CC BY
207
DOI: 10.12737/18725 УДК 630*165.6+630*232.31
ВЫРАЩИВАНИЕ ПОСАДОЧНОГО МАТЕРИАЛА ТОПОЛЯ БЕЛОГО (POPULUS ALBA L.) НА ОСНОВЕ КОЛЛЕКЦИИ IN VITRO И ОЦЕНКА ЕГО СЕБЕСТОИМОСТИ
кандидат биологических наук, доцент О. С. Машкина1'3 Т. М. Табацкая1 доктор экономических наук, профессор С. С. Морковина2 кандидат экономических наук, доцент Е. А. Панявина 1 - ФГБУ «Всероссийский научно-исследовательский институт лесной генетики, селекции и биотехнологии», г. Воронеж, Российская Федерация 2 - ФГБОУ ВО «Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова», г. Воронеж, Российская Федерация 3 - ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет», г. Воронеж, Российская Федерация
Представлены новые данные об эффективности использования созданной in vitro коллекции быстрорастущих триплоидных трудноразмножаемых гибридов тополя белого для консервации ex situ представителей ценного генофонда и выращивания посадочного материала с целью создания целевых плантаций. Коллекция клонов свыше 20 лет поддерживается путем редкого субкультивирования (на основе пролиферации пазушных меристем) стерильных микрорастений (с интервалом раз в 5-6 месяцев) на безгормональных питательных средах в условиях in vitro. На примере двух гибридов тополя показано, что в процессе длительного культивирования in vitro клоны сохраняли высокую жизнеспособность и регенерационную активность. Микропобеги имели нормальное развитие, хороший рост и высокую спонтанную укореняемость in vitro (87-100 %). В течение всего времени хранения in vitro ювенильность коллекции поддерживалась на достаточно высоком уровне, что способствовало успешному микрочеренкованию растений и получению посадочного материала, проявившего жизнеспособность и адаптивность к смене экологического фона (теплица, полевые условия). Многолетние (в течение 17 лет) полевые испытания клонов, высаженных в питомник после 2-3 лет культивирования in vitro, показали их высокую приживаемость (81-89 %) и сохранность (88-71 %); нормальное развитие; внутриклоновую однородность по росту; сохранение характерных для исходных генотипов особенностей роста, плоидности (2n=57) и уровня миксоплоидии; отсутствие признаков сомаклональной изменчивости. Это создает основу для использования коллекции in vitro ценных генотипов тополя белого для ускоренного и в массовом количестве получения качественного посадочного материала с целевыми свойствами и создания плантаций быстрорастущего леса. Определена полная и производственная себестоимость выращивания посадочного материала (микрорастений in vitro) тополя на основе коллекции и по полному циклу. Получены новые данные о том, что выращивание посадочного материала (микрорастений in vitro) тополя на основе коллекции более рентабельно (на 12 %), чем по полному циклу (от взятия экспланта с дерева до получения посадочного материала in vitro).
Ключевые слова: триплоиды тополя белого, коллекция in vitro, микрорастения, посадочный материал in vitro, себестоимость, эффективность
GROWING SEEDLINGS WHITE POPLAR (POPULUS ALBA L.) BASED ON THE COLLECTION IN VITRO AND EVALUATION OF ITS COST
PhD in Biological, Associate Professor O. S. Mashkina1'3 T. M. Tabatskaya1 DSc in Economics, Professor S. S. Morkovina2 PhD in Economics, Associate Professor E. A. Panyavina2 1 - FGBI «All-Russian Research Institute of Forest Genetics, Breeding and Biotechnology»,
Voronezh, Russian Federation
2 - Federal State Budget Education Institution of Higher Education «Voronezh State University of
Forestry and Technologies named after G.F. Morozov», Voronezh, Russian Federation
3 - Federal State Budget Education Institution of Higher Education «Voronezh State University»,
Voronezh, Russian Federation
Аbstract
New data on the effectiveness of using established in vitro growing number of lectures trudnorazmnozhaemyh triploid hybrid poplar ex situ conservation for white representatives of valuable genetic diversity and cultivation of planting mate-rial to create targeted plantations. A collection of clones over 20 years supported by Xia rare subculturing (based on the proliferation of axillary meristems) ste-sterile microplants (at intervals of every 5-6 months) to bezgormo-nalnyh nutrient media under conditions in vitro. For example, two hybrid poplar shown that in the process of length-tary in vitro culturing the clones retain high viability and regenerative activity of mixture. Microshoots had normal development, good growth and a high spontaneous rooting in vitro (87-100 %). Throughout the in vitro storage time juvenile collection is maintained at a high enough level that sposobstvova lo successful mikrocherenkovaniyu plants and the production of planting material, showing-Sheha vitality and adaptability to changing environmental background (greenhouse, field-loviya mustache). Long-term (within 17 years) field testing of clones planted in the Pete-nick after 2-3 years of cultivation in vitro, have shown their high survival rate (81-89 %) and safety (88-71 %); normal development; vnutriklonovuyu uniformity of growth; STORE tion characteristic of the original features of the genotypes of growth, ploidy level (2n = 57) and the level of mixoploidy; no signs of somaclonal variation. This creates a basis for the use of white poplar genotypes in vitro collection for fast and in large quantities to quality planting material with the desired properties and fast-growing forest plantations. Determine the total cost of production and cultivation of planting material (microplants in vitro) of poplar based on the collection and on a full cycle. The new data that growing seedlings (microplants in vitro) poplar-based collection of more cost-effective (12 %) than on a full cycle (from taking explants with tree planting to produce the material in vitro).
Keywords: white poplar triploids, a collection of in vitro, microplants Poza sedimentary material in vitro, costs, efficiency
Введение
Лесная биотехнология - одно из передовых научно-практических направлений в мире, которое в последние годы все больше востребовано в лесном хозяйстве нашей страны.
