CC BY
19
УДК 630*232.12:582.475.2
Хвойные бореальной зоны. Том XXXV, № 3-4. С. 29-37 ПИГМЕНТНЫЙ СОСТАВ ХВОИ ПЛЮСОВЫХ ДЕРЕВЬЕВ ЕЛИ ЕВРОПЕЙСКОЙ П. В. Ершов, Н. Н. Бессчетнова, В. П. Бессчетнов
Нижегородская государственная сельскохозяйственная академия Российская Федерация, 603107, г. Нижний Новгород, просп. Гагарина, 97 E-mail: pavel0959@mail.ru, besschetnova1966@mail.ru, lesfak@bk.ru
Исследован пигментный состав однолетней хвои плюсовых деревьев ели европейской, произрастающих в архиве клонов № 3 государственного бюджетного учреждения Нижегородской области «Семеновский спец-семлесхоз». Установлена неоднородность состава плюсовых деревьев по содержанию и соотношению хлоро-филла-a, хлорофилла-b и каротиноидов в фотосинтезирующем аппарате. Указанная неоднородность проявилась на выровненном фоне экологических условий и может рассматриваться, как вызванная спецификой генотипов плюсовых деревьев. Однофакторный дисперсионный анализ подтвердил существенность различий, обнаруженных между плюсовыми деревьями ели европейской, по широкому перечню рассматриваемых характеристик их пигментного состава. Коэффициенты наследуемости, вычисленные по его результатам, достигали больших величин, что свидетельствует о выраженной генотипической обусловленности проявлений многочисленных параметров фотосинтезирующего аппарата. Влияние различий между собственно плюсовыми деревьями ели европейской на формирование общей фенотипической изменчивости пигментного состава хвои преобладает во всех вариантах его изучения. Это установлено двухфакторным дисперсионным анализом. Причиной возникновения различий между клонами одного плюсового дерева преимущественно служит технологическая неоднородность прививок, применяемых при их тиражировании. Заметное расхождение значений этой части дисперсии по разным признакам указывает на их неодинаковую зависимость от внешних факторов. Наследственный характер различий плюсовых деревьев по содержанию и соотношению хлорофилла-a, хлорофилла-b и каротиноидов указывает на их неодинаковую селекционную значимость, что необходимо учитывать при обосновании ассортимента объектов постоянной лесосеменной базы и единого генетико-селекционного комплекса.
Ключевые слова: ель европейская, хвоя, пигментный состав, хлорофилл, каротиноиды, генотипическая обусловленность.
Conifers of the boreal area. Vol. XXXV, No. 3-4, P. 29-37
PIGMENT COMPOSITION OF THE NEEDLES OF THE PLUS TREES OF NORWAY SPRUCE
P. V. Ershov, N. N. Besschetnova, V. P. Besschetnov
Nizhny Novgorod State Agricultural Academy 97, Gagarin Av., Nizhniy Novgorod, 603107, Russian Federation E-mail: pavel0959@mail.ru, besschetnova1966@mail.ru, lesfak@bk.ru
Studied the pigment composition of the needles of the plus trees growing in the clone archive No. 3 in the state budgetary institution of Nizhny Novgorod region "Semenovskiy specialized enterprise for the production offorest seeds". Installed the heterogeneity of the assortment of plus trees on the content and ratio of chlorophyll-a, chlorophyll-b and carotenoids in the photosynthetic apparatus. The indicated heterogeneity manifested in aligned environmental conditions and can be considered as caused by the specific genotypes of plus trees. One-way ANOVA confirmed significant differences detected between plus trees of Norway spruce, on a wide range of considered characteristics of their pigment composition. The coefficients of heritability, calculated according to the results, reached large values. This illustrates the marked genotypic conditionality of the manifestations of numerous parameters of photosynthetic apparatus. The impact of differences between actual plus trees of Norway spruce on the formation of the total phenotypic variability ofpigment composition of needles prevails in all variants of its study. This is set two-factor dispersion analysis. The cause of differences between clones of the same plus tree primarily serves as technological heterogeneity of grafting used in their replication. A noticeable difference between values of this part of the variance on different grounds indicates their unequal dependence on external factors. Hereditary differences plus trees on the content and ratio of chlo-rophyll-a, chlorophyll-b and carotenoids indicates their unequal selection the significance that must be considered when justifying the selection of objects ofpermanent forest seed base and a unified genetic-breeding complex.
Keywords: Norway spruce, needles, pigment composition, chlorophyll, carotenoids, genotypic conditionality.
ВВЕДЕНИЕ
В числе наиболее важных задач, намеченных Государственной программой Российской Федерации «Развитие лесного хозяйства» на 2013-2020 годы, определен поступательный рост и кардинальное улучшение всех ключевых показателей отрасли. В их числе - принципиальное улучшение состояния дел в сфере лесного семеноводства. Программой обозначены рубежи достижения необходимого уровня производства семян основных лесообразующих пород, и прежде всего, наиболее значимых в их числе - хвойных. Видом, имеющим приоритетное значение для лесного сектора экономики Нижегородской области и Российской Федерации в целом, является ель европейская (Picea abies (L.) H. Karst.). Являясь типичным представителем лесов бореальной зоны, в границах ареала она представлена многочисленными экотипа-ми и формами, содержит значительное число особей, отличающихся повышенными хозяйственными качествами и обладающими значительной селекционной ценностью. Её многостороннему изучению посвящены работы отечественных (В. Е. Падутов [9]; Н. Н. Бессчетнова [3]; А. Н. Ташев [11]) и зарубежных (А. Alexandrov [14]; Р. Hietz [18]; V. Gryc [17]; R. G. Radu [28]) исследователей.
