Введение к работе
Актуальность работы. Несмотря на разноплановые исследования генеративных органов сосны сибирской (кедра сибирского, Pinus sibirica Du Tour): выявление закономерностей формирования урожаев (Некрасова, 1972; Ирошников, 1985; Воробьев, 1979; Горошкевич, 2008), изучение физиологических процессов, лежащих в основе формирования генеративных структур (Минина, Ларионова, 1979), цитоэмбриологических исследований (Третьякова, 1990), многие аспекты репродукции данного вида остаются не решенными. Между тем, репродуктивные процессы кедра сибирского имеют ряд особенностей, отличающих его от других представителей хвойных, произрастающих на территории Сибири:
длительный генеративный цикл (2,5 года);
незавершенность прохождения эмбриогенеза (семена требуют длительной стратификации в течение четырех-семи месяцев);
встречаемость в популяции уникальных особей кедров-акселератов, шишки которых созревают за 2,5 месяца (вместо двух лет) и формируют семена без зародыша (Ирошников, 1974; Минина, Ларионова, 1979; Третьякова, 1990).
Изучение репродуктивного потенциала кедра сибирского является одной из основных проблем, направленных на сохранение его генофонда. Эта проблема может быть решена сочетанием классических методов селекции, таких как искусственный отбор высокоурожайных форм, контролируемое опыление, получение хозяйственно ценных гибридов с современными методами биотехнологии, позволяющими осуществить массовое размножение улучшенных сеянцев данного вида.
Цепь исследования. Определение репродуктивного потенциала клонов кедра сибирского и выявление его регенерационной способности при контролируемом опылении ex situ и в культуре in vitro.
Задачи исследования:
-
Исследовать половую репродукцию клонов прививочной плантации кедра сибирского на юге Красноярского края;
-
Провести сравнительный анализ пыльцы клонов и деревьев кедра сибирского из естественного древостоя, используемых в качестве опылителей;
3. Выявить структуру урожая, семенную продуктивность женских шишек
и качество семян, полученных в результате свободного и контролируемого
опыления у клонов кедра сибирского;
4. Оценить семенное потомство кедра сибирского, полученного в
результате контролируемого опыления на способность к прорастанию и росту;
5. Индуцировать получение каллусных культур из зародышей семян кедра
сибирского в культуре in vitro.
Защищаемые положения:
1. Полученное в результате контролируемого опыления пыльцой кедра-акселерата жизнеспособное потомство предоставляет возможность изучить
уникальное природное явление, связанное с аномальным генеративным циклом развития в системе рода Pinus.
2. Использование в качестве опылителя пыльцы дерева с однолетним циклом развития женской шишки, позволяет получить семенное потомство, которое можно успешно использовать в лесосеменной практике.
Научная новизна. Впервые проведено контролируемое опыление деревьев клонового архива кедра сибирского в Западном Саяне, в том числе пыльцой уникального дерева с однолетним циклом развития женской шишки. Выявлены комбинации родительских пар, дающие высокопродуктивное потомство. Впервые ex situ было получено селективное потомство в результате контролируемого опыления пыльцой кедра-акселерата с однолетним циклом развития женской шишки и самоопыления. Впервые получен каллус из незрелых зародышей семян «отцовских» деревьев-опылителей кедра сибирского из естественного древостоя Западного Саяна.
Теоретическое и практическое значение. Получены новые данные по влиянию пыльцы уникальных форм деревьев кедра сибирского с однолетним циклом развития женской шишки на репродуктивную способность клонов кедра сибирского. Рекомендованы варианты контролируемого опыления, которые могут быть использованы в селекционных программах. Разработаны методы биотехнологии получения каллусных культур кедра сибирского.
Апробация результатов. Основные результаты исследований
представлены на следующих региональных, всероссийских и
международных конференциях: школа молодых ученых "Эмбриология и
биотехнология" (Санкт-Петербург, 2005); IV Российская конференция
«Флора и растительность Сибири и Дальнего Востока» (Красноярск, 2006);
конференция молодых ученых «Исследования компонентов лесных
экосистем Сибири» (Красноярск, 2006, 2007 и 2009); IV съезд общества
биотехнологов России им. Ю.А Овчинникова (Пущино, 2006); I (IX)
международная конференция молодых ботаников (Санкт-Петербург, 2006);
конференция «Досягнення і проблеми генетики, селекціі та біотехнологіі»,
посвященная 120-летию со дня рождения академика НАН Украины Н.И.
Вавилова (Киев, 2007); международная школа молодых ученых
«Эмбриология, генетика и биотехнология» (Уфа, 2007 и Саратов, 2009); II
международное совещание по сохранению лесных генетических ресурсов
Сибири «Генетические основы устойчивости и продуктивности древесных
растений в связи с антропогенным воздействием и глобальным изменением
климата» (Новосибирск, 2009); всероссийская конференция с участием
иностранных ученых «Эколого-географические аспекты
лесообразовательного процесса» (Красноярск, 2009); международная научная конференция «Актуальные проблемы прикладной генетики, селекции и биотехнологии растений» (Ялта, 2009); III международное совещание «Сохранение лесных генетических ресурсов Сибири», посвященное международному году лесов (Красноярск, 2011).
Диссертационная работа выполнена при финансовой поддержке Интеграционного проекта СО РАН № 53, грантов РФФИ № 06-04-08040-офи, 07-04-96810-р_енисей_а, 08-04-00107-а, 09-О4-98008-р_сибирь_а, 094)4-10023-к, 10-04-10026-к, ККФН 18G043 и проекта СФУ 1.7.09 федерального агентства по образованию.
Публикации. По результатам исследования опубликованы 22 работы, в том числе три в журналах, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объем duccepmaifuu. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, выводов, списка литературы и приложения. Работа изложена на 143 страницах, содержит 27 рисунков и 33 таблицы. Библиографический список включает 179 источников литературы, 55 из которых на иностранном языке.
Личный вклад автора. Сбор экспериментального материала и его анализ проведен автором.
Благодарности. Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю д.б.н., профессору И.Н. Третьяковой за ценные советы в работе над диссертацией. Кроме того, автор признателен директору Государственного предприятия Красноярского края «Красноярское управление лесами, Ермаковский филиал, Даурское подразделение» Ю.А. Череповскому за предоставленную возможность проведения экспериментальных работ на клоновых архивах кедра сибирского в Западно-Саянском ОЛХ и зам. директора Западно-Саянского ОЛХ В.Ю. Череповскому за помощь в проведении работ по гибридизации.