В плане мероприятий («дорожная карта») «Развитие биотехнологий и генной инженерии» [11] особое место уделено лесному сектору. В «Комплексной программе развития биотехнологий в Российской Федерации на период до 2020 года» [5] отмечено, что к приоритетным направлениям развития лесных биотехнологий относится «применение биотехнологий для сохранения и воспроизводства лесных ресурсов» (пункт 7.2). К настоящему времени накоплено немало данных о перспективности использования биотехнологий для: сохранения (консервации ex situ) представителей ценного генофонда; клонирования in vitro хозяйственно-ценных генотипов древесных (трудно размножаемых традиционным способом); получения в кратчайшие сроки и в массовом количестве стандартного посадочного материала для создания лесных плантаций целевого назначения [1, 2, 3, 6, 15, 17, 18, 19, 23]. Поэтому лесная биотехнология рассматривается и как перспективная альтернатива традиционным методам селекции. [2, 17]. Согласно плану мероприятий («дорожной карте») «Развитие биотехнологий и генной инженерии» [11], в нашей стране в 2015-2018 гг. должны появиться «плантации быстрорастущего леса», созданные с применением методов биотехнологии. Известно, что плантантационное лесовыращивание с использованием быстрорастущих пород (в частности, тополя) - один из путей повышения продуктивности и ус-
тойчивости лесов, интенсификации производства древесины (повышения ее качества, сокращения сроков выращивания и увеличения выхода с единицы площади) для обеспечения сырьем лесоперерабатывающей промышленности (целлюлозно-бумажной, мебельной, строительства) [13, 14]. Так, тополевые насаждения способны давать технически пригодную древесину при обороте рубки в 20 лет и менее [14].
Белые тополя (секция Albidae), представленные в Центрально-Черноземном районе двумя аутохтонными видами (тополь белый (Populus alba L.) и тополь сереющий (P. canescens Sm.)), по продуктивности древо-стоев, качеству древесины и другим признакам значительно превосходят тополя других видов [12]. Однако большинство из них плохо размножается вегетативно, что сдерживает внедрение в практику наиболее ценных форм, гибридов и сортов.
В ВНИИЛГИСбиотех в 80-хх гг. XX века с использованием в гибридизации искусственно синтезированной с помощью повышенной температуры нередуцированной диплоидной пыльцы была получена целая серия триплоидов (2n = 57) тополя белого [7], которые, как известно, нередко характеризуются соматическим и адаптивным гетерозисом. Среди них отобраны быстрорастущие стерильные (не дающие «пушистых» семян) гибриды, а также разработан метод их кло-нального микроразмножения [8]. Из полученных микрорастений в культуре in vitro создана коллекция микроклонов перспективных взрослых триплоидных гибридов, трудно размножаемых обычным черенкованием. В коллекции также представлены клоны продуктивных и гнилеустойчивых форм и гиб-
ридов тополя сереющего (P. canescens Sm.) и осины (P. tremula L.); продуктивных и устойчивых форм березы повислой (Betula pendila L.) и березы пушистой (B. pubescens Ehrh.); форм карельской березы (B. pendula Roth vаr. carelica Merkl.) с узорчатой текстурой древесины; декоративных рассеченнолистных форм березы далекарлийской (B. pendula "dalekarlica"(Lf.) (рис. 1).
Коллекция круглогодично поддерживается в строго контролируемых условиях in vitro путем редкого субкультивирования микрорастений (раз в 5-6 месяцев) и регулярно пополняется новыми генотипами. Поэтому длительность хранения в ней клонов различна (от года до 24 лет) [9]. Каждый клон представлен 25-30 пробирочными растениями. Такая длительно поддерживаемая коллекция in vitro не только обеспечивает долговременное сохранение (консервацию ex situ) представителей ценного генофонда древесных растений, но при необходимости исполь-
зуется нами для селективного тиражирования ценных генотипов и выращивания посадочного материала с целью создания опытных плантационных культур лиственных древесных растений. Следует отметить, что экономически оправданным получение посадочного материала таким способом становится только при условии сопоставимости затрат на выращивание лесных пород с применением методов биотехнологий и лесовыращивание традиционными способами [21]. Поэтому значимым моментом в популяризации технологии in vitro является оценка производственных затрат. Несмотря на возросший в последние годы интерес к лесным биотехнологиям, существенного прорыва в экономическом обосновании выращивания лесных пород в культуре in vitro не произошло [10]. Именно этот факт, по нашему убеждению, сдерживает коммерциализацию научных разработок, не позволяя российским лесоводам в полной мере осознать необходимость приме-
Рис. 1. Общий вид коллекции клонов лиственных древесных растений в длительной (свыше 20 лет) культуре (а) и микрорастения тополя белого длительного срока хранения (б)
нения биотехнологий в практике лесовосста-новления и лесоразведения.
Основной трудностью, с которой сталкиваются исследователи в оценках себестоимости выращивания посадочного материала трудноразмножаемых лесных древесных растений (в том числе, тополя белого) в культуре in vitro, является отсутствие справочных норм затрат времени и затрат труда на выполнение отдельных этапов. К их числу относят: введение исходного материала (экс-плантов) в культуру in vitro, регенерация растений и их мультипликация для увеличения численности микроклонов.
Цель настоящего исследования - биотехнологическая, морфометрическая, цитологическая и стоимостная оценка посадочного материала триплоидных гибридов тополя белого, полученного на основе коллекции in vitro.
Материалы и методы
Материалом для биотехнологических исследований служили микроклоны двух быстрорастущих триплоидных (2n=3x=57) трудночеренкуемых обычным методом гибридов тополя белого (101/83 и 115/83), длительно (на протяжении 21 года) поддерживаемые в составе коллекции ценных генотипов лиственных древесных растений.
