее ценные в селекционном отношении форм и реализовывать их преимущества;

в) особенностью является относительная односторонность, выражающаяся в отборе генотипов только по материнской линии, а также то, что все его результаты основаны на аддитивном генетическом эффекте;

г) при небольшом числе отбираемых растений массовый отбор вследствие действия генетико-автоматических процессов (дрейф генов) или инбридинга у перекрестноопыляющихся растений может иногда привести к ухудшению сорта (7).

Групповой отбор лучших местных популяций становится основой  лесной селекции. Это  отбор высококачественных насаждений, популяций лесных древесных пород - популяционный отбор.

Индивидуальный отбор  - это отбор лучших биотипов, или клонов, а также ценных форм в популяциях и экотипах. Индивидуальный отбор плюсовых деревьев по фенотипу и без проверки по потомству соответствует однократному массовому отбору в лесном хозяйстве. Индивидуальный отбор состоит в том, что отбирают отдельные растения, потомство каждого из которых размножают в дальнейшем отдельно. Исходные родоначальные особи, то есть первоначально отобранные растения, многократно проверяют по потомству. При этом потомства худших, случайно отобранных растений, выбраковывают. Число родоначальных растений, выделяемых при индивидуальном отборе, зависит от размеров исходного образца, характера изменчивости популяций, условий и возможностей, которыми располагает селекционер. В лесном хозяйстве родоначальными растениями могут стать плюсовые и другие ценные по каким-либо качества деревья.

 

1.2.2 Гибридизация  как метод селекции

Скрещивание особей, отличающихся друг от друга хотя бы одним аллелем, называется гибридизацией. Гибридами называют потомство, полученное в результате искусственного или свободного скрещивания особей с разной наследственностью. Различают внутривидовую, межродовую и межсемейственную гибридизацию. Скрещивание особей различных форм и сортов, принадлежащих к одному виду называется внутривидовой гибридизацией. Скрещивание особей принадлежащих к разным видам одного рода, разным родам и разным семействам, называется отдаленной межвидовой, межродовой и межсемейственной гибридизацией (4).

Гибридизация как метод  лесной селекции состоит из нескольких последовательно выполняемых этапов:

-постановка задачи;

-подбор пар для  скрещивания;

-выбор способа скрещивания;

-скрещивание и при  необходимости преодоление нескрещиваемости;

-получение и хранение  гибридных семян;

-испытание и воспитание  гибридных растений, отбор и браковка.

Основные задачи гибридизации – получение устойчивых и продуктивных растений, объединение в гибриде  желательных свойств скрещиваемых родителей, получение большого разнообразия форм для последующего отбора.

Конкретные задачи ставятся применительно к тем лесорастительным условиям, в которых предусматривается разведение гибридов, и запросам хозяйства.(2)

Выведение новых сортов, в которых с помощью гибридизации достигается сочетание хозяйственно ценных свойств большого количества родительских форм названо синтетической селекцией. Гибридизацию относят к категории комбинативной селекции, так как основной целью при этом является получение потомства с новой совокупностью генетически обусловленных признаков и свойств. Последующим отбором и направленным воспитанием гибридного потомства новые ценные признаки и свойства закрепляются и усиливаются. (4)

Половая гибридизация является наиболее распространенным методом  синтетической селекции. Она может  быть естественной, или спонтанной, и искусственной, или контролируемой. Целью половой гибридизации является:

1. Повышение устойчивости древесных растений против различных заболеваний, повреждений и вредителей, повышение зимостойкости и засухоустойчивости, а также увеличение жизнестойкости и долговечности растений;

2. Повышение мощности и быстроты роста;

3. Улучшение качества древесины – плотности, структуры и др.

4. Повышение декоративных качеств деревьев и кустарников и комбинирование их с устойчивостью к газам, задымлению и т.п.;

5. Повышение урожайности, качества плодов, смолопродуктивности, содержания ценных веществ.

В связи с созданием  специальных семенных плантаций  контролируемые скрещивания стали  использовать и на них. Выделяют три  вида скрещиваний: комбинационные, трансгрессивные  и гетерозисные, которые используются и в лесной селекции.

При комбинационных скрещиваниях комбинируют два или несколько  признаков, распределенных между различными формами одного или нескольких видов. При скрещиваниях лесных пород речь может идти о сочетании хорошего роста с устойчивостью к неблагоприятным факторам условий среды, с высоким качеством древесины и т.п.