4527

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования «Воронежский государственный лесотехнический университет

им. Г.Ф. Морозова»

ЛЕСНАЯ ГЕНЕТИКА И СЕЛЕКЦИЯ

Методические указания к учебной практике для бакалавров по направлению подготовки 35.03.10 Ландшафтная архитектура Профиль – Ландшафтное проектирование и строительство

Воронеж 2018

УДК 630*165.6

Лесная генетика и селекция: Методические указания к учебной практике для бакалавров по направлению подготовки 35.03.10 Ландшафтная архитектура. Профиль – Ландшафтное проектирование и строительство/ А. И. Сиволапов, И.Ю. Исаков, Т.А. Благодарова; Мин-во науки и высшего обр. РФ, ФГБОУ ВО «ВГЛТУ им. Г.Ф. Морозова». Воронеж, 2018. - 35 с.

Печатается по решению редакционно-издательского совета ВГЛТУ.

Рецензент: д-р с.-х. наук, вед. науч. сотр. лаборатории селекции ВНИИЛГСбиотех Ширнин В.К.

2

ВВЕДЕНИЕ

В соответствии с учебным планом для бакалавров по направлению подготовки 35.03.10 «Ландшафтная архитектура» на учебную практику по лесной генетике и селекции рекомендуется 36 часов. Учебная практика проводится со студентами после проработки теоретического курса и сдачи зачета.

Целью учебной практики по лесной генетике и селекции растений является закрепление теоретических знаний студентов по наиболее важным вопросам курса.

Программа учебной практики:

1 день практики. Экскурсия по опытным объектам Правобережного лесничества ВГЛТУ. Ознакомление с методами генетики и селекции, семеноводства и сортоиспытания лиственницы, тополей, дуба, орехов, ольхи:

а) коллекционные посадки различных сортов тополей отечественной и зарубежной селекции, характеристика и инвентаризация лучших сортов;

б) коллекционно-географические культуры лиственницы как основа для выявления и выбора ее интродукционных очагов и получения семян при отдаленной гибридизации, изучение роста и продуктивности разных экотипов;

в) гибриды и декоративные формы дуба; г) прививки сосны кедровой на сосну обыкновенную;

д) спонтанные и индуцированные мутанты тополя. Полиплоиды, их характеристика;

е) регенеранты сортов тополя и карельской березы, полученные in vitro; ж) акклиматизация ореха грецкого в зеленую зону г. Воронежа.

Отдаленная гибридизация; з) индивидуальный отбор ольхи черной в Правобережном лесничестве.

Составление паспорта плюсового дерева; и) типологические культуры березы повислой различных форм по

трещиноватости коры. Клоновая и семейственная плантации березы повислой.

2 день практики. Экскурсия по опытным объектам ВНИИЛГСбиотех (на базе филиала кафедры). Ознакомление с методами генетики, селекции и семеноводства сосны, лиственницы, ели, дуба, тополя, ольхи:

а) клоновые плантации сосны обыкновенной; б) клоновые и семейственная плантация дуба черешчатого; в) гибридно-семенная плантация лиственницы; г) клоновая плантация ели обыкновенной;

3

д) испытательные культуры сосны и дуба; е) архивы клонов сосны, дуба и лиственницы;

ж) сортоиспытательный участок триплоидных тополей; з) коллекционный участок индуцированных мутантов тополя.

3 день практики. Составление отчета об учебной практике. Просмотр видеофильмов по селекционным объектам. Зачет.

1 ЭКСКУРСИЯ ПО ОПЫТНЫМ ОБЪЕКТАМ ПРАВОБЕРЕЖНОГО ЛЕСНИЧЕСТВА

В лесной селекции, самой молодой отрасли лесоводства, аналитическая селекция (отбор в природе ценных форм лесных пород) имеет в настоящее время первостепенное и основное значение для практики и массового применения селекции в лесном хозяйстве. Поскольку все главнейшие породы наших лесов и наиболее ценные из них, хвойные, восстанавливаются и разводятся преимущественно семенным путем, то для улучшения их методами селекции практически необходим перевод на селекционную основу лесного семеноводства.

Лесная селекция имеет свои, весьма существенные специфические особенности и некоторые отличия в системе и методах отбора по отношению к селекции сельскохозяйственных культур.

Виды отбора в лесной селекции. По предложению одного из ос-

новоположников отечественной лесной селекции академика А. С. Яблокова (1962), М.М. Вересина, Ю.П. Ефимова (1985) и др. в ней следует различать три вида отбора:

1.Массовый или отбор лучших экотипов. Этот отбор иначе можно назвать отбором по происхождению или, по терминологии западноевропейских лесных селекционеров, отбором провениенций - лучших происхождений.