Экспланты взрослых деревьев были однократно введены в культуру in vitro, из них регенерированы микрорастения по разработанной нами методике [8]. Длительное хранение микроклонов в составе коллекции осуществлялось путем редкого субкультивирования (на основе пролиферации пазушных меристем) растений (с интервалом раз в 5-6 месяцев) на безгормональных питательных средах У2 WPM [20] или ^ MS [22], до-
полненных активированным углем в условиях климатического режима (16-часовой фо-
о
топериод, освещенность 2-3 клк, 24-26 С) [8]. При необходимости получения посадочного материала проводилось многократное микрочеренкование (мультипликация) микрорастений определенного клона с более коротким интервалом субкультивирования (раз в 2 месяца) на тех же безгормональных питательных средах [8]. Эффективность длительного поддержания клонов тополя белого в составе коллекции (от 1 до 21 года) и выращивания посадочного материала на ее основе (из микрорастений разной длительности культивирования in vitro) оценивалась по числу микропобегов, образовавших корни in vitro, и росту регенерантов; приживаемости и сохранности микрорастений в почвенном субстрате (торф : песок - 1 : 1) при их прямой высадке в теплицу, а затем открытый грунт питомника; внутриклоновой изменчивости по морфологическим признакам и ростовым показателям; стабильности цитологических показателей (числа хромосом и уровня мик-соплоидии в меристеме кончиков корешков одно-двухнедельных микрорастений или молодых листьев из распускающихся почек ве-гетирующих растений).
В рамках исследования нами были выполнены хронометражные наблюдения и установлены нормы выработки на отдельные операции по получению посадочного материала тополя белого в культуре in vitro (микрорастений в пробирочной культуре, подготовленных к высадке в теплицу).
Новизна исследований заключается в проведении сравнительной оценки себестоимости посадочного материала при разных способах его получения в культуре in vitro.
Расчет производственных затрат выращивания посадочного материала осуществлялся в двух вариантах: 1) по полному циклу: от взятия побегов с дерева до получения нужного количества микрорастений in vitro (с дополнительным вычислением затрат на создание самой коллекции); 2) на основе коллекции in vitro. Нам известны немногочисленные данные оценки себестоимости посадочного материала древесных растений, выращенного по полному циклу [4, 12, 16].
Полный цикл, принятый нами за базовый, включает целый ряд этапов: заготовку исходного материала; изоляцию эксплантов, их стерилизацию и введение в культуру in vitro; получение первичных асептических жизнеспособных культур; регенерацию микрорастений (индукцию побегов, их укоренение и доращивание) и их мультипликацию (многократное микрочеренкование для получения посадочного материала in vitro в нужном количестве). Во втором варианте работу начинают с этапа мультипликации микрорастений, находящихся в коллекции длительно-
го хранения in vitro [8], что, на наш взгляд, может обеспечить более низкую себестоимость получения посадочного материала.
Результаты и их обсуждение
Исследования показали, что на протяжении 21 года хранения микроклонов в условиях in vitro микропобеги имели хороший рост, нормальное развитие, характеризовались высокой спонтанной укореняемостью in vitro (87-100 %), рис. 2. Это свидетельствует о том, что длительное многократное (хотя и редкое - раз в 5-6 месяцев) субкультивирование микрорастений способствовало поддержанию ювенильности коллекции клонов на достаточно высоком уровне. Это является положительным для успешного микроклонирования растений с целью массового получения посадочного материала. Известно, что с возрастом происходит снижение (или полная утрата) регенерационной активности тканей, свойственной ювенильному возрасту.
Микрорастения клонов тополя белого в пробирочной культуре отличались относительной однородностью по росту (о чем
а б
Рис. 2. Укореняемость микрочеренков (а) и высота микрорастений (б) при длительном хранении коллекции in vitro на безгормональной питательной среде У WPM (или У MS). Представлены средние значения для двух клонов
свидетельствуют достаточно низкие и постоянные по годам коэффициенты вариации -cv. 7-17 % и по высоте (8,5-9,1 см)). У образующихся клонов in vitro отсутствовали видимые признаки сомаклональной изменчивости, аномально развитые растения.
Таким образом, полное исключение гормонов из питательных сред на этапах хранения коллекции, а также их мультипликации позволяет максимально сократить возможные риски длительного культивирования, заключающиеся в вероятности накапливания генетических изменений на питательных средах с гормонами, появлении сомаклональной изменчивости, деструкции генома и вырождении сортов. Это, в свою очередь, обеспечит сохранение генетической и хозяйственной ценности исходных экземпляров у размноженных in vitro клонов, внутриклоновую однородность полученного
посадочного материала.
На всем протяжении периода хранения коллекции коэффициент размножения (число микрочеренков и регенерировавших из них растений на одно исходное микрорастение) сохранял свои значения на относительно высоком уровне (8 при субкультивировании раз в два месяца). При такой эффективности за 1 год от одного исходного микрорастения высотой 8-9 см теоретически можно получить до 400-200 тыс. регенерантов при 4-6 циклах микрочеренкования с интервалом раз в 2 месяца.
Микрорастения одних и тех же клонов тополя разной длительности культивирования in vitro периодически высаживались из коллекции в теплицу (после 1-6 и 15 лет хранения in vitro), а затем в питомник (после 2-3 лет культивирования in vitro), рис. 3, а, рис. 3, б). Испытательные культуры размноженных
а б в
Рис. 3. Общий вид микроразмноженных клонов триплоидного тополя белого, полученных на основе коллекции разной длительности хранения in vitro (а и б) и метафазная пластинка
клеток листовой меристемы триплоидного растения с 57 хромосомами (в). а - 2 года in vitro + 12 лет в Семилукском питомнике; б - 14 лет in vitro + 1 год в теплице
in vitro клонов тополя белого созданы в 1997 г. (площадь 0,3 га) в Семилукском лесопитомнике Воронежской области. Почва -типичный чернозем.
Установлено, что приживаемость растений была достаточно высокой как при их прямой высадке в пленочную теплицу (80-88,3 %), так и при высадке однолетних саженцев в питомник (81-89 %).
Полевые испытания клонов (высаженных в питомник после 2-3-х лет хранения в коллекции in vitro) проводили в многолетней динамике. Изучали: сохранность растений; динамику роста по высоте и диаметру на высоте 1,3 м. Анализ сохранности и хода роста клонов тополя в питомнике осуществлялся в возрастном интервале 2-17 лет, по данным 5 лет (1999, 2002, 2008, 2011 и 2014 гг.). В целом первые 11 лет вегетации в питомнике сохранность растений-регенерантов была относительно высокой и варьировалась в зависимости от клоновой принадлежности от 88,3 до 71,4 %.