Перевод лесного семеноводства на генетико-селекционную основу имеет большое значение для устойчивого развития лесного хозяйства страны (А. П. Царев [12]; Н. Н. Бессчетнова [2; 4; 5]). Проблема последовательного повышения доли семян с улучшенными наследственными свойствами при выращивании посадочного материала и создании лесных культур постоянно находилась в поле зрения ученых-лесоводов (А. П. Царев [12]). Освещение данной проблемы в публикациях зарубежных специалистов свидетельствуют о корректности такого подхода (С. Almqvist [15]; T. Funda [16]; D. Lindgren [25]). Получение в производственных масштабах семян с улучшенной наследственностью на современном этапе сконцентрировано на лесосеменных плантациях первого и второго порядка, плантациях повышенной генетической ценности (В. М. Роне [10]; А. П. Царев [12]; Н. Н. Бессчетнова [3; 5]). Ассортимент плюсовых деревьев, используемых для их создания, выступает определяющим фактором в реализации намеченных программных вопросов (Н. Н. Бессчетнова [2; 4; 5]; А. П. Царев [12]). Их назначение в состав объектов постоянной лесосеменной базы и единого генетико-селекционного комплекса необходимо обосновывать итогами детального и всестороннего анализа признаков и свойств, определяющих хозяйственное значение и потенциал адаптаций (В. М. Роне [10]; А. П. Царев [12]). В этот перечень входят разнообразные характеристики фотосинтезирующего аппарата, включая пигментный состав хвои (В. М. Роне [10]; Бессчетнова [1; 2]; Danicic, 2012), включая его оценки у разных клонов ели (С. Hagg [19]).
Цель исследований - определить степень наследственной обусловленности фенотипических проявлений показателей пигментного состава однолетней хвои плюсовых деревьев ели европейской, использованных при создании объектов постоянной лесосе-
менной базы и единого генетико-селекционного комплекса.
Объектом исследования выступали 34-летние (согласно паспорту архива клонов) плюсовые деревья ели европейской в составе архива клонов № 3 государственного бюджетного учреждения Нижегородской области «Семеновский спецсемлесхоз». Участок занимает площадь 0,4 га в лесном квартале 136, выделе 9; имеет тип лесорастительных условий В2; почва -дерново-подзолистая. На момент учета сохранилось 21 плюсовое дерево, каждое из которых, в соответствии с паспортом указанного архива, представлено 6-12 клонами, полученными путем прививки черенков сердцевиной на камбий.
Материалы и методы. Все учетные растения (ра-меты) каждого из плюсовых деревьев (ортетов) имели одинаковую площадь питания и схемы размещения, получали одинаковый комплекс мер агротехнических и лесоводственных уходов, не различались прочими условиями произрастания. Кроме того, действующий порядок создания и содержания архивов клонов предопределяет выравнивание поверхности участка и почвенных условий при первичном освоении участка. Это исключало предоставление какому-либо из них преимуществ в предоставлении ресурсов роста и развития и обеспечивало соблюдение принципа единственного логического различия. Элиминация дифференцирующего влияния фактора времени, выступающего причиной хронографической изменчивости, обеспечена включением в схему опыта только одно-возрастных растений, одновременной заготовкой с них образцов хвои, единым интервалом сроков проведения анализов. Назначение первичных единиц выборки и порядок формирования выборочных совокупностей осуществлены согласно общим требованиям (К. Е. Никитин [8]; Б. А. Доспехов [6]). Предусмотрена реализация полевого стационарного и лабораторного опытов, по итогам которых сформированы двухфакторные равномерные и пропорциональные иерархические дисперсионные комплексы. В них каждое плюсовое дерево представлено 3 раметами, с каждой из которых срезано по 5 модельных ветвей, послуживших материалом приготовления экстракционных проб. Общее число первичных единиц выборки составило 315. Рабочие методики сформированы с учетом существующих разработок по исследованию фотосинтетических пигментов растений (А. А. Шлык [13]; H. K. Lichtentaller [21; 22]; R. G. Porra [27]; A. R. Wellburn [30]; S. I. Rosenthall [29]; K. Miazek [26]). Выполнен спектрофотометрический анализ, признанный вполне корректным инструментом выявления количественных характеристик и структуры пигментного состава листового аппарата и хвои (А. А. Шлык [13]; H. K. Lichtenthaller [21; 23]; R. G. Porra [27]; A. R. Wellburn [30]). Камеральный этап опыта проведен в межкафедральной аналитической лаборатории Нижегородской ГСХА. Использовали спектрофотометр «Grating 722», вытяжки пигментов в 96 % этаноле при длинах волн, соответствующих максимумам поглощения: хлорофилла-а (663 Нм), хлорофилла-й (645 Нм), каротиноидов (440 Нм). Учитывали, что максимум поглощения может смещаться в зависимо-
сти от растворителя (А. А. Шлык [13]; Третьяков, 1990; H. K. Lichtenthaller [21]; A. R. Wellburn [30]). Концентрации пигментов вычисляли по уравнениям Ветштейна и Хольма для 100 % ацетона и для 96 % этанола (Третьяков, 1990; A. R. Wellburn [30]). Первичной единицей выборки выступала экстракционная навеска из объединенного образца хвои каждого учетного растения (раметы). Выделение биологических образцов проведено по периферии среднего яруса хорошо освещенного участка кроны.
Тестировали содержание хлорофилла-а, хлоро-филла-й, их суммарное количество и концентрацию каротиноидов, а также отношение содержания хлоро-филла-а, к содержанию хлорофилла-й, отношение различных форм и суммарного содержания хлорофилла к содержанию каротиноидов, их долю в общем пигментном составе (Н. Н. Бессчетнова [1-5]). Применение подобных многопараметрических схем анализа пигментного состава фотосинтезирующего аппарата растений подтвердило свою эффективность (H. K. Lichtentaller [22; 24]; J. L. J. Houpis [20]; S. I. Ro-senthall [29]). В соответствии с вышеизложенным был сформирован аналитический комплекс из 12 признаков, которым присвоены номерные индексы: признак 1 - содержание хлорофилла-а; признак 2 - содержание хлорофилла-й; признак 3 - суммарное содержание хлорофилла-а и хлорофилла-й; признак 4 - содержание каротиноидов; признак 5 - отношение содержания хлорофилла-а к содержанию хлорофилла-й; признак 6 - отношение содержания хлорофилла-а к содержанию каротиноидов; признак 7 - отношение содержания хлорофилла-й к содержанию каротиноидов; признак 8 - доля содержания хлорофилла-а; признак 9 -доля содержания хлорофилла-й; признак 10 - доля содержания каротиноидов; признак 11 - отношение
содержания каротиноидов к суммарному содержанию хлорофилла-a и хлорофилла-b; признак 12 - общее суммарное содержание пигментов. Параллельно по каждой навеске определено содержание сухого вещества, что обеспечило пересчет абсолютных оценок содержания фотосинтетических пигментов в их универсальные удельные показатели, выраженные количественно в мг/г. Статистический анализ фактических данных выполнен в электронных таблицах Excell по общепринятым схемам (К. Е. Никитин [8]; Б. А. Доспехов [6]). Масштаб дисперсии признаков оценивали по шкале С. А. Мамаева [7]).
