CC BY
135
Биологические аспекты применения наноматериалов и нанотехнологий в лесном хозяйстве
стебель высотой до 60 см. Размножается семенами и иногда вегетативным путем, благодаря образованию дочерних клубней. Очень декоративна. Растет в светлых, сыроватых лесах, лесным лугам, на полянах и опушках, избегает сухих и избыточно влажных местообитаний.
Такие виды находятся под угрозой полного исчезновения и их спасение и восстановление невозможно без искусственного восстановления. Они страдают от чрезмерно антропогенного, главным образом рекреационного воздействия. Вблизи крупных городов отмечается уменьшение численности красиво цветущих декоративных видов, особенно ранневесенних и лекарственных растений.
Выращивая эти растения и возвращая их в природную популяцию, мы сможем решить важную экологическую проблему - сохранение биоразнообразия городских лесов Москвы. Однако самым надежным методом охраны видов растений является сохранение и охрана фитоценозов, что неразрывно связано с проблемой рационального использо-
вания, восстановления и охраны природных ресурсов.
Библиографический список
1. Калашникова, Е.А. Получение посадочного материала древесных, цветочных и травянистых растений с использованием методов клеточной и лесной инженерии: учеб. пос. / Е.А. Калашникова, А.Р. Родин. - М: МГУЛ, 2001. - 73с.
2. Редкие и исчезающие виды природной флоры СССР, культивируемые в ботанических садах и других интродукционных центрах страны, под ред. П.И. Лапина.- М.: Наука, 1983. - 301 с.
3. Кауфман, Н.Н. Московская флора, или описание высших растений и ботанико-географический обзор Московской губернии: 2-е изд. испр. и доп., под. ред. П.Ф. Маевского / Н.Н. Кауфман. - М.: Гербек, 1889. - 760 с.
4. Красная книга города Москвы / Департамент природопользования и охраны окружающей среды Правительства Москвы; Московский комитет по науке и технологиям; Экологический фонд развития городской среды «Экогород». Отв. ред. Б.Л.Самойлов, Г.В.Морозова. - М.: АБФ, 2001.- 624 с.
5. Маевский, П.Ф. Флора Средней полосы Европейской части России, 10-е изд. / П.Ф. Маевский. - М.: ТНИ КМК, 2006. - 600 с.
ДЕНДРОХРОНОЛОГИЧЕСКИЙ МЕТОД ОТБОРА ДЕРЕВЬЕВ
для дальнейшего микроклонального размножения их с учетом продуктивности и устойчивости видов
О.В. ЧЕРНЫШЕНКО, зав. каф. ботаники и физиологии растений МГУЛ, д-р биол. наук, Д.Е. РУМЯНЦЕВ, доц. каф. ботаники и физиологии растений МГУЛ, канд. биол. наук
Создание новых высокопродуктивных лесных насаждений является актуальной задачей лесного хозяйства (фото 1, 2, 3). Методы биотехнологии позволяют размножать виды с повышенной устойчивостью к биотическим и абиотическим факторам, повышенной продуктивностью, обладающими уникальными свойствами.
Высшие растения размножаются двумя способами: половым (семенами) и вегетативным. Для лесных видов основным способом размножения является семенной. За один вегетационный период из семян можно вырастить большое количество посадочного материала.
tchernychenko@mgul.ac.ru, landgraph@list.ru
Однако для деревьев характерен ювенильный период, первый урожай может быть в возрасте 20-40 лет и позже, не каждый год бывает урожайным. В результате полового процесса в потомстве происходит расщепление признаков, и за счет его генетической неоднородности могут быть потеряны ценные генетические признаки. Для лесохозяйственного производства является актуальным размножение древесных растений в возрасте выше 20 лет, когда можно оценить их хозяйственные признаки. Современные методы размножения растений позволяют получать растения, генетически идентичные исходному материалу.
88
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 7/2012
Биологические аспекты применения наноматериалов и нанотехнологий в лесном хозяйстве
Фото 1. Высокопродуктивные лесные культуры дуба красного в провинции Шампань, Франция
Фото 2. Лесные плантации тополя в провинции Шампань, Франция
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 7/2012
89
Биологические аспекты применения наноматериалов и нанотехнологий в лесном хозяйстве
Фото 3. Лесные плантации пихты в провинции Шампань, Франция
Сохранить генотип материнского растения можно с помощью вегетативного размножения, однако оно ограничено возрастом деревьев: с помощью черенкования практически невозможно размножать деревья старше 10-15 лет. К тому же традиционные методы вегетативного размножения требуют больших производственных площадей и длительности времени, но не гарантируют получения стандартного здорового посадочного материала.