Снижение сохранности растений наблюдалось только после аномальной засухи 2010 года (рис. 4). В возрасте 17 лет средняя высота растений размноженного in vitro клона 101/83 составила 15,4 ± 0,4 м (c.v. - 10,1 %), диаметр - 22,0 ± 1,5 см, объем стволов - 0,259 м3. Для клона 155/83 эти показатели составили соответственно 14,8 ± 0,3 м (c.v. - 12,6 %), диаметр - 20,6 ± 1,0 см, объем стволов - 0,220 м3.
Клоны тополя, высаженные в питомник после 2-3 лет хранения in vitro, проявили все признаки полноценного развития: характеризовались высокой жизнеспособностью и адаптивностью, хорошим ростом и относительной внутриклоновой однородностью,
100
80
п 60
40
& 20 о
о „
83,3 83,3 83,3 75 75
71,4 71,4 71,4
• 57,1 57
■ •
1999 2002 2008 2011 2014
2 5 11 14 17
■155/83 101/83
Год изучения / возраст, лет
Рис. 4. Динамика сохранности клонов триплоидного тополя белого, высаженных в Семилукский питомник после двух лет хранения в коллекции in vitro
сохраняли характерные для исходных генотипов особенности роста, не имели признаков сомаклональной изменчивости. Результаты цитологического анализа растений анализируемых клонов, находящихся в коллекции in vitro, а также произрастающих в питомнике, показали, что они характеризуются цитологической стабильностью, которая проявляется в сохранении уровня плоидности и мик-соплоидии (миксоплоиды триплоид-диплоидного типа), присущих исходным деревьям (рис. 3, в). Клетки с модальным трип-лоидным числом хромосом (2n=57) составляли 65-71 % (у исходных деревьев - 6768 %). Уровень миксоплоидии (суммарный процент диплоидных (2n=38) и гипоанеупло-идных клеток) составил 29-35 % (у исходных деревьев - 32-33 %).
Проведенные нами исследования подтверждают эффективность выращивания посадочного материала трудночеренкуемых гибридов триплоидного тополя белого на основе коллекции in vitro. К числу преимуществ использования уже имеющейся в наличии коллекции in vitro, по нашему мнению, относится исключение трудоемкого (порой
непредсказуемого) и сезонно зависимого начального этапа ежегодного получения первичных асептических жизнеспособных (способных к морфогенезу) культур. Успешность этапа введения в культуру эксплантов, а также регенерации растений зависит от генотипа, возраста донорного растения, физиологического состояния растительного материала, типа и размера экспланта, степени экзогенной и эндогенной зараженности тканей исходного дерева, условий культивирования in vitro. Кроме этого, в пересадочной коллекции на достаточно высоком уровне длительно (по нашим данным, свыше 20 лет) поддерживается ювенильность и регенерационная способность культур взрослых исходных деревьев. Это, как уже указывалось выше, важно для клонального размножения древесных растений, теряющих с возрастом способность к регенерации. Использование же нами безгормональных питательных сред и модели субкультивирования (путем активации пазушных меристем) для длительного поддержания коллекции in vitro и селективного тиражирования находящейся в ней клонов снижает вероятность сомаклональной изменчивости, что может обеспечить одно из важных условий микроклонирования - генетическую стабильность и внутриклоновую однородность посадочного материала.
Как уже указывалось выше, стоимостная оценка посадочного материала тополя белого в культуре in vitro (микрорастений, подготовленных к высадке в теплицу) осуществлялась в двух вариантах: 1) по полному циклу, принятому нами за базовый, и 2) на основе коллекции in vitro. Выполненные расчеты позволяют осуществить сравнительный анализ производственных затрат как в целом,
так и по укрупненным статьям (табл. 1). В сравнительной технологии затраты на выращивание посадочного материала in vitro выше базового варианта на 20 %. Причина этого лежит в увеличении количества ротаций для введения эксплантов в культуру in vitro и получения микрорастений, пригодных для формирования коллекции и мультипликации регенерантов. Затраты на эти виды работ в производственной себестоимости составляют 9868,92 р. В состав себестоимости выращивания посадочного материала in vitro от коллекции включаем затраты на ее хранение в течение 6 месяцев, что составляет 10452,86 р. или 29 %.
Принимая затраты по введению в культуру эксплантов и создание коллекции за условно-постоянные, можно утверждать, что их доля в последующих циклах будет снижаться. Тогда при последующих процессах получения посадочного материала in vitro можно говорить о производственной себестоимости всего выращиваемого объема в размере 49212,53 р., и в расчете на единицу - 16,12 р., что сопоставимо с производственной себестоимостью посадочного материала in vitro в базовом варианте.
Становится понятно, что при использовании уже существующей коллекции микрорастений in vitro выращивание посадочного материала тополя менее затратно (на 12 % по сравнению с базовой технологией).
Нами выполнены сравнительные расчеты по определению полной себестоимости посадочного материала in vitro и цены на ре-генеранты (микрорастения). Полная себестоимость посадочного материала in vitro формируется путем суммирования производственной себестоимости и накладных расхо-
Таблица 1
Экономические показатели по получению посадочного материала тополя белого в культуре in vitro по полному циклу и на основе коллекции длительного хранения
Показатель Способ получения посадочного материала в культуре in vitro
по полному циклу на основе коллекции длительного хранения
Амортизация оборудования, содержание машин, р. 9771,23 15013,47
Заработная плата, р. 28503,25 29072,81
Материалы, р. 8901,63 11792,31
Эл. энергия, р. 8638,58 13655,64
Итого производственная себестоимость, р. 55814,69 69534,23
Накладные расходы, р. 13953,67 17383,56
Полная себестоимость, р. 69768,36 86917,79
Выход микрочеренков 3052 3052
Производственная себестоимость регенеранта, р. 18,29 22,78
Накладные расходы регенеранта, р. 4,57 5,70
Полная себестоимость регенеранта, р. 22,86 28,48
Прибыль 25 %, р. 4,57 5,70
Оптово-отпускная цена регенеранта без НДС, р. 27,43 34,18
НДС 18 %, р. 4,94 6,15
Оптово-отпускная цена регенеранта тополя белого с НДС, р. 32,37 40,33
дов. Накладные расходы представляют собой дополнительные к основным расходам затраты на управление, организацию и обслуживание производства. Накладные расходы и прибыль принимали равными 25 % от производственной себестоимости.
