Введение к работе
Актуальность исследования. Род Syringa L. включает множество декоративных внутривидовых и межвидовых культиваров, разнообразие которых очень велико. Мировой ассортимент этой культуры насчитывает более 2300 культиваров. При этом две трети существующих сортов были получены с участием вида Syringa vulgaris L. За 60 лет существования коллекции сирени в отделе декоративных растений Главного ботанического сада имени Н.В. Цицина РАН было интродуцировано более 400 сортов S. vulgaris. Важной проблемой в работе с коллекцией сортов S. vulgaris является отличимость одного от другого.
Растения сортов сирени различаются по форме бутона, строению цветка и соцветия, по аромату, сроку цветения, окраске, форме и оттенку листьев, габитусу, однако до сих пор не существует единой схемы описания, позволяющей достоверно различать сорта. В связи с этим актуален вопрос поиска и выделения маркерных признаков для идентификации сортов.
Цель исследования - разработка методики идентификации сортов S. vulgaris, которая позволит объективно отличать сорта по комплексу признаков строения венчика.
Задачи:
Составить унифицированное описание генеративной сферы сортов S. vulgaris коллекции ГБС РАН для анализа распределения изучаемых признаков на основе классификации морфологических особенностей.
Выделить комплекс признаков, позволяющий идентифицировать сорта S. vulgaris с применением математических методов.
Оценить перспективность использования методов статистического анализа данных (разные способы кодировки признаков, кластерный анализ, дендрограммы) для идентификации сортов.
Выделить группы сортов со сходными морфологическими признаками строения цветка и составить ключ для определения сортов S. vulgaris коллекции ГБС РАН.
Проанализировать состав мирового сортимента сирени по данным International Register and Checklist of Cultivar Names in the Genus Syringa L. и сравнить с ним сортовой состав имеющейся коллекции S. vulgaris ГБС РАН.
Создать электронный каталог сортов S. vulgaris с возможностью поиска по критериям на основании сортового состава мировой коллекции и определения состава коллекции ГБС РАН.
Научная новизна работы. Выявлен комплекс из 7 морфологических признаков строения цветка, существенных для идентификации сортов, 5 из которых впервые использованы при описании сортов. Впервые составлено подробное унифицированное описание строения венчика сортов S. vulgaris, позволяющее достоверно различать сорта между собой.
Составлены анкеты для описания сорта (цветение и плодоношение, строение соцветия, строение цветка, окраска цветка), по которым, сопоставляя позиции, можно сравнивать сорта по совокупности признаков.
Впервые применен метод кластерного анализа данных для группировки и идентификации сортов S. vulgaris и проведено сравнение различных подходов к кодировке признаков.
Впервые предложено деление сортов S. vulgaris на группы, основанное на комплексном анализе морфологических признаков цветка.
Впервые разработан ключ для определения сортов S. vulgaris с простой формой цветка и ключ для определения сортов S. vulgaris с махровой формой цветка.
Впервые проанализирован мировой сортимент вида S. vulgaris по данным International Register and Checklist of Cultivar Names in the Genus Syringa L. Проведен сравнительный анализ коллекции сортов S. vulgaris ГБС РАН с мировым сортиментом. Впервые разработан электронный каталог сортов S. vulgaris с возможностью поиска по критериям.
Практическая значимость работы. Результаты работы использованы в «Методике проведения испытаний на отличимость, однородность и стабильность. СИРЕНЬ (SYRINGA L.)» № 12-06/32 от 02.08.2010 г., принятой ФГУ Государственная комиссия Российской Федерации по испытанию и охране селекционных достижений (RTG/1086/1).
Выделенные группы сортов позволяют подбирать сорта по принципу взаимозаменяемости. Сортимент рекомендован для города Москвы. Предложены подходы для оптимизации селекционного процесса, в том числе для подбора исходного материала для скрещиваний.
Методика комплексного исследования морфологических особенностей строения венчика сортов S. vulgaris может быть применена для изучения разнообразия, отличимости и идентификации сортов других декоративных культур.
Апробация работы. Материалы диссертации были представлены на совещаниях и конференциях: 59-ой студенческой научной конференции РГАУ -МСХА имени К.А. Тимирязева (Москва, 2006); научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава и аспирантов Московского государственного университета леса (Мытищи, 2009, 2012); I Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Фундаментальные и прикладные достижения в биологии» (Донецк, 2009); Международной научной конференции «Ботанические сады - центры сохранения разнообразия мировой флоры» (Киев, 2009); Международной научной конференции «V ботанические чтения памяти Й.К. Пачоского» (Херсон, 2009); научной конференции "Город. Лес. Отдых. Рекреационное использование лесов на урбанизированных территориях" (Москва, 2009); I Всероссийской научно-практической конференции "Естественные науки и современность: проблемы и перспективы исследований" (Москва, 2009); VIII
Международной конференции по морфологии растений, посвященной памяти И.Г. и Т.И. Серебряковых (Москва, 2009); II Всероссийской научно-практической конференции "Актуальные вопросы развития современной науки, техники и технологий" (Москва, 2010); II Международной конференции «Ландшафтная архитектура в ботанических садах и дендропарках» (Москва, 2010); научно-практической конференции "Природно-культурное наследие Центральной России" (Москва, 2010); Международной научной конференции «Интродукция и экология растений, проблемы сохранения биоразнообразия» (Воронеж, 2010).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 16 работ, в том числе 2 в журналах, рекомендованных Перечнем ВАК РФ, 2 работы находятся в печати.
Структура и объем диссертации. Основной текст диссертации изложен на 110 страницах и включает введение, 5 глав, заключение, выводы и список литературы, содержащий 124 работы, в том числе 42 - на иностранных языках. В приложения вынесены таблицы, рисунки, фотографии и списки изученных сортов на 25 страницах.
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ (СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ МЕЖСОРТОВЫХ РАЗЛИЧИЙ SYRINGA VULGARIS)
Глава содержит обзор работ, посвященных изучению морфологических признаков сортов S. vulgaris. Рассмотрены современные сведения о степени изученности цветка и роли признаков строения бутона, чашечки, венчика для определения сортового соответствия (Вехов, 1953). В описаниях используются, как правило, признаки, которые сильно зависят от погодных и климатических условий: окраска, диаметр цветка, число долей отгиба венчика и т.д. Эти признаки сложно использовать для идентификации сортов.