Результаты и обсуждение. Анализ вегетативных потомств плюсовых деревьев ели европейской в архиве клонов № 3 вскрыл заметные различия между ними по всем анализируемым показателям пигментного состава 1-летней хвои (табл. 1-3).
Материалы табл. 1 свидетельствуют о том, что максимальное количество хлорофилла-а обнаружено у клонов К-120 (2,76±0,10 мг/г), К-98 (2,55±0,31 мг/г), К-116 (3,10±0,03 мг/г), К-102 (2,55±0,05 мг/г), К-54 (2,76±0,10 мг/г). Клоны К-123 (1,88±0,03 мг/г), К-100 (1,90±0,05 мг/г), К-101 (1,88±0,07 мг/г), К-119 (1,78±0,01 мг/г) характеризовались минимумом его содержания в хвое. Остальные объекты в той или иной степени близки к обобщенному среднему показателю (оценка варианта «Total» 2,24±0,02 мг/г). Наибольшее среднее значение этого признака (клон К-116) превосходит соответствующее наименьшее значение (клон К-119) в 1,69 раза, а его абсолютный максимум превосходит абсолютный минимум 2,49 раза.
Аналогичная тенденция прослеживается в распределении значений содержания хлорофилла-b в 1-летней хвое того же состава клонов (см. табл. 2).
Таблица 1
Описательные статистики содержания хлорофилла-а
Клон Среднее СКО max min Alim ±m Cv, % t P, %
К-120 2,76 0,40 3,37 2,09 1,28 0,10 14,40 26,89 3,72
К-98 2,55 0,20 2,93 2,24 0,69 0,05 7,90 49,04 2,04
К-116 3,01 0,12 3,13 2,71 0,41 0,03 4,07 95,14 1,05
К-118 2,07 0,48 2,48 1,37 1,11 0,12 23,09 16,77 5,96
К-123 1,88 0,13 2,06 1,60 0,47 0,03 6,89 56,18 1,78
К-122 2,22 0,14 2,48 2,04 0,44 0,03 6,08 63,69 1,57
К-100 1,90 0,21 2,24 1,66 0,58 0,05 10,79 35,89 2,79
К-101 1,88 0,25 2,29 1,57 0,72 0,07 13,49 28,71 3,48
К-102 2,55 0,20 2,81 2,24 0,57 0,05 7,72 50,16 1,99
К-53 2,29 0,45 2,96 1,68 1,28 0,12 19,72 19,64 5,09
К-57 2,24 0,44 2,86 1,69 1,17 0,11 19,69 19,67 5,08
К-54 1,96 0,28 2,29 1,47 0,82 0,07 14,21 27,26 3,67
К-55 2,63 0,42 3,42 2,03 1,39 0,11 15,89 24,37 4,10
К-60 2,29 0,09 2,45 2,12 0,33 0,02 4,11 94,30 1,06
К-52 1,91 0,06 2,03 1,79 0,24 0,02 3,32 116,75 0,86
К-59 2,50 0,24 2,86 2,10 0,76 0,06 9,51 40,74 2,45
К-58 2,07 0,09 2,21 1,95 0,27 0,02 4,17 92,77 1,08
К-56 2,32 0,25 2,82 2,02 0,79 0,06 10,80 35,85 2,79
К-119 1,78 0,04 1,88 1,72 0,16 0,01 2,31 167,45 0,60
К-96 2,22 0,17 2,51 2,01 0,50 0,05 7,86 49,25 2,03
К-99 2,03 0,28 2,50 1,56 0,94 0,07 14,00 27,67 3,61
Total 2,24 0,41 3,42 1,37 2,05 0,02 18,47 96,07 1,04
Таблица 2
Описательные статистики содержания хлорофилла-й
Клон Среднее СКО max min Aim ±m Cv, % t P, %
К-120 0,59 0,05 0,65 0,47 0,18 0,01 7,93 48,86 2,05
К-98 0,41 0,06 0,51 0,33 0,18 0,02 14,56 26,60 3,76
К-116 0,46 0,02 0,50 0,42 0,08 0,01 5,21 74,31 1,35
К-118 0,33 0,08 0,46 0,20 0,26 0,02 23,12 16,75 5,97
К-123 0,31 0,03 0,36 0,27 0,09 0,01 9,02 42,93 2,33
К-122 0,34 0,02 0,37 0,30 0,07 0,01 5,81 66,72 1,50
К-100 0,29 0,03 0,35 0,25 0,10 0,01 11,68 33,17 3,01
К-101 0,42 0,10 0,56 0,29 0,27 0,03 23,54 16,45 6,08
К-102 0,39 0,05 0,47 0,34 0,14 0,01 13,48 28,74 3,48
К-53 0,38 0,08 0,48 0,26 0,22 0,02 20,41 18,98 5,27
К-57 0,36 0,10 0,51 0,26 0,26 0,03 27,56 14,05 7,12
К-54 0,30 0,03 0,35 0,26 0,09 0,01 8,84 43,82 2,28
К-55 0,48 0,07 0,62 0,40 0,21 0,02 14,19 27,28 3,67
К-60 0,37 0,02 0,40 0,33 0,07 0,00 4,91 78,90 1,27
К-52 0,29 0,02 0,33 0,25 0,08 0,01 7,00 55,35 1,81
К-59 0,41 0,04 0,50 0,35 0,14 0,01 10,77 35,97 2,78
К-58 0,34 0,02 0,39 0,30 0,09 0,01 7,06 54,86 1,82
К-56 0,38 0,06 0,47 0,32 0,15 0,01 14,80 26,18 3,82
К-119 0,29 0,04 0,42 0,26 0,16 0,01 14,17 27,33 3,66
К-96 0,34 0,04 0,42 0,30 0,12 0,01 10,78 35,94 2,78
К-99 0,32 0,04 0,40 0,25 0,15 0,01 12,91 30,00 3,33
Total 0,37 0,09 0,65 0,20 0,45 0,00 23,82 74,52 1,34
Таблица 3 Описательные статистики содержания каротиноидов
Клон Среднее СКО max min Aim ±m Cv, % t P, %
К-120 0,34 0,04 0,42 0,28 0,13 0,01 11,47 33,77 2,96
К-98 0,44 0,05 0,54 0,38 0,16 0,01 10,85 35,70 2,80
К-116 0,51 0,03 0,53 0,44 0,09 0,01 5,85 66,18 1,51
К-118 0,38 0,07 0,46 0,22 0,25 0,02 19,63 19,73 5,07
К-123 0,38 0,03 0,44 0,32 0,12 0,01 8,70 44,52 2,25
