126

2

УДК 630* 165.6

Сиволапов А.И. Селекция растений: Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников специальностей 260400 – Лесное хозяйство, 260500 – Садово-парковое и ландшафтное строительство. - Воронеж: ВГЛТА, 2003.- 12 с.

Печатается по решению редакционно-издательского совета ВГЛТА

Рецензент д-р.с.-х. наук., зав. лабораторией селекции НИИЛГиС Р.Г. Шеверножук

Ответственный редактор канд. с.-х. наук, доц. А.И. Сиволапов

3

ВВЕДЕНИЕ

В Российской Федерации общая площадь земель лесного фонда и лесов, не входящих в лесной фонд, по состоянию на 1 января 2002 г. составляет 1,2 млрд. гектаров (69 % территории страны). Запасы древесины в лесах составляют 82 млрд. м3 (свыше четверти мировых запасов).

Однако в связи с интенсификацией лесного хозяйства и лесной промышленности постоянно происходит генетическое истощение лесов. Поэтому важной задачей, стоящей перед лесным хозяйством страны, является сохранение генофонда древесных пород. Научно-технический прогресс в лесном хозяйстве предполагает широкое применение в лесовыращивании методов генетики и селекции, массовое производство сортовых семян. Предусматривается дальнейшее развитие единого лесного генетико-селекционного комплекса и рациональное использование объектов постоянной лесосеменной базы (ПЛСБ). Необходимо продолжить работы по выделению лесных генетических резерватов, отбору плюсовых деревьев. В рамках государственной системы сортоиспытания лесных пород предусматривается осуществлять проверку по потомству плюсовых деревьев и насаждении посредством создания испытательных культур на единой методической основе.

В Концепции развития лесного хозяйства Российской Федерации на 2003 – 2010 годы в разделе 5 «Воспроизводство лесов и защитное лесоразведение» подчеркивается, что в современных условиях воспроизводство лесов на вырубках, гарях и других не покрытых лесной растительностью лесных землях должно быть обеспечено за счет:

- проведения необходимых мероприятий по восстановлению леса, обеспечения условий для естественного возобновления хозяйственно ценных древесных пород;

- сохранения генетического потенциала лесов, внедрения достижений генетики и селекции в лесное семеноводство, применения современных интенсивных технологий выращивания посадочного материала.

Для снижения дефицита квалифицированных специалистов по лесной селекции и генетике, в вузах увеличен объем часов по селекции растений, введен курсовой проект и экзамен.

1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СТРУКТУРЕ И СОДЕРЖАНИИ КУРСА

Селекция, по образному выражению Н.И. Вавилова - это эволюция, направляемая волей человека.

Селекция - это теория и практика улучшения существующих и выведе-

4

ния новых сортов растений, пород животных, микроорганизмов. Селекция лесных древесных растений осуществляется путем практического применения лесной генетики и заключается обычно в испытании разных диких типов и определении, какие из них растут лучше при посадке в специфических условиях. Перевод на селекционную основу всех хозяйственных мероприятий: - семеноводства, лесных культур, рубок промежуточного и главного пользования приведет к повышению производительности, устойчивости и качественной структуры новых лесов. Для улучшения лесных пород на основе селекции возможны два основных пути: 1. отбор и использование для разведения стихийно возникших в природе ценных форм; 2. получение новых ценных форм экспериментальным путем (методами гибридизации, мугагенеза, полиплоидии и др.) и их использование.

Знакомство с нетрадиционными подходами в генетике и селекции лесных древесных растений (сортовыведение на основе гетерозиса, отбор геномных мутантов и др.) может способствовать их более широкому внедрению в практику лесной селекции.

2 СОДЕРЖАНИЕ РАЗДЕЛОВ ДИСЦИПЛИНЫ

2.1 Введение

Определение, предмет, направления и методы лесной селекции. Определение, предмет и методы сортоиспытания. Определение, предмет и методы лесного семеноводства. Лесная селекция, сортоиспытание, семеноводство в системе лесохозяйственного образования и лесобиологических наук. Оценка современного уровня развития лесной селекции, сортоиспытания и семеноводства в мире и России.

2.2 Вид и видообразование. Внутривидовой полиморфизм и методы его изучения

Вид и его структура. Популяция, ее структура и свойства. Видообразование и естественный отбор. Признак и фен. Свойства фенов. Межпопуляционная изменчивость. Параллельная изменчивость. Качественные и количественные признаки, методы их обработки.