Себестоимость регенеранта тополя белого in vitro, полученного по второму варианту (на основе коллекции длительного хранения), на 24,5 % больше регенеранта тополя белого, полученного по первому варианту (по полному циклу). Если исключить из состава затрат ранее понесенные на создание коллекции ценных генотипов лиственных древесных растений, то расчеты по определению полной себестоимости и цены выглядят более оптимистично (табл. 2).
Цена реализации микрорастений топо-
ля белого, выращиваемых в культуре in vitro по полному циклу, составляет 32,37 р., в то время как использование коллекции длительного хранения обеспечивает более низкую цену на регенерант в размере 27,35 р. (ниже на 15 %).
Таким образом, получение посадочного материала in vitro из существующей коллекции длительного хранения экономически оправдано.
Сравнительный анализ эффективности получения посадочного материала in vitro из существующей коллекции длительного хранения и получения посадочного материала in vitro от материнского растения позволяет сделать вывод в пользу получения посадочного материала in vitro из существующей коллекции длительного хранения как более доход-
Таблица 2
Экономические показатели выращивания регенерантов тополя белого по полному циклу и на основе коллекции длительного хранения
Способ получения посадочного
Показатель материала в культуре in vitro
по полному циклу на основе коллекции длительного хранения
Итого производственная себестоимость, р. 55814,69 49212,53
Накладные расходы, р. 13953,67 12303,13
Полная себестоимость, р. 69768,36 61515,66
Выход микрочеренков 3052 3052
Полная себестоимость регенеранта, р. 22,86 20,15
Прибыль 25%, р. 4,57 3,02
Оптово-отпускная цена регенеранта тополя белого без НДС, р. 27,43 23,18
НДС 18%, р. 4,94 4,17
Оптово-отпускная цена регенеранта с НДС, р. 32,37 27,35
ной и рентабельной технологии (табл. 3).
В своих расчетах мы исходили из того, что цена на регенеранты тополя независимо от технологии одинакова и в базовом варианте составляет 32,37 р.
Тогда рентабельность производства микрочеренка будет определяться по формуле
R= Ц-С/С, (1)
где Ц - оптово-отпускная цена регенеранта,
р., С - полная себестоимость регенеранта, р.
Согласно выполненным расчетам, рентабельность производства посадочного материала in vitro по полному циклу составит 0,20 (20 %), в то время как рентабельность получения посадочного материала in vitro из существующей коллекции длительного хранения составит 0,36 (36 %).
Это подтверждает наши предположе-
Таблица 3
Результативность получения посадочного материала in vitro тополя белого по полному циклу и на основе коллекции длительного хранения
Показатель Способ получения посадочного материала в культуре in vitro
по полному циклу на основе коллекции длительного хранения
Итого производственная себестоимость, р. 55814,69 49212,53
Полная себестоимость регенеранта тополя белого, р. 22,86 20,15
Прибыль 25 %, р. 4,57 3,02
Оптово-отпускная цена регенеранта тополя белого без НДС, р. 27,43 23,18
Рентабельность производства, доли ед. 0,20 0,36
ния об экономической целесообразности получения посадочного материала in vitro на основе коллекции ценных генотипов тополя, находящейся в культуре in vitro.
Выводы
1. В процессе длительного (свыше 20 лет) хранения in vitro коллекции быстрорастущих триплоидных трудноразмножаемых гибридов тополя белого, микроклоны сохраняли высокую жизнеспособность, регенерацион-ную активность и ювенильность, что способствовало успешному получению посадочного материала in vitro (микрорастений, подготовленных к переводу в нестерильные условия).
2. Клоны тополя, высаженные в пленочную теплицу (прямая высадка пробирочных растений) после 1-6 и 15 лет хранения коллекции in vitro, характеризовались достаточно высокой приживаемостью (80-88,3 %) и полноценным развитием, не выявили признаков сомаклональной изменчивости.
3. Многолетние (в течение 17 лет) полевые испытания клонов, высаженных в питомник после 2-3 лет культивирования
in vitro, показали их высокую приживаемость (81-89 %) и сохранность (88-71 %); хороший рост и его внутриклоновую однородность; сохранение характерных для исходных генотипов особенностей роста, плоидности (2n=57) и уровня миксоплоидии.
4. Использование коллекции in vitro позволяет снизить (по сравнению с полным циклом его выращивания) себестоимость посадочного материала in vitro и является более рентабельным (на 12 %) за счет исключения отдельных этапов культивирования и омоложения материала в пересадочной коллекции.
5. Полученные данные создают основу для использования коллекции in vitro ценных генотипов тополя белого для ускоренного и в массовом количестве получения качественного посадочного материала с целевыми свойствами с целью создания плантационных культур целевого назначения, перейти на сортовую основу лесовыращивания с использованием трудноразмножаемых обычным способом черенкования ценных гибридов, полиплоидов и сортов тополя.
Библиографический список
1. Ветчинникова, Л. В. Карельская береза: биологические особенности, динамика ресурсов и воспроизводство [Текст] / Л. В. Ветчинникова, А. Ф. Титов, Т. Ю. Кузнецова. -Петрозаводск : Карельский научный центр РАН, 2013. - 312 с.
2. Жигунов, А. В. Применение биотехнологий в лесном хозяйстве России [Текст] / А. В. Жигунов // Лесной журнал. - 2013. - № 2. - С. 27-35.