К-122 0,40 0,04 0,46 0,35 0,11 0,01 9,06 42,77 2,34
К-100 0,36 0,03 0,39 0,30 0,09 0,01 8,28 46,76 2,14
К-101 0,39 0,06 0,47 0,30 0,17 0,02 16,73 23,14 4,32
К-102 0,48 0,04 0,54 0,42 0,12 0,01 9,06 42,74 2,34
К-53 0,42 0,07 0,52 0,35 0,17 0,02 16,68 23,22 4,31
К-57 0,40 0,05 0,49 0,33 0,16 0,01 13,58 28,52 3,51
К-54 0,36 0,03 0,41 0,31 0,10 0,01 8,42 45,99 2,17
К-55 0,50 0,07 0,58 0,41 0,17 0,02 13,04 29,70 3,37
К-60 0,42 0,02 0,48 0,40 0,08 0,01 5,78 67,02 1,49
К-52 0,41 0,02 0,46 0,37 0,09 0,01 5,29 73,20 1,37
К-59 0,43 0,03 0,48 0,36 0,12 0,01 8,14 47,56 2,10
К-58 0,40 0,02 0,44 0,34 0,09 0,01 5,78 66,95 1,49
К-56 0,42 0,04 0,51 0,37 0,15 0,01 9,75 39,71 2,52
К-119 0,36 0,02 0,38 0,31 0,08 0,01 5,36 72,25 1,38
К-96 0,40 0,04 0,50 0,35 0,14 0,01 9,55 40,55 2,47
К-99 0,42 0,04 0,54 0,38 0,16 0,01 10,21 37,94 2,64
Total 0,41 0,06 0,58 0,22 0,36 0,003 14,86 119,43 0,84
Примечание. В табл. 1-3 введены сокращенные обозначения показателей: СКО - среднеквадратическое отклонение; max - максимальное значение анализируемого показателя; min - минимальное значение анализируемого показателя; Дцш -размах изменчивости или диапазон значений анализируемого показателя; ±m - ошибка репрезентативности выборочного среднего (абсолютная ошибка); Cv, % - коэффициент изменчивости значений анализируемого показателя; t - критерий Стьюдента; P - точность опыта или относительная ошибка.
В отношении каротиноидов (см. табл. 3) удается выделить клоны с их повышенным содержанием: К-116 (0,51±0,01 мг/г), К-102 (0,48±0,01 мг/г), К-55 (0,50±0,02 мг/г). Наименьшие оценки зафиксированы у клонов К-120 (0,34±0,01 мг/г), К-100 (0,36±0,01
мг/г), К-57 (0,36±0,04 мг/г), К-54 (0,36±0,01 мг/г), К-119 (0,36±0,01 мг/г). Средний уровень значений у обобщенного варианта «Total» составил 0,41±0,004 мг/г. К нему в той или иной мере приближаются характеристики оставшихся образцов. Несложно заметить,
что наибольшая оценка среднего по данному признаку превосходит соответствующую минимальную величину в 1,49 раза, а абсолютный максимум превосходит абсолютный минимум в 2,67 раза. Указанная неоднородность проявилась на выровненном фоне экологических условий и может рассматриваться, как вызванная внутренними различиями между плюсовыми деревьями - спецификой их генотипов.
Полученный материал статистически достоверен (см. табл. 1-3), о чем свидетельствуют опытные критерии Стьюдента, заметно превосходящие принятый для заданного условиями опыта числа степеней свободы минимальный порог (05 = 2,131). Достигнутая точность опытных данных соответствует установленному 5-процентному уровню: расчетные величины относительной ошибки не превышают его. Исключение составили оценки содержания хлорофилла-а у клона К-4 (Р = 5,96 %), хлорофилла-й у клона К-11 (Р = 7,12 %), каротиноидов у клона К-4 (Р = 5,07 %).
Существенность отмеченных различий между плюсовыми деревьями ели европейской подтвердил однофакторный дисперсионный анализ, проведенный
по всему набору рассматриваемых характеристик их пигментного состава (табл. 4).
Опытные критерии Фишера (см. табл. 4) превысили минимально допустимый уровень как на 5-процентном, так и на 1-процентном уровне значимости, что в определенной мере обусловлено достаточным числом первичных единиц выборки, введенных в дисперсионный комплекс. Доля влияния организованных факторов, что рассматривается как коэффициент наследуемости в широком смысле, по всем анализируемым показателям достоверна и достаточно велика. В расчетах по алгоритму Плохинского для содержания хлорофилла-а она составила 60,36±2,70 % а для хлорофилла-й - 66,32±2,29 %. Наибольший результат (68,21±2,16 %) отмечен по отношению содержания хлорофилла-й к содержанию каротиноидов. Вычисления по алгоритму Снедекора дали вполне сопоставимые результаты.
Двухфакторный дисперсионный анализ позволил вскрыть структуру формирования общей фенотипиче-ской дисперсии характеристик пигментного состава плюсовых деревьев ели европейской (табл. 5).