2.3 Методы селекции

Отбор. Содержание и теоретические основы отбора как метода селекции. Типы отбора: массовый, групповой, индивидуальный. Отбор провиниенций, эдафотипов и лесосеменное районирование. Отбор популяций, форм, биотипов. Отбор при интродукции. Прижизненная оценка наследственных свойств растений. Ранняя диагностика признаков и свойств плюсовых деревьев.

5

Гибридизация. Гибридизация внутривидовая и отдаленная. Спонтанная гибридизация. Факторы, ограничивающие спонтанную гибридизацию: генетические, физиологические, физические. Получение фертильных гибридов. Задачи, решаемые методом гибридизации. Содержание и порядок работы методом гибридизации. Системы скрещивания, их достоинства, недостатки и практическое применение. Комбинационная способность общая и специфическая; понятия, генетические основы, методы оценки, практическое применение.

Мутагенез. Мутации и их классификация. Мутагенные факторы, их классификация и оценка эффективности. Теоретические основы индуцированного мутагенеза. Факторы, влияющие на эффективность мутагенеза: вид мутагена и его доза, биология объекта и его состояние, внешняя среда. Порядок работы при проведении индуцированного мутагенеза.

Полиплоидия. Определение полиплоидов и их классификация. Полиплоидия как фактор эволюции. Хозяйственное значение. Причины возникновения спонтанных полиплоидов. Оптимальное число плоидности. Аутополиплоиды и аллополиплоиды. Полиплоидия и морфогенез. Полиплоидия и апомиксис. Криптополиплоидия и псевдополиплоидия. Диагностика полиплоидов.

2.4 Способы размножения селекционного материала

Системы размножения растений: половое и бесполое. Преимущества и недостатки. Их сущность и роль в сохранении генотипических особеностей родительских растений в потомстве. Практическое применение различных форм размножения. Способы вегетативного размножения: порослью от пня, отводками, корневыми отпрысками, корневищными побегами, черенками, культурой тканей, прививками.

2.5 Сорт и сортоиспытание

Определение сорта. Сорт как конечный этап селекционного процесса. Типы сортов по способу получения: сорт-популяция, сорт-гибрид, сортлиния, межлинейные гибриды, сорт-клон. Порядок работы при получении сорта и сортоиспытании. Организация авторского права на сорт.

2.6 Селекционная оценка насаждений, плюсовая оценка насаждений

Селекционная оценка насаждений и древостоев. Требования к плюсовым деревьям и древостоям в зависимости от вида растения, географического района и направления селекции.

6

2.7 Организация постоянной лесосеменной базы и других объектов единого генетико-селекционного комплекса

Состояние лесного семеноводства. Постоянная лесосеменная база и ее структура. Принципы организации сортового семеноводства лесных древесных растений на генетико-селекционной основе. Этапы работ по созданию ПЛСБ. Объекты ПЛСБ. Состав единого лесного генетико-селекционного комплекса (ЕЛГСК). Постоянные лесосеменные участки (ПЛСУ). Отбор насаждений под ПЛСУ, селекционная оценка деревьев, формирование, документация, охрана и защита. Способы закладки ПЛСУ. Лесосеменные плантации (ЛСП). Классификация типов ЛСП. Способы создания плантаций вегетативного происхождения. Способы создания плантаций семенного происхождения. Подбор площадей, выбор растительного материала, схема размещения клонов и семей, агротехника выращивания. Стимуляция семеношения на ЛСП. Документация, охрана и защита ЛСП Организация ЛСП II порядка и ЛСП повышенной генетической ценности. Организация временных лесосеменных участков до формирования постоянной лесосеменной базы. Классификация лесных семян. Организация производственных лесосеменных хозяйств.

2.8 Частная селекция лесных растений

Селекция и семеноводство хвойных древесных растений

Селекция сосны, ели, лиственницы, пихты: направления селекции - на быстроту роста и качество ствола, качество древесины, устойчивость к неблагоприятным факторам среды, иммунитет, смолопродуктивность, урожайность и качество семян. Особенности создания лесосеменной базы. Селекция и семеноводство перспективных интродуцентов хвойных растений.

