CC BY
45
Биологические аспекты применения наноматериалов и нанотехнологий в лесном хозяйстве
Библиографический список
1. Бутенко, Р.Г. Культура изолированных тканей и физиология морфогенеза растений / Р.Г. Бутенко. - М.: Наука, 1964. - 272c.
2. Бутенко, Р.Г. Биология клеток высших растений in vitro и биотехнология на их основе. Учебное пособие / Р.Г. Бутенко. - М.: МГУ, 1999. - 160с.
3. Калашникова, Е.А. Получение посадочного материала древесных, цветочных и травянистых
растений с использованием методов клеточной и лесной инженерии: учеб. пос. / Е.А. Калашникова,
A. Р. Родин. - М.: МГУЛ, 2001. - 73 с.
4. Румянцев, Д.Е. История и методология лесоводс-твенной дендрохронологии / Д.Е. Румянцев. - М.: МГУЛ, 2011. - 109 с.
5. Дендрохронологическая информация в лесоводс-твенных исследованиях: монография: под. ред.
B. А. Липаткина, Д.Е. Румянцева. - М.: МГУЛ, 2007. - 137 с.
НЕКОТОРЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ПРАКТИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ АНАЛИЗА дНК дЛЯ ГЕНЕТИЧЕСКОЙ ИДЕНТИФИКАЦИИ
клонов на лсп сосны обыкновенной
О.К. ШИШКИНА, нач. отдела селекции и генетики ФГУ «Рослесозащита», канд. биол. наук, М.А. ЗАВИСТЯЕВА, асп. каф. селекции, генетики и дендрологии МГУЛ,
А.С. РАБЦУН, асп. каф. селекции, генетики и дендрологии МГУЛ
Леса России занимают площадь около 1/5 лесов планеты и содержат половину мировых запасов хвойных пород. Они играют огромную роль в глобальных процессах регулирования состояния окружающей среды и предотвращении негативных изменений климата. Все это объективно определяет статус нашей страны как многолесной державы. Однако в отличие от других стран леса России в большей своей части расположены в зоне достаточно сурового климата с вечной мерзлотой, с более коротким периодом вегетации, что делает их своеобразными. Они отличаются низкой продуктивностью, медленными темпами смены поколений и длительным и медленно протекающим процессом естественного лесовосстановления. Поэтому леса России более подвержены воздействию неблагоприятных природных и, особенно, техногенных факторов, неуклонно возрастающих с начала ХХ в., а также интенсивных промышленных рубок леса, вызывающих во многих случаях и во многих регионах страны неблагоприятную смену породного состава лесов и заметное обеднение их природного генофонда.
В целях сохранения генетического фонда высокопродуктивных насаждений, получения семян с улучшенными наследственными свойствами в СССР была создана постоянная
лесосеменная база объектов единого генетикоселекционного комплекса (объекты ЕГСК).
К настоящему времени по разным причинам значительное число объектов ЕГСК находится в полупригодном состоянии и нуждается в широкомасштабных работах, необходимых для дальнейшего развития лесного селекционного семеноводства и повышения эффективности его практического использования.
Первым пунктом в этом списке должна значиться генетическая паспортизация объектов ЕГСК. Она позволит дать ясную оценку итогам проведенной ранее объемной работы определить будущие количественные и качественные ее результаты.
Важнейшим элементом ЕГСК постоянной лесосеменной базы лесосеменного района являются лесосеменные плантации (ЛСП) первого и последующих порядков. Плантации, созданные потомством плюсовых деревьев (отбор по фенотипу), относят к ЛСП-1. Плантации второго порядка (ЛСП-2) создают вегетативным потомством плюсовых деревьев, прошедших генетическую оценку (элитные деревья). Полученные на них семена относят к селекционной категории «условно сортовые». Сортовые семена могут быть получены на ЛСП высших порядков после проведения государственного сортоиспытания.