Таблица 4
Существенность различий пигментного состава хвои плюсовых деревьев
Признаки Критерий Фишера Доля влияния фактора Критерии различий
по Плохинскому по Снедекору
оп р05/01 к2 ±^2 к2 ±^2 НРС05 ^05
Признак 1 22,38 1,95/2,55 0,6036 0,0270 0,5814 0,0285 0,190 0,343
Признак 2 28,95 1,95/2,55 0,6632 0,0229 0,6448 0,0242 0,037 0,068
Признак 3 22,67 1,95/2,55 0,6066 0,0268 0,5846 0,0283 0,114 0,205
Признак 4 15,37 1,95/2,55 0,5111 0,0333 0,4828 0,0352 0,031 0,056
Признак 5 11,71 1,95/2,55 0,4435 0,0379 0,4104 0,0401 0,163 0,293
Признак 6 26,24 1,95/2,55 0,6409 0,0244 0,6212 0,0258 0,373 0,672
Признак 7 31,54 1,95/2,55 0,6821 0,0216 0,6649 0,0228 0,221 0,398
Признак 8 10,42 1,95/2,55 0,4148 0,0398 0,3796 0,0422 0,015 0,028
Признак 9 10,42 1,95/2,55 0,4148 0,0398 0,3796 0,0422 0,015 0,028
Признак 10 20,52 1,95/2,55 0,5827 0,0284 0,5592 0,0300 0,007 0,013
Признак 11 18,76 1,95/2,55 0,5607 0,0299 0,5358 0,0316 0,009 0,017
Признак 12 25,44 1,95/2,55 0,6338 0,0249 0,6136 0,0263 0,279 0,504
Примечание. Роп - опытное значение критерия Фишера; ^05/01 - табличное значение критерия Фишера на 5-процентном и 1-процентном уровне значимости; к2 - доля влияния организованного фактора; - ошибка доли влияния организованного фактора; НСР05 - наименьшая существенная разность на 5-процентном уровне значимости; Б05 - критерий Тьюки на 5-процентном уровне значимости.
Таблица 5
Результаты двухфакторного дисперсионного анализа пигментного состава
Индекс признака Источник дисперсии, фактор Критерий Фишера (Р) Доля влияния фактора (И2 ± 8Ь2)
по Плохинскому по Снедекору
р оп р05/01 к2 ±^к2 к2 ±?к2
Признак 1 ортеты (А) 3,72 1,82/2,35 0,6036 0,0315 0,5260 0,0376
раметы (В) 36,93 1,45/1,69 0,3410 0,1098 0,4161 0,0973
остаток (7) - - 0,0554 0,9446 0,0579 0,9421
Признак 2 ортеты (А) 5,49 1,82/2,35 0,6632 0,0267 0,5979 0,0319
раметы (В) 18,29 1,45/1,69 0,2536 0,1244 0,3119 0,1147
остаток (7) - - 0,0832 0,9168 0,0902 0,9098
Признак 3 ортеты (А) 3,63 1,82/2,35 0,6066 0,0312 0,5268 0,0376
раметы (В) 49,72 1,45/1,69 0,3510 0,1082 0,4292 0,0951
остаток (7) - - 0,0424 0,9576 0,0440 0,9560
Признак 4 ортеты (А) 2,87 1,82/2,35 0,5111 0,0388 0,4382 0,0446
раметы (В) 19,49 1,45/1,69 0,3738 0,1044 0,4422 0,0930
остаток (7) - - 0,1151 0,8849 0,1196 0,8804
ортеты (А) 3,81 1,82/2,35 0,4435 0,0442 0,3932 0,0482
Окончание табл. 5
Индекс признака Источник дисперсии, фактор Критерий Фишера (Р) Доля влияния фактора (к2±5к2)
по Плохинскому по Снедекору
1 оп р05/01 к2 к2
Признак 5 раметы (В) 4,69 1,45/1,69 0,2441 0,1260 0,2577 0,1237
остаток (Ъ) - - 0,3124 0,6876 0,3492 0,6508
Признак 6 ортеты (А) 5,25 1,82/2,35 0,6409 0,0285 0,5769 0,0336
раметы (В) 14,98 1,45/1,69 0,2564 0,1239 0,3116 0,1147
остаток (Ъ) - - 0,1027 0,8973 0,1115 0,8885
Признак 7 ортеты (А) 9,01 1,82/2,35 0,6821 0,0252 0,6389 0,0287
раметы (В) 6,01 1,45/1,69 0,1590 0,1402 0,1807 0,1365
остаток (Ъ) - - 0,1588 0,8412 0,1804 0,8196
Признак 8 ортеты (А) 3,42 1,82/2,35 0,4148 0,0464 0,3641 0,0505
раметы (В) 4,62 1,45/1,69 0,2545 0,1243 0,2669 0,1222
остаток (Ъ) - - 0,3307 0,6693 0,3690 0,6310
Признак 9 ортеты (А) 3,42 1,82/2,35 0,4148 0,0464 0,3641 0,0505
раметы (В) 4,62 1,45/1,69 0,2545 0,1243 0,2669 0,1222
остаток (Ъ) 0,3307 0,6693 0,3690 0,6310
Признак 10 ортеты (А) 4,98 1,82/2,35 0,5827 0,0331 0,5252 0,0377
раметы (В) 8,59 1,45/1,69 0,2457 0,1257 0,2863 0,1190
остаток (Ъ) - - 0,1716 0,8284 0,1885 0,8115
Признак 11 ортеты (А) 4,67 1,82/2,35 0,5607 0,0349 0,5034 0,0394
раметы (В) 8,10 1,45/1,69 0,2523 0,1246 0,2913 0,1181
остаток (Ъ) - - 0,1870 0,8130 0,2053 0,7947
Признак 12 ортеты (А) 4,17 1,82/2,35 0,6338 0,0291 0,5571 0,0351
раметы (В) 40,85 1,45/1,69 0,3193 0,1134 0,3935 0,1011
остаток (Ъ) - - 0,0469 0,9531 0,0494 0,9506
Примечания. 1. Обозначения факторов влияния: А - организованный фактор высшей иерархии - различия между плюсовыми деревьями (ортетами), представленными клоновыми репродукциями (раметами); В - организованный фактор низшей иерархии - различия между учетными деревьями (раметами) одного плюсового дерева (ортета); Ъ - неорганизованный фактор или остаточная дисперсия, соответствующая внутригрупповой (случайной) изменчивости. 2. Обозначения показателей: Роп - эмпирическое значение критерия Фишера, полученное в опыте расчетным путем; ^05/01 - критические значения критерия Фишера на 5-процентном и 1-процентном уровнях значимости; к2 - сила влияния фактора; ±як2 - ошибка показателя силы влияния фактора.