2.9 Селекция и семеноводство лиственных древесных растений

Селекция на быстроту роста и форму ствола. Качество древесины. Аномальные перестройки структуры стебля древесных растений и селекция на декоративность древесины. Особенности создания лесосеменной базы. Селекция на урожайность, качество плодов у дикорастущих орехоплодных, плодовых и ягодных растений. Устойчивость к неблагоприятным факторам среды, иммунитет и др. Особенности создания маточно-семенной базы.

2.10 Частная селекция декоративных растений

Селекция на декоративность однолетних и многолетних травянистых растений. Размеры, форма и окраска цветков и его частей, листьев, длина цветоноса. Увеличение периода цветения как фактор декоративности. Селекция на устойчивость к воздействию техногенных и биотических факторов в условиях города.

7

Декоративные древесные растения. Особенности наследования и селекция хвойных растений по габитусу и окраске хвои. Краснолистные и разрезнолистные формы лиственных древесных и кустарниковых растений. Устойчивость декоративных древесных и кустарниковых растений в городских посадках и лесопарках.

3 УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

При выполнении контрольной работы и подготовке к сдаче экзамена необходимо руководствоваться программой курса, усвоить изучаемый материал, проработать рекомендованную литературу.

Контрольная работа выполняется в обычной ученической тетради. Она должна быть написана разборчивым подчерком и аккуратно оформлена. Контрольное задание состоит из 6 вопросов.

Контрольное задание формируется преподавателем и выдается студенту на установочной сессии.

Если у студента возникают затруднения при изучении каких-то вопросов курса, рекомендуется обращаться за консультацией к преподавателям кафедры (письменно или устно). В конце работы указать использованную литературу, подписать, поставить дату и представит в академию на рецензию до начала сессии.

Положительно выполненная контрольная работа рекомендуется к защите, а студенту высылается рецензия. Если: контрольная работа выполнена неудовлетворительно, то ее нужно доработать в соответствии с указаниями рецензента и выслать на повторное рецензирование.

4 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Предмет лесной селекции. Направления и методы лесной селекции.

2.История развития лесной селекции. Оценка современного уровня развития лесной селекции, сортоиспытания и семеноводства.

3.Аналитическая и синтетическая селекция. Биологические основы отбора как метода лесной селекции.

4.Вид и его структура. Популяция ее структура и свойства. Признак и фен.

5.Внутрипопуляционные категории: биотип, клон, форма.

6.Экологическая дифференциация вида на экотипы.

7.Виды отбора в лесной селекции. Теоретические основы отбора как метода лесной селекции.

8.Отбор провиниенций и лесосеменное районирование. Методы изучения экотипов.

8

9.Особенности климатических, почвенных и др. экотипов сосны. Лесосеменное районирование сосны.

10.Особенности климатических и почвенных экотипов дуба. Районирование переброски семян дуба черешчатого.

11.Особенности климатических и высотнопоясных экотипов лиственницы. Лесосеменное районирование лиственницы.

12.Особенности климатических и почвенных экотипов ели. Лесосеменное районирование ели.

13.Лесосеменное районирование Северного Кавказа.

14.0тбор популяций и биотипов. Методы отбора лесных микропопуляций.

15.0тбор биотипов по фенотипу и генотипу с контролем по потомству (проверка на элитность).

16.Ранговый метод отбора деревьев Ранняя диагностика элитности. 17.Оформление плюсовых деревьев в натуре и документация.

18.Гибридизация как метод лесной селекции. Теоретические основы метода. Гетерозис.

19.Подбор пар для скрещивания. Системы скрещиваний. Примеры. 20.0бщая комбинационная способность (ОКС). Как и с какой целью она оп-

ределяется?

21.Специфическая комбинационная способность (СКС). Методы и цель ее определения.

22.Скрещивание на растущих деревьях. Подготовка цветков, изоляция. Уход за завязью. Регулирование степени доминирования. Примеры.

23.Техника гибридизации на срезанных ветвях.

24.Получение, хранение, пересылка и определение жизнеспособности пыльцы.

25.Биология цветения сосны, ели, лиственницы.

26.Биология цветения дуба, березы, лещины.

27.Биология цветения тополя, клена.

28.Способы преодоления нескрещиваемости Получение, хранение гибридных семян; испытание и "воспитание" гибридного потомства.

29.Мутагенез и полиплоидия как методы селекции. История изучения вопроса.

30.Типы мутаций, мутагенные факторы (физические и химические мутагены).

31.Спонтанные и индуцированные мутации. Способы искусственного получения мутаций. Примеры.