3. Жигунов, А. В. Лесные плантации триплоидной осины, созданные посадочным материалом in vitro [Текст] / А. В. Жигунов, Д. А. Шабунин, О. Ю. Бутенко // Вестник ПГТУ. - 2014. - № 4 (24). - С. 21-30.
4. Кодун-Иванова, М. А. Экономическое обоснование выращивания микроклонально размноженного посадочного материала березы и осины для плантационного лесоводства [Текст] / М. А. Кодун-Иванова // Труды БГТУ. - 2013. - № 1. - С. 141-144.
5. Комплексная программа «Развитие биотехнологий в Российской Федерации на период до 2020 года» (БИ0-2020), 2012. Утверждена Постановлением Правительства РФ
№ 1853п - П8 от 24 апреля 2012 г. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://govemment.ru/media/flles/41d4e85f0b854eb1b02d.pdf.
6. Концевая, И. И. Длительное хранение микрорастений березы в культуре тканей [Текст] / И. И. Концевая // Лесоведение. - 2009. - №5. - С. 50-56.
7. Машкина, О. С. Генетико-селекционное улучшение тополя [Текст] / О. С. Машкина, Ю. Н. Исаков // Лесоведение. - 2002. - № 3. - С. 68-73.
8. Машкина, О. С. Рекомендации по сохранению и воспроизводству методами биотехнологии ценных генотипов карельской березы, осины, тополя белого и сереющего [Текст] / О. С. Машкина, Т. М. Табацкая. - Воронеж, 2005. - 29 с.
9. Машкина, О. С. Сохранение представителей ценного генофонда лиственных древесных растений на основе создания генетического банка in vitro [Текст] / О. С. Машкина, Т. М. Табацкая // Лесные биогеоценозы бореальной зоны: география, структура, функции, динамика : матер. Всеросс. науч. конф. с междунар. участием, посвященной 70-летию создания Института леса им. В Н. Сукачева. - Новосибирск : Изд-во СО РАН, 2014. - С. 97-99.
10. Морковина, С. С. Инновационная инфраструктура системы лесного хозяйства: лесные селекционно-семеноводческие центры [Текст] / С. С. Морковина, О. И. Васильев, А. В. Иванова // Лесотехнический журнал. - 2014. - Т. 4. - № 4 (16). - С. 221-230.
11. План мероприятий («дорожная карта») «Развитие биотехнологий и генной инженерии», 2013. Утвержден распоряжением Правительства РФ № 1247-р от 18 июля 2013 г. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://cdnimg.rg.ru/pril/83/76/16/1247_plan.pdf
12. Рекомендации по интенсивному выращиванию посадочного материала и созданию плантационных культур сортов тополя сереющего в Центрально-Черноземном районе [Текст] / А. И. Сиволапов [и др]. - Воронеж, 2012. - 35 с.
13. Русин, Н. С. Повышение продуктивности лесов путем создания плантационных культур быстрорастущих пород [Текст] / Н. С. Русин // Лесохозяйственная информация. -2008. - № 3-4. - С. 27-28.
14. Царев, А. П. Динамика сохранности и продуктивности настоящих тополей при испытании в условиях умеренного климата [Текст] / А. П. Царев, Р. П. Царева, В. А. Царев // Информационный вестник ВОГиС. - 2010. - Т. 14. - № 2. - С. 659-668.
15. Шабунин, Д. А. Исследования по микроклональному размножению лесных пород в Санкт-Петербургском научно-исследовательском институте лесного хозяйства [Текст] / Д. А. Шабунин // Труды Санкт-Петербургского НИИ лесного хозяйства. - 2014. - № 2. -С. 32-36.
16. Шестибратов, К. А. Перспективы использования технологии клонального микроразмножения в лесном хозяйстве для массового производства посадочного материала ценных генотипов древесных растений [Текст] / К. А. Шестибратов, А. И. Мирошников // Интеграл. - 2007. - № 1. - С. 74-75.
17. Шестибратов, К. А. Лесная биотехнология: методы, технологии, перспективы [Текст] / К. А. Шестибратов, В. Г. Лебедев, А. И. Мирошников // Биотехнология. - 2008. -№ 5. - С. 3-22.
18. Hasnain, S. Tissue culture in forestry: economic and genetic potencial [Text] / S. Hasnain, W. Cheliak // The forestry chronicle. - 1986. - Vol. 62. - No. 4. - Рр. 219-225.
19. Hibridapsu (Populus tremuloides x Populus tremula) klonu salidzinasana un atlase [Text] / M. Zeps [et al.] // Mezzinatne. - 2009. - № 18 (51). - Pp. 19-34.
20. Lloyd, G. Commercially feasible micropropagation of mountain laurel, Kalmia latifolia by use shoot tip culture [Text] / G. Lloyd, Mc Cown // Plant Propagators Soc. Comb. Proc, 30. - 1980. - Рр. 421-427.
21. Innovational Mechanisms of Biotechnologies Support in Forest Sector for Providing Economic Security of the State Asian Social Science [Text] / S. S. Morkovina, M. V. Drapalyuk, P. M. Evlakov, N. A. Safonova // Asian Social Science. - 2015. - Vol. 11. - No. 20. - Рр. 41-48.
22. Murashige, T. A. Revised medium for rapid growth and boissays with tobacco tissue culture [TeKcr] / T. Murashige, F. A. Scoog // Phisiol. Plantarum. - 1962. - Vol. 15. - No. 3. - Рр. 473-497.
23. Yasodha, R. Micropropagation for quality propagule production in plantation forestry [Text] / R. Yasodha, R. Sumathi, K. Gurumuthi // Indian J Biotechnol. - 2004. - Vol. 3. - Рр. 159-170.
References
1. Vetchinnikova L. V., Titov A. F., Kuznetsova T. Y. Karel'skaya bereza: biologicheskie osobennosti, dinamika resursov i vosproizvodstvo [Karelian birch: biological features, resources and dynamics of reproduction]. Petrozavodsk, 2013, 312 p. (In Russian).