Отчетливо заметно (см. табл. 5), что влияние различий между ортетами (собственно плюсовыми деревьями) преобладает во всех вариантах опыта. На долю неизбежных различий между раметами (клонами одного плюсового дерева) приходится от 15,90±14,02 % (отношение содержания хлорофилла-й к содержанию каротиноидов) до 37,38± 10,44 % (содержание каротиноидов). Причиной возникновения такой дисперсии, как нами отмечалось ранее (Н. Н. Бессчетнова [2; 4]), преимущественно служит технологическая неоднородность применяемых при клонировании плюсовых деревьев прививок и специфика реакции подвойно-привойных комбинаций. На долю остаточной дисперсии, преимущественно связанной с пестротой фоновых различий экологических условий, приходится от 4,24 % (суммарное содержание хлорофил-ла-а и хлорофилла-й) до 33,07 % (оценки доли содержания хлорофилла-а и хлорофилла-й) фенотипиче-ских различий. Столь заметное расхождение значений по разным признакам указывает на их неодинаковую зависимость от внешних факторов.
ВЫВОДЫ
1. Плюсовые деревья ели европейской, представленные своими вегетативными потомствами в архиве клонов № 3, заметно различались содержанием и соотношением фотосинтезирующих пигментов в однолетней хвое. Указанная неоднородность проявилась
на выровненном фоне экологических условий и может рассматриваться, как вызванная внутренними различиями между плюсовыми деревьями или спецификой их генотипов.
2. Существенность обнаруженных различий между плюсовыми деревьями ели европейской подтвердил однофакторный дисперсионный анализ, проведенный по достаточному перечню рассматриваемых характеристик их пигментного состава. Коэффициенты наследуемости в широком смысле, вычисленные по его результатам, достигали больших величин, что свидетельствует о выраженной генотипической обусловленности многочисленных параметров фотосин-тезирующего аппарата.
3. Влияние различий между собственно плюсовыми деревьями ели европейской на формирование общей фенотипической изменчивости пигментного состава хвои преобладает во всех вариантах его изучения. Это установлено двухфакторным дисперсионным анализом. Причиной возникновения различий между клонами одного плюсового дерева преимущественно служит технологическая неоднородность прививок, применяемых при их тиражировании. Заметное расхождение значений этой дисперсии по разным признакам указывает на их неодинаковую зависимость от внешних факторов.
4. Наследственный характер различий плюсовых деревьев по содержанию и соотношению хлорофилла-
a, хлорофилла-й и каротиноидов указывает на их неодинаковую селекционную значимость, что необходимо учитывать при обосновании ассортимента объектов постоянной лесосеменной базы и единого гене-тико-селекционного комплекса.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Бессчетнова Н. Н. Специфика клонов плюсовых деревьев сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) по содержанию основных пигментов в хвое // Лесное хозяйство и зеленое строительство в Западной Сибири : материалы III Междунар. интернет-семинара (май 2007 г., Томск). Томск : Изд-во Томск. гос. ун-та, 2007. С. 19-24.
2. Бессчетнова Н. Н., Бессчетнов В. П. Сосна обыкновенная (Pinus sylvestris L. ). Морфометрия и физиология хвои плюсовых деревьев. Н. Новгород : Нижегород. гос. сельскохозяйств. акад., 2014. 368 с.
3. Бессчетнова Н. Н., Кулькова А. В. Сравнительная оценка представителей рода ель (Picea L.) по содержанию жиров в тканях годичных побегов // Научные и инновационные разработки молодых ученых аграриев : сб. тр. молодых ученых ФГБОУ ВПО «Нижегородская ГСХА» за 2014-2015 гг. Н. Новгород : Нижегород. ГСХА, 2015. С. 53-58.
4. Бессчетнова Н. Н. Сосна обыкновенная (Pinus sylvestris L.). Репродуктивный потенциал плюсовых деревьев. Н. Новгород : Нижегород. ГСХА, 2015. 586 с.
5. Бессчетнова Н. Н. Сосна обыкновенная (Pinus sylvestris L.). Эффективность отбора плюсовых деревьев. Н. Новгород : Нижегород. гос. сельскохо-зяйств. акад., 2016. 464 с.
6. Доспехов Б. А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). 5-е изд., доп. и перераб. М. : Колос, 1985. 416 с.
7. Мамаев С. А. О проблемах и методах внутривидовой систематики древесных растений. II. Амплитуда изменчивости // Закономерности формообразования и дифференциации вида у древесных растений : тр. Ин-та экологии растений и животных. Свердловск, 1969. С. 3-38.
8. Никитин К. Е., Швиденко А. З. Методы и техника обработки лесоводственной информации. М. : Лесная пром-ть, 1978. 272 с.
9. Изменчивость гаплотипов цитоплазматической ДНК ели европейской в географических культурах /
B. Е. Падутов, А. И. Сидор, Д. И. Каган и др. // Сибирский лесной журнал. 2014. № 4. С. 64-68.
10. Роне В. М. Межсемейный и клоновый отбор ели обыкновенной // Генетические исследования древесных в Латвийской ССР. Рига : Зинатне, 1975.
C. 34-44.
11. Ташев А. Н., Седельникова Т. С., Пименов А. В. Число хромосом и хромосомные перестройки у ели обыкновенной Picea abies (L.) H. Karst. в лесах Рило-Родопского горного массива в Болгарии // Сибирский лесной журнал. 2015. № 5. С. 77-86.
12. Царев А. П. Программы лесной селекции (в России и за рубежом) : монография. М. : МГУЛ, 2013. 164 с.
13. Шлык А. А. Определение хлорофиллов и каро-тиноидов в экстрактах зеленых листьев // Биологические методы в физиологи растений. М. : Наука, 1971. С. 154-170.
14. Alexandrov A. Structure of the populations and growth of the progeny of representative populations of Picea abies (L.) Karsten in the Rila Mountain // Forest Science. 2006. Vol. 55, Iss. 60. P. 190-191.
15. Almqvist C. Possibilities to Use GA4/7 for Flower Stimulation in Seed Orchards in Sweden and the Rest of EU // Seed Orchards and Breeding Theory Conference (21-25 May, 2012, Antalya, Turkey). Proceedings. Is-parta-Turkey : Forestry Faculty of Suleyman Demirel University, 2012. P. 45-45.
16. Funda, T. Parental Reproductive Investment and Success in Conifer Seed Orchards / T. Funda, Y. A. El-Kassaby // Seed Orchards and Breeding Theory Conference: 21-25 May, 2012 - Antalya, Turkey. Proceedings. -Isparta-Turkey: Forestry Faculty of Suleyman Demirel University, 2012. P. 35-39.