92
ЛЕСНОЙ вестник 7/2012
Биологические аспекты применения наноматериалов и нанотехнологий в лесном хозяйстве
Идентификация клонов в лесном семеноводстве имеет большое значение, поскольку прогнозируемое повышение продуктивности создаваемых лесных насаждений при использовании улучшенных семян составляет 1520 %, а генетический эффект, определяемый по быстроте роста, оценивается в среднем на уровне 8...9 % с колебаниями от 5 до 25 % (Долголиков, Мордась, 1986; Ефимов, 1987); но в результате испытаний потомства этот эффект может быть увеличен (Ефимов, 2000). Поскольку определить генетическую принадлежность клонов по фенотипу и биометрическим показателям невозможно, необходимо применение принципиально новых достаточно достоверных и скоротечных методов.
Применение методов молекулярно-генетических исследований на объектах ЕГСК позволяет наиболее быстро и эффективно решить ряд вопросов, важных с точки зрения селекционно-генетической ценности объектов. Наиболее удобным для этого является один из методов анализа ДНК, именуемый RAPD - анализом (Random Amplified Polymorphic DNA - произвольно амплифицированная полиморфная ДНК). Метод достаточно прост в исполнении и не требует применения дорогостоящих реактивов.
Анализ непосредственно ДНК позволяет гораздо быстрее и с высокой степенью достоверности провести генетическую идентификацию. В качестве образца может использоваться любая часть растения в свежем, замороженном, заспиртованном или сухом виде. Высушенные образцы легко транспортировать и хранить. Анализ одного образца проводится в течение 2-х дней, один комплект оборудования позволяет одновременно проводить анализ 48 образцов.
RAPD-анализ включает выделение ДНК, амплификацию выделенной ДНК, электрофоретическое разделение фрагментов ам-плифицированной ДНК и анализ полученных электрофореграмм.
На основании данных анализа каждому растению присваивается свой паспорт. Плантация, на которой каждое принадлежащее ей растение было идентифицировано, тоже получает паспорт.
К настоящему времени методом RAPD-анализа исследовано пять плантаций, на которых произрастают клоны сосны обыкновенной на территории Куровского ОЛХ Московской области и Андреевского ОЛХ Владимирской области. Следует отметить: несмотря на то, что некоторые из этих плантаций не попадают под современные критерии, по которым производится технология создания ЛСП, необходимо учитывать более раннее время их образования, существенные материальные средства, потраченные на их закладку и уход за ними, а так же величину возраста некоторых насаждений.
Краткие результаты проделанной работы.
Куровское ОЛХ Московской области.
1) Лесосеменная плантация № 33. Кв.61, площадь 6,0 га, схема посадки
5х10 м, год закладки - апрель 1981 г.
Характеристика ЛСП по состоянию на
2009 г.
Число посадочных мест - 1070 шт., количество деревьев на ЛСП - 566 шт. (52,8 %) Из них: привитых - 382 шт. (67,4 %), непривитых - 184 шт. (32,6 %).
Из привитых.
Расположены согласно схеме посадки
- 141 шт. (36,9 %).
Расположены на других посадочных местах - 110 шт. (28,7 %).
Всего рамет идентифицированных клонов - 251 шт. (65,6 %).
Происхождение растений неизвестно, аналогов на ЛСП не имеют (х)- 131 шт. (34,4 %).
Всего представлено 22 клона. Происхождение клонов - плюсовые деревья Московской области.
2) Лесосеменная плантация № 41. Кв.61, площадь 1,0 га, схема посадки
5-10 м, год закладки - 1984.
Характеристика ЛСП по состоянию на
2009 г.
Число посадочных мест - 200 шт. Количество деревьев на ЛСП - 68 шт. (34,0 %). Из них.
Расположены согласно схеме посадки
- 34 шт. (50,0 %).
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 7/2012
93
Биологические аспекты применения наноматериалов и нанотехнологий в лесном хозяйстве
Расположены на других посадочных местах - 33 шт. (48,5 %).