2. Zhigunov A. V. Primenenie biotekhnologiy v lesnom khozyaystve Rossii [Application of biotechnology in forestry Russia]. Lesnoy zhurnal [Forest magazine]. 2013, no. 2, pp. 27-35. (In Russian).
3. Zhigunov A. V., Shabunin D. A., Butenko O. J. Lesnye plantatsii triploidnoy osiny, sozdannye posadochnym materialom in vitro [Plantations triploid aspen by in vitro planting material]. VestnikPGTU [PSTU Bulletin]. 2014, no. 4 (24), pp. 21-30. (In Russian).
4. Kodun-Ivanova M. A. Ekonomicheskoe obosnovanie vyrashchivaniya mikroklonal'no razmnozhennogo posadochnogo materiala berezy i osiny dlya plantatsionnogo lesovodstva [Economic substantiation of cultivation of micropropagation of planting material of birch and aspen for plantation forestry]. Trudy BGTU [Proceedings BSTU]. 2013, no. 1, pp. 141-144. (In Russian).
5. Kompleksnaya programma «Razvitie biotekhnologiy v Rossiyskoy Federatsii na period do 2020 goda» (BIO-2020), 2012. Utverzhdena Postanovleniem Pravitel'stva RF№1853p - P8 ot 24 aprelya 2012 g. [A comprehensive program "Development of biotechnologies in the Russian Federation for the period till 2020" (BIO 2020), 2012. Approved by the RF Government Decree №1853p - P8 on April 24, 2012]. Available at: http://government.ru/media/files/41d4e85f0b854eb1b02d.pdf (In Russian).
6. Kontsevaya I. I. Dlitel'noe khranenie mikrorasteniy berezy v kul'ture tkaney [Long-term storage microplants birch in tissue culture]. Lesovedenie [Forest Science]. 2009, no. 5, pp. 50-56. (In Russian).
7. Mashkina O. S., Isakov Y. N. Genetiko-selektsionnoe uluchshenie topolya [Genetic improvement of breeding poplars]. Lesovedenie [Forest Science]. 2002, no. 3, pp. 68-73. (In Russian).
8. Mashkina O. S., Tabatskaya T. M. Rekomendatsii po sokhraneniyu i vosproizvodstvu metodami biotekhnologii tsennykh genotipov karel'skoy berezy, osiny, topolya belogo i
sereyushchego [Recommendations for conservation and reproduction methods of biotech-nology valuable genotypes of Karelian birch, aspen, poplar and white graying]. Voronezh, 2005, 29 p. (In Russian).
9. Mashkina O. S., Tabatskaya T. M. Sokhranenie predstaviteley tsennogo genofonda listvennykh drevesnykh rasteniy na osnove sozdaniya geneticheskogo banka in vitro [Saving valuable gene pool of representatives of deciduous woody plantation through the establishment of in vitro genetic bank]. Lesnye biogeotsenozy boreal'noy zony: geografiya, struktura, funktsii, dinamika : materialy Vserossiyskoy nauchnoy konferentsii s mezhdunarodnym uchastiem, posvyashchennoy 70-letiyu sozdaniya Instituta lesa im. V.N. Sukacheva [Forest ecosystems of the boreal zone: geography, structure, function, dynamics: Materials of All-Russian Scientific Conference with international participation, dedicated-gap of the 70th anniversary of the Forest Institute. VN Sukachev]. Novosibirsk, 2014, pp. 97-99. (In Russian).
10. Morkovina S. S., Vasilyev O. I., Ivanova A. V. Innovatsionnaya infrastruktura sistemy lesnogo khozyaystva: lesnye selektsionno-semenovodcheskie tsentry [Innovative infrastructure forestry systems: wood-WIDE breeding and seed production centers]. Lesotekhnicheskii zhurnal, 2014, Vol. 4. no. 4 (16), pp. 221-230. (In Russian).
11. Plan meropriyatiy ("dorozhnaya karta") "Razvitie biotekhnologiy i gennoy inzhenerii", 2013. Utverzhden rasporyazheniem Pravitel'stva RF №1247-r ot 18 iyulya 2013 g. [Action Plan ("Roadmap") "The development of biotechnology and genetically engineered-rii", 2013. Approved by the Decree of the Government of the Russian Federation №1247-r dated July 18, 2013]. Available at: http://cdnimg.rg.ru/pril/83/76/16/1247_plan.pdf (In Russian).
12. Sivolapov A. I. [et all.] Rekomendatsii po intensivnomu vyrashchivaniyu posadochnogo materiala i sozdaniyu plantatsionnykh kul'tur sortov topolya sereyushchego v Tsentral'no-Chernozemnom rayone [Recommendations for the intensive cultivation of planting material and the creation of varieties of poplar plantation crops graying in the Central Black Earth region]. Voronezh, 2012, 35 p. (In Russian).
13. Rusin N. S. Povyshenie produktivnosti lesov putem sozdaniya plantatsionnykh kul'tur bystrorastushchikh porod [Increasing the productivity of forests through the establishment of fast-growing species plantation crops]. Lesokhozyaystvennaya informatsiya [Forestry information]. 2008, no. 3-4, pp. 27-28. (In Russian).
14. Tsarev A. P., Tsareva R. P., Tsarev V. A. Dinamika sokhrannosti i produktivnosti nastoyashchikh topoley pri ispytanii v usloviyakh umerennogo klimata [Dynamics of safety and productivity of these poplars at IC tests in temperate climates]. Informatsionnyy vestnik VOGiS [Information Bulletin VOGiS]. 2010, Vol. 14, no. 2, pp. 659-668. (In Russian).
15. Shabunin D. A. Issledovaniya po mikroklonal'nomu razmnozheniyu lesnykh porod v Sankt-Peterburgskom nauchno-issledovatel'skom institute lesnogo khozyaystva [Studies on micropropagation of forest species in the St. Petersburg Research Institute of Forestry]. Trudy Sankt-Peterburgskogo NII lesnogo khozyaystva [Proceedings of the St. Petersburg Forestry Research Institute]. 2014, no. 2, pp. 32-36. (In Russian).