32.Понятие о полиплоидах. Авто- и аллополиплоидия. Размножение полиплоидов.

33.Искусственное получение полиплоидов. Примеры у древесных пород.

9

34.Теоретические основы миксоплоидии. Значение миксоплоидов.

35.Значение полиплоидии в эволюции и селекции. Примеры.

36.Системы семенного размножения древесных растений.

37.Системы вегетативного размножения древесных растений.

38.Лучшие способы прививки хвойных древесных пород.

39.Лучшие способы прививки лиственных древесных пород.

40.Микроклональное размножение древесных растений.

41.Диагностика систем семенного размножения.

42.Лесное сортоведение. Определение сорта, типы сортов.

43.Сортовыведение у древесных пород. Сортоиспытание и охрана сортов.

44.Оценка наследственной гетерогенности. Коэффициент наследуемости в узком смысле (h2).

45.Коэффициент наследуемости в широком смысле (Н2).

46.Показатель эффективности отбора. Прогноз эффективности лесной селекции.

47.Состояние лесного селекционного семеноводства. Структура ПЛСБ.

48.Состав единого лесного генетико-селекционного комплекса (ЕЛГСК).

49.Лесосеменные плантации, их классификация.

50.Клоновые ЛСП, их преимущества по сравнению с другими видами. Технология закладки.

51.Семейственные плантации. Способы закладки.

52.Стимуляция семеношения. Способы повышения урожайности семенных плантаций.

53.0рганизация ЛСП II и III порядков. ЛСП повышенной генетической ценности.

54.Гибридно-семенные плантации. Особенности закладки гибридносеменных плантаций двудомных древесных пород.

55.0собенности закладки гибридно-семенных плантаций однодомных древесных пород. Примеры.

56.Значение для лесоразведения гибридных семян первого поколения (F1) от отдаленных скрещиваний; способы массового получения таких семян у лиственницы, у некоторых видов тополей в других пород.

57.Временные лесосеменные участки - в чем сущность этой системы?

58.Закладка постоянных лесосеменных участков. Способы закладки.

59.Отбор насаждений сосны под ПЛСУ, способы их изреживания и другие виды уходов на них для улучшения плодоношения.

60.0тбор насаждений дуба под ПЛСУ, способы их изреживания и другие виды уходов на них для улучшения плодоношения.

61.Сортовые категории семян, их характеристика по происхождению.

10

62.Организация и планирование семеноводческих работ в России. Федеральный закон о семеноводстве.

63.Хозяйственно-ценные формы сосны.

64.Ценные для селекционного отбора формы ели по коре и типу ветвления, их особенности и значение.

65.Характеристика рано- и позднораспускающихся разновидностей дуба, их селекционное значение.

66.Характеристика рано- и позднораспускающейся форм ели и осины.

67.Характеристика быстрорастущих и гнилеустойчивых форм осины (исполинская и др.), их особенности и значение.

68.Каповые формы у березы, осокоря и ореха, их признаки, значение; взгляды на происхождение капов; возможности размножения с сохранением этого свойства у потомства.

69.Формы березы по коре. Характеристика этих форм, отбор и размножение.

70.Формы карельской березы. Размножение карельской березы.

71.Отбор высокосмолопродуктивных форм сосны. Какими еще полезными качествами обладают эти формы?

72.Формы тополя белого и сереющего по коре и кроне, их хозяйственное значение.

73.Достижения по гибридизации тополя. Характеристика нескольких особо ценных для озеленения, защитного и плантационного лесоразведения новых гибридов тополя, выведенных селекционерами.

74.Достижения по гибридизации дуба. Характеристика особо ценных новых пород дуба, выведенных селекционерами.

75.Достижения по гибридизации лиственницы.

76.Селекция древесных пород при интродукции.

77.Достижения по селекции и акклиматизации орехов с применением гибридизации.

78.Характеристика ценных для отбора форм кедра сибирского, способы создания его семенных плантаций путем прививки на сосну.

79.Характеристика и методы отбора форм лещины, ценных по качеству орехов и по их урожайности; отбор насаждений лещины для закладки постоянных семенных участков и мероприятия на них.

80.Селекция и семеноводство бука, клена, ясеня, вяза.

81.Выделение и сохранение генофонда древесных пород.

82.Общая схема селекционного семеноводства в России.

83.Селекция на декоративность древесных растений.