Современный способ вегетативного размножения, размножение растений с помощью культуры тканей (in vitro), это клональное микроразмножение [1, 2], позволяющее получить растения генетически идентичные исходному экземпляру. Этот метод использует уникальная способность соматических клеток растений тотипотен-тность - полностью реализовывать свой потенциал развития in vitro, и под влиянием гормонов в составе питательной среды давать начало зрелому растительному организму.
Клональное микроразмножение позволяет получить генетически однородный материал. Коэффициент размножения составляет для травянистых растений до 103, для кустарниковых и древесных 104-105, для хвойных 104. Этот метод дает возможность получить вегетативное потомство растений, трудно размножаемых традиционными способами, и одновременно с размножением оздоравли-вать растения. Сохранять и размножать ценный генофонд и уникальные генотипы. Размножать растения, независимо от сезона и климата. Производственные площади сокращаются - в относительно небольшой лаборатории можно выращивать тысячи растений. Появляется возможность проводить обмен пробирочными растениями между научными учреждениями, исключая возможность их заражения карантинными болезнями.
В последнее время были усовершенствованы методы работы с изолированными тканями и клетками древесных растений. Это было связано с трудностями культивирования не только ювенильных, но и взрослых
90
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 7/2012
Биологические аспекты применения наноматериалов и нанотехнологий в лесном хозяйстве
тканей, изолированных с растения. Древесные растения, и особенно хвойные, трудно укореняются, медленно растут и содержат большое количество вторичных веществ, которые в изолированных тканях активизируются и окисляют фенолы растений. Продукты окисления фенолов ингибируют деление и рост клеток, эксплант или гибнет или уменьшается регенерационная способность адвентивных почек, которая с возрастом растения-донора постепенно исчезает. Однако эти проблемы постепенно решаются. Уже насчитывается 2000 видов древесных растений из 40 семейств, которые были размножены in vitro (каштан, дуб, береза, клен, осина, ель, секвойя, лжетсуга, и др.) [3]. С каждым годом количество видов, способных к размножению in vitro, увеличивается.
В клональном микроразмножении используют культуру изолированных меристем для размножения древесных. Активизация развития меристем растения из верхушечных и боковых почек стебля позволяет использовать только меристематические ткани, обладающие генетической стабильностью. Самый первый этап работы - выбор растения-донора. Ответственность этого этапа трудно переоценить, очень важно заранее быть уверенными в том, что растение обладает заданными наследственными свойствами. Лабораторные исследования не дают полноценной информации о закономерностях роста растения в условиях экосистемы, так как там растение находится в среде со множеством меняющихся факторов и в условиях конкуренции с другими растениями. В то же время такую информацию трудно получить и путем прямых опытов в полевых условиях, так как для этого необходимо вести наблюдения в течение всего вегетационного сезона и многократно и последовательно вести наблюдения из года в год. Также трудность в постановке опыта создает невозможность воспроизводить его по желанию экспериментатора. Например, нельзя заранее запланировать развитие засухи или резкое похолодание или воздействие другого экстремального фактора среды. Учитывая данные радиального прироста, можно выбирать деревья для дальнейшего микро-
клонального размножения в возрасте 40-120 лет и старше.
Анализ информации годичных колец древесных растений позволяет достичь поставленных целей. В своей изменчивости годичные кольца регистрируют результаты множества экспериментов, поставленных над растением природой в течение его жизни. Дендрохронологический метод дает широкие возможности для ретроспективного мониторинга продуктивности древесных растений, что представляет интерес для выбора деревьев с исключительными лесохозяйственными свойствами. Дендрохронологическую информацию можно рассматривать как запись результатов серии опытов, проведенных природой над данным генотипом в разных экологических условиях. Такая информация позволяет проанализировать закономерности роста дерева, его устойчивость в естественных условиях. Этот метод позволит выбирать деревья, устойчивые к засухе и морозам, насекомым и болезням, загрязнению атмосферного воздуха и антропогенным нагрузкам, а также солеустойчивые [4,5]. Также возможен отбор с учетом качества древесины. Учитывая экофизиологические аспекты древесно-кольцевой информации, мы можем предложить следующие виды для микроклонального размножения: сосна обыкновенная, сибирская кедровая, кедровая корейская, веймутова, ель европейская, сибирская, аянская, канадская, красная и др., псевдоцугу, дубы черешчатый, красный и др., лиственницы европейская, сибирская, японская, даурская и др., тополя дрожащий, серебристый, черный, канадский и др.
Выбирая деревья с помощью дендрохронологического анализа, можно получить высококачественный посадочный материал любого вида древесных растений с заранее известными свойствами. Во Франции, Германии, Италии, США и других развитых странах клональное микроразмножение используется в коммерческой биоиндустрии, поставляющей такой посадочный материал. Мы надеемся, что технологические разработки в этой области станут использоваться в России для создания высокопродуктивных лесных плантаций.
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 7/2012
91