Всего рамет идентифицированных клонов - 67 шт. (98,5 %).
Происхождение растений неизвестно, аналогов на ЛСП не имеют ( х )- 1 шт.
(1,5 %).
Представлено 12 клонов плюсовых деревьев Московской области.
3) Лесосеменная плантация № 47. Кв.63, площадь 10,0 га, схема посадки
8-10 м, год закладки - 2000.
Характеристика ЛСП по состоянию на
2010 г.
Число посадочных мест - 1235. Количество сохранившихся деревьев на ЛСП
- 1155 шт. (сохранность 93,5 %).
Из них.
Расположены согласно схеме посадки
- 1089 шт.(94,2 %).
Расположены на других посадочных местах - 41 шт. (3,5 %).
Всего рамет идентифицированных клонов - 1130 шт. (97,8 %).
Происхождение растений неизвестно, аналогов на ЛСП не имеют (х) - 25 шт.(2,1 %).
Всего представлено 125 клонов.
4) Лесосеменная плантация № 48.
Кв. 55, площадь 8,0 га, схема посадки 8х10 м, год закладки - 2003 г.
Характеристика ЛСП по состоянию на
2009 г.
Число посадочных мест -1180 шт. Количество сохранившихся деревьев на ЛСП
- 873 шт. (73,9 %).
Из них.
Расположены согласно схеме посадки
- 744 шт. (85,2 %).
Расположены на других посадочных местах - 86 шт. (9,8 %).
Всего рамет идентифицированных клонов - 830 шт. (95,0 %).
Происхождение растений неизвестно, аналогов на ЛСП не имеют (х) - 43 шт. (5 %). Всего представлено 85 клонов. Мошокское лесничество, Андреевский лесхоз.
5) Лесосеменная плантация № 1.
Кв. 25, выд. 1.,поле 1, площадь 11,0 га, схема посадки 8Ч8 м. Период закладки - октябрь 2006 г.
Характеристика ЛСП по состоянию на
2009 г.
Число посадочных мест - 1615. Количество сохранившихся деревьев на ЛСП - 907 шт. (сохранность 56,1 %).
Из них.
Расположены согласно схеме посадки - 575 шт.(63,4 %0).
Расположены на других посадочных местах - 148 шт. (16,4 %).
Всего рамет идентифицированных клонов - 723 шт. (79,7 %).
Происхождение растений неизвестно, аналогов на ЛСП не имеют ( х ) - 96 шт.(10,5 %).
Являются раметами неидентифицированного клона (1х, 2х....) - 88 шт. (9,7 %).
Происхождение клонов - плюсовые деревья Владимирской области.
Всего представлено 62 клона.
При тестировании сделан анализ ДНК каждой раметы клонов на плантации в сравнении с исходным плюсовым деревом. Составлены уточненные схемы расположения клонов.
Таким образом, из проделанной работы можно сделать вывод, что анализ ДНК позволяет полностью прояснить схему расположения рамет клонов на ЛСП, выявить все ошибки при посадке и разработать комплекс мероприятий по дальнейшему использованию или реконструкции изучаемых объектов. Так, например, ЛСП № 33 и ЛСП № 41 Ку-ровского ОЛХ Московской области нуждаются в полной реконструкции или переведении в категорию ПЛСУ, а ЛСП № 47, 48 - в частичной. Здесь необходимо удалить неидентифицированные раметы, количество которых менее 5 %, и произвести подсадку на пустых местах. ЛСП № 1 Владимирской области нуждается в значительной реконструкции.
Библиографический список
1. Падутов, В.Е. Методы молекулярно-генетического анализа / В.Е. Падутов, О.Ю. Баранов, Е.В. Воропаев. - Мн.: Юнипол, 2007. - 176 с.
2. Указания по лесному семеноводству в Российской Федерации. - М.: ВНИИЦлесресурс, 2000.
94
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 7/2012