16. Shestibratov K. A., Miroshnikov A. I. Perspektivy ispol'zovaniya tekhnologii klonal'nogo mikrorazmnozheniya v lesnom khozyaystve dlya massovogo proizvodstva posadochnogo materiala tsennykh
genotipov drevesnykh rasteniy [Prospects for the use of clonal micropropagation technology in forestry for the mass production of planting material of woody plants genotypes]. Integral, 2007, no. 1, pp. 74-75. (In Russian).
17. Shestibratov K. A., Lebedev V. G., Miroshnikov A. I. Lesnaya biotekhnologiya: metody, tekhnologii, perspektivy [Forest Biotechnology: Methods, Technologies and Prospects]. Biotekhnologiya [Biotechnology]. 2008, no. 5, pp. 3-22. (In Russian).
18. Hasnain S., Cheliak W. Tissue culture in forestry: economic and genetic potencial. The forestry chronicle, 1986, Vol. 62, no. 4, рр. 219 -225.
19. Zeps M. [et al.] Hibridapsu (Populus tremuloides x Populus tremula) klonu salidzinasana un atlase. Mezzinatne, 2009, no. 18 (51), pp. 19-34.
20. Lloyd G., Mc Cown. Commercially feasible micropropagation of mountain laurel, Kalmia latifolia by use shoot tip culture. Plant Propagators Soc. Comb. Proc, 30, 1980, рр. 421-427.
21. Morkovina S. S., Drapalyuk M. V., Evlakov P. M., Safonova N. A. Innovational Mechanisms of Biotechnologies Support in Forest Sector for Providing Economic Security of the State Asian Social Science. Asian Social Science, 2015, Vol. 11, no. 20, рр. 41-48.
22. Murashige T. A., Scoog F. A. Revised medium for rapid growth and boissays with tobacco tissue culture. Phisiol. Plantarum, 1962, Vol. 15, no. 3, рр. 473-497.
23.Yasodha R., Sumathi R., Gurumuthi K. Micropropagation for quality propagule production in plantation forestry. Indian J Biotechnol, 2004, Vol. 3, рр. 159-170.
Сведения об авторах
Машкина Ольга Сергеевна - доцент кафедры генетики, цитологии и биоинженерии ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет», заведующая лабораторией биотехнологии ФГБУ «Всероссийский научно-исследовательский институт лесной генетики, селекции и биотехнологии», кандидат биологических наук, доцент, г. Воронеж, Российская Федерация; e-mail: [email protected].
Табацкая Татьяна Михайловна - старший научный сотрудник лаборатории биотехнологии ФГБУ «Всероссийский научно-исследовательский институт лесной генетики, селекции и биотехнологии», г. Воронеж, Российская Федерация; e-mail: [email protected].
Морковина Светлана Сергеевна - заведующий кафедрой менеджмента и экономики предпринимательства ФГБОУ ВО «Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова», доктор экономических наук, профессор, г. Воронеж, Российская Федерация; e-mail: [email protected].
Панявина Екатерина Анатольевна - доцент кафедры менеджмента и экономики предпринимательства, ФГБОУ ВО «Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова», кандидат экономических наук, доцент, г. Воронеж, Российская Федерация; e-mail: [email protected].
Information about authors
Mashkina Olga Sergeevna - Assistant Professor of genetics, cytology and bioengineering Federal State Budget Education Institution of Higher Education «Voronezh State University», Head
of the Laboratory of bio-technology, FGBI «All-Russian Research Institute of Forest Genetics, Breeding and Biotechnology», PhD in Biological, Associate Professor, Voronezh, Russian Federation; e-mail: [email protected]
Tabatskaya Tatyana Mihaylovna - Senior Researcher, Biotechnology Laboratory, FGBI «All-Russian Research Institute of Forest Genetics, Breeding and Biotechnology», Voronezh, Russian Federation; e-mail: [email protected]
Morkovina Svetlana Sergeevna - Head of the Department of management and Economics en-trepreneurship, Federal State Budget Education Institution of Higher Education «Voronezh State University of Forestry and Technologies named after G.F. Morozov», DSc in Economics, Professor, Voronezh, Russian Federation; e-mail: [email protected].
Panyavina Ekaterina Anatolievna - Associate Professor of Department of management and Economics entrepreneurship, Federal State Budget Education Institution of Higher Education «Voronezh State University of Forestry and Technologies named after G.F. Morozov», Ph.D. in Economics, Associate Professor, Voronezh, Russian Federation; e-mail: [email protected]
DOI: 10.12737/18726
УДК 630*17: 582.475.4*630*232
ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ КУЛЬТУРЫ ЛИСТВЕННИЦЫ 1980 ГОДА ПОСАДКИ
В ЗАБАЙКАЛЬСКОМ КРАЕ
кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник Л. Н. Пак1 кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник В. П. Бобринев1 1 - ФГБУН Институт природных ресурсов, экологии и криологии СО РАН,
г. Чита, Российская Федерация
Приводится анализ устойчивости и роста географических культур лиственницы 1980 года посадки, расположенных на территории Забайкальского края в Читинском лесничестве для последующей оценки, отбора и использования наиболее перспективных видов и климатипов для лесоразведения в данном регионе. Учет приживаемости показал, что на фоне одинаковых экологическом условий и неблагоприятных погодных факторов у климатипов наблюдались существенные различия данного показателя. Несмотря на это, ни один из девяти образцов не выпал полностью. Максимальная приживаемость отмечалась у лиственницы сибирской из Красноярского края Верхне-Манского лесхоза. Последующие учеты сохранности показали на отпад, продолжающийся с разной интенсивностью, всех образцов лиственницы. В первые десять лет жизни географических культур процесс элиминации происходил наиболее интенсивно. В экстремальных условиях среды этому процессу были подвержены образцы из районов с более мягким климатом и оптимальным режимом увлажнения. В двадцатилетнем возрасте и старше наиболее устойчивыми были два климатипа: лиственница Гмелина из Забайкальского края Читинского лесхоза и лиственница сибирская из Краснояр-