17. Gryc V., Vavrcik H., Horn K. Density of juvenile and mature wood of selected coniferous species // Journal of Forest Science. 2011. Vol. 57, Iss. 3. P. 123-130.
18. Hietz P., Rosner S., Sorz J., Mayr S. Comparison of methods to quantify loss of hydraulic conductivity in Norway spruce // Annals of Forest Science. 2008. Vol. 65, №. 1, Article Number 502. P. 502р1-502р7. DOI: 10.1051/forest/2008023.
19. Hagg C., Stober F., Lichtenthaler H. K. Pigment content, chlorophyll fluorescence and photosynthetic activity of spruce clones under normal and limited mineral nutrition // Photosynthetica. 1992. Vol. 27, Iss. 3. P. 385400.
20. Chlorophyll and carotenoid concentrations in two varieties of Pinus ponderosa seedlings subjected to long-term elevated carbon dioxide / J. L. J. Houpis, K. A. Surano, S. Cowles, J. H. Shinn // Tree Physiology. 1988. Vol. 4 (2). P. 187-193.
21. Lichtentaller H. K., Wellburn A. R. Determinations of total carotenoids and chlorophylls a and b of leaf extracts in different solvents // Biochemical Society Transactions. 1983. Vol. 11. №. 6. P. 591-592.
22. Lichtentaller H. K. Chlorophyll a and carotenoids: pigments of photosynthetic biomembranes // Methods in Enzymology. Vol. 148: Plant Cell Membranes. 1987. P. 350-382.
23. Lichtenthaller H. K. Chlorophylls and Carotenoids: Measurement and Characterization by UV-VIS Spectroscopy / Contributed by Hartmut K. Lichtenthaler and Claus Buschmann // Current Protocols in Food Analytical Chemistry. 2001. UNIT F4.3. Р. F4.3.1-F4.3.8.
24. Lichtenthaller H. K. Biosynthesis and Accumulation of Isoprenoid Carotenoids and Chloro-phylls and Emission of Isoprene by Leaf Chloroplasts // Bulletin of the Georgian National Academy of sciences. 2009. Vol. 3, No. 3, 2009. P. 81-94.
25. Lindgren D. Seed orchards and supporting breeding // Forest Tree Breeding. Conference 2 (August 25-29, 2014, Prague, Czech Republic). Book of Abstracts. Prague: Czech University of Life Sciences Prague, Faculty of Forestry and Wood Sciences, 2014. P. 3-3.
26. Miazek K., Ledakowicz S. Chlorophyll extraction from leaves, needles and microalgae: A kinetic approach // International Journal of Agricultural and Biological Engineering. 2013. Vol. 6, No. 2. P. 107-115.
27. Porra R. G., Thomson W. A., Kriedemann P. E. Determination of accurate extinction coefficients and simultaneous equations for assaying chlorophylls a and b extracted with four different solvents: verification of the concentration of chlorophyll standards by atomic absorption spectroscopy // Biochimica et Biophysica Acta. 1989. Vol. 975. P. 384-394.
28. Genetic diversity of Norway spruce [Picea abies (L.) Karst.] in Romanian Carpathians / R. G. Radu, L. A. Curtu, G. Sparchez, N. §olletea // Annals of Forest Research. 2014. Vol. 57, Iss. 1. P. 19-29. DOI: 10 15287/art2014.178.
29. Rosenthall S. I., Camm E. L. Photosynthetic decline and pigment loss during autumn foliar senescence in western larch (Larix occidentalis) // Tree Physiology. Victoria, Canada: Heron Publishing. 1997. Vol. 17 (12). P. 767-775.
30. Wellburn A. R. The spectral determination of chlorophylls a and b, as well as total carotenoids, using various solvents with spectrophotometers of different resolution // Journal of plant physiology. 1994. Vol. 144 (3). P. 307-313.
REFERENCES
1. Besschetnova N. N. Spetsifika klonov plyusovykh derev'yev sosny obyknovennoy (Pinus sylvestris L.) po soderzhaniyu osnovnykh pigmentov v khvoye // Lesnoye khozyaystvo i zelenoye stroitel'stvo v Zapadnoy Sibiri : materialy III Mezhdunar. internet-seminara (may 2007 g., Tomsk). Tomsk : Izd-vo Tomsk. gos. un-ta, 2007. S. 19-24.
2. Besschetnova N. N., Besschetnov V. P. Sosna obyknovennaya (Pinus sylvestris L.). Morfometriya i fizio-logiya khvoi plyusovykh derev'yev. N. Novgorod : Nizhegorod. gos. sel'skokhozyaystv. akad., 2014. 368 s.
3. Besschetnova N. N., Kul'kova A. V. Sravnitel'naya otsenka predstaviteley roda el' (Picea L.) po so-derzhaniyu zhirov v tkanyakh godichnykh pobegov // Nauchnyye i innovatsionnyye razrabotki molodykh uchenykh agrariyev : sb. tr. molodykh uchenykh FGBOU VPO "Nizhegorodskaya GSKHA" za 2014-2015 gg. N. Novgorod : Nizhegorod. GSKHA, 2015. S. 53-58.
4. Besschetnova N. N. Sosna obyknovennaya (Pinus sylvestris L.). Reproduktivnyy potentsial plyusovykh derev'yev. N. Novgorod : Nizhegorod. GSKHA, 2015. 586 s.
5. Besschetnova N. N. Sosna obyknovennaya (Pinus sylvestris L.). Effektivnost' otbora plyusovykh derev'ev. N. Novgorod : Nizhegorod. gos. sel'skokhozyaystv. akad., 2016. 464 s.
6. Dospekhov B. A. Metodika polevogo opyta (s os-novami statisticheskoy obrabotki rezul'tatov issledo-vaniy). 5-e izd., dop. i pererab. M. : Kolos, 1985. 416 s.
7. Mamayev S. A. O problemakh i metodakh vnutri-vidovoy sistematiki drevesnykh rasteniy. II. Amplituda izmenchivosti // Zakonomernosti formoobrazovaniya i differentsiatsii vida u drevesnykh rasteniy : tr. In-ta ekologii rasteniy i zhivotnykh. Sverdlovsk, 1969. S. 3-38.
8. Nikitin K. E., Shvidenko A. Z. Metody i tekhnika obrabotki lesovodstvennoy informatsii. M. : Lesnaya prom-t', 1978. 272 s.
9. Izmenchivost' gaplotipov tsitoplazmaticheskoy DNK eli evropeyskoy v geograficheskikh kul'turakh / V. E. Padutov, A. I. Sidor, D. I. Kagan i dr. // Sibirskiy lesnoy zhurnal. 2014. № 4. S. 64-68.
10. Rone V. M. Mezhsemeynyy i klonovyy otbor eli obyknovennoy // Geneticheskiye issledovaniya drevesnykh v Latviyskoy SSR. Riga : Zinatne, 1975. S. 34-44.
11. Tashev A. N., Sedel'nikova T. S., Pimenov A. V. Chislo khromosom i khromosomnyye perestroyki u eli obyknovennoy Picea abies (L.) H. Karst. v lesakh Rilo-Rodopskogo gornogo massiva v Bolgarii // Sibirskiy lesnoy zhurnal. 2015. № 5. S. 77-86.
12. Tsarev A. P. Programmy lesnoy selektsii (v Rossii i za rubezhom) : monografiya. M. : MGUL, 2013. 164 s.
13. Shlyk A. A. Opredeleniye khlorofillov i karotinoidov v ekstraktakh zelenykh list'yev // Biologicheskiye metody v fiziologi rasteniy. M. : Nauka, 1971. S. 154-170.
14. Alexandrov A. Structure of the populations and growth of the progeny of representative populations of Picea abies (L.) Karsten in the Rila Mountain // Forest Science. 2006. Vol. 55, Iss. 60. P. 190-191.
15. Almqvist C. Possibilities to Use GA4/7 for Flower Stimulation in Seed Orchards in Sweden and the Rest of EU // Seed Orchards and Breeding Theory Conference (21-25 May, 2012, Antalya, Turkey). Proceedings. Isparta-Turkey : Forestry Faculty of Suleyman Demirel University, 2012. P. 45-45.
16. Funda, T. Parental Reproductive Investment and Success in Conifer Seed Orchards / T. Funda, Y. A. El-Kassaby // Seed Orchards and Breeding Theory Conference: 21-25 May, 2012 - Antalya, Turkey. Proceedings. Isparta-Turkey: Forestry Faculty of Suleyman Demirel University, 2012. Pp. 35-39.
17. Gryc V., Vavrcik H., Horn K. Density of juvenile and mature wood of selected coniferous species // Journal of Forest Science. 2011. Vol. 57, Iss. 3. P. 123-130.
18. Hietz P., Rosner S., Sorz J., Mayr S. Comparison of methods to quantify loss of hydraulic conductivity in Norway spruce // Annals of Forest Science. 2008. Vol. 65, No. 1, Article Number 502. P. 502p1-502p7. DOI: 10.1051/forest/2008023.
19. Hagg C., Stober F., Lichtenthaler H. K. Pigment content, chlorophyll fluorescence and photosynthetic activity of spruce clones under normal and limited mineral nutrition // Photosynthetica. 1992. Vol. 27, Iss. 3. P. 385400.
20. Chlorophyll and carotenoid concentrations in two varieties of Pinus ponderosa seedlings subjected to long-term elevated carbon dioxide / J. L. J. Houpis, K. A. Surano, S. Cowles, J. H. Shinn // Tree Physiology. 1988. Vol. 4 (2). P. 187-193.
21. Lichtentaller H. K., Wellburn A. R. Determinations of total carotenoids and chlorophylls a and b of leaf extracts in different solvents // Biochemical Society Transactions. 1983. Vol. 11. No. 6. P. 591-592.
22. Lichtentaller H. K. Chlorophyll a and carotenoids: pigments of photosynthetic biomembranes // Methods in Enzymology. Vol. 148: Plant Cell Membranes. 1987. P. 350-382.
23. Lichtenthaller H. K. Chlorophylls and Carotenoids: Measurement and Characterization by UV-VIS
Spectroscopy / Contributed by Hartmut K. Lichtenthaler and Claus Buschmann // Current Protocols in Food Analytical Chemistry. 2001. UNIT F4.3. Р. F4.3.1-F4.3.8.
24. Lichtenthaller H. K. Biosynthesis and Accumulation of Isoprenoid Carotenoids and Chlorophylls and Emission of Isoprene by Leaf Chloroplasts // Bulletin of the Georgian National Academy of sciences. 2009. Vol. 3, No. 3, 2009. P. 81-94.
25. Lindgren D. Seed orchards and supporting breeding // Forest Tree Breeding. Conference 2 (August 25-29, 2014, Prague, Czech Republic). Book of Abstracts. Prague: Czech University of Life Sciences Prague, Faculty of Forestry and Wood Sciences, 2014. P. 3-3.
26. Miazek K., Ledakowicz S. Chlorophyll extraction from leaves, needles and microalgae: A kinetic approach // International Journal of Agricultural and Biological Engineering. 2013. Vol. 6, No. 2. P. 107-115.
27. Porra R. G., Thomson W. A., Kriedemann P. E. Determination of accurate extinction coefficients and simultaneous equations for assaying chlorophylls a and b extracted with four different solvents: verification of the
concentration of chlorophyll standards by atomic absorption spectroscopy // Biochimica et Biophysica Acta. 1989. Vol. 975. P. 384-394.
28. Genetic diversity of Norway spruce [Picea abies (L.) Karst.] in Romanian Carpathians / R. G. Radu, L. A. Curtu, G. Spârchez, N. §ofletea // Annals of Forest Research. 2014. Vol. 57, Iss. 1. P. 19-29. DOI: 10 15287/ art2014.178.
29. Rosenthall S. I., Camm E. L. Photosynthetic decline and pigment loss during autumn foliar senescence in western larch (Larix occidentalis) // Tree Physiology. Victoria, Canada: Heron Publishing. 1997. Vol. 17 (12). P. 767-775.
30. Wellburn A. R. The spectral determination of chlorophylls a and b, as well as total carotenoids, using various solvents with spectrophotometers of different resolution // Journal of plant physiology. 1994. Vol. 144 (3). P. 307-313.
© Ершов П. В., Бессчетнова Н. Н., Бессчетнов В. П., 2017
Поступила в редакцию 17.05.2017 Принята к печати 20.11.2017