2.Групповой, или отбор лучших популяций среди лучших экотипов. Иначе этот вид отбора можно назвать отбором плюсовых популяций, или популяционным отбором.

3.Индивидуальный, или отбор лучших биотипов, клонов из числа более ценных форм, прежде всего в плюсовых популяциях и экотипах. В этом виде отбора надо различать два варианта, или этапа:

а) отбор по фенотипу, соответствующий, с некоторым приближением, понятию массового отбора в селекции сельскохозяйственных культур;

4

б) отбор лучших биотипов, предварительно отобранных по фенотипу (общий принцип селекции - искать лучшие генотипы среди лучших фенотипов), путем проверки их по потомству в испытательных культурах, что близко соответствует понятию индивидуального отбора в селекции сельскохозяйственных культур, то есть отбор по генотипу.

Объект № 1 Групповой и индивидуальный отбор ольхи черной Правобережное лесничество, кв. 51

Впервые начата работа по селекции ольхи черной в ЦентральноЧерноземной полосе. В Воронежской области сохранились лучшие ольшаники Европейской части России: самые высокопродуктивные и старовозрастные деревья произрастают в Хоперском заповеднике.

В кв. 51 Правобережного лесничества выделен лучший участок ольхи черной учебно-опытного лесхоза. На данном объекте студенты знакомятся с групповым и индивидуальным отбором ольхи черной. Средний возраст насаждения - 55 лет, имеется примесь 75-летних семенников. Средняя высота насаждения - 24,4 м, средний диаметр - 26,1 см, бонитет- I, полнота - 1,2, запас стволовой древесины на I га - 518,2 м3, около 60 % деревьев семенного происхождения. Среди них отобрано два плюсовых дерева.

№I - возраст - 56 лет, диаметр - 32,0 см, высота - 26,0 м, длина живой кроны – 9 м, объем ствола – 1,00 м3.

№2 - возраст - 55 лет, диаметр - 31,0 см, высота - 30,0 м, поперечник кроны – 12,0 м, длина живой кроны – 13,0 м, объем ствола - 1,3 м3.

Объект 2 Географические культуры лиственницы Правобережное лесничество, кв. 54

Лиственница издавна привлекает внимание лесоводов как быстрорастущая, устойчивая, декоративная порода, обладающая к тому же высокими физико-механическими свойствами древесины. В центральной лесостепи имеется достаточно большое количество участков культур этой породы, превосходящих по запасу древесины одновозрастные культуры дуба и осины в 1,5 - 2,0 раза. Например, в Моховском лесхозе Орловской обл. 120летние культуры лиственницы имеют запас около 1000 м3/га, в Воронежском госзаповеднике 100-летние культуры лиственницы польской имеют запас свыше 800 м3/га. В связи с этим лиственницу стремятся широко использовать

5

при лесовосстановлении и защитном лесоразведении. Однако на первых этапах массового внедрения лиственницы (1949 - 53 гг.) культуры ее нередко погибали в раннем возрасте или отличались медленным ростом.

Большую роль в обеспечении быстроты роста, качества и устойчивости культур, как известно, играет происхождение используемых семян. Значение этого фактора особенно велико при культивировании породы за пределами ее естественного ареала. Однако этот вопрос применительно к лиственнице в лесостепи европейской части РСФСР в то время оставался практически не изучен. Для решения его требовалось создание и детальное изучение опытных культур с максимальным представительством видов и экотипов лиственницы. Такие работы были начаты ВЛТИ в 1952 году. Весной, 1955 года в Учебно-опытном и некоторых других лесхозах Воронежской области в разных условиях местопроизрастания было посажено свыше 30 га опытных культур.

Участок, расположенный в кв. 54 Правобережного лесничества, является коллекционным. Здесь имеется 99 вариантов лиственниц, отличающихся по происхождению семян. Каждый вариант представлен двумя-пятью рядами культур. Варианты сгруппированы на участке по крупным географическим районам (таблица 1).

На опытных культурах, совместно с сотрудниками других кафедр, систематически проводятся фенологические наблюдения, исследуются физиологические, цитологические, биохимические и анатомические особенности растений, их устойчивость к повреждению грибами и энтомовредителями, изучаются показатели роста, продуктивности и качества культур, физико-механические свойства древесины.

На основании опытов даны предложения лесному хозяйству по использованию семян отдельных видов и экотипов лиственницы в центральной лесостепи.

В жаркое сухое лето 1972 года не выпало ни одного дождя и наблюдалось усыхание лиственницы Даурской, сохранилось 2 дерева и в 2010 году после аномальной жары в возрасте 55 лет погибли два последних дерева.

Каждая бригада получает задание по изучению лесоводственнотаксационных показателей альтернативных экотипов, делает выводы и сдает отчет.

6

Таблица 1 - Схема участка географических культур лиственницы в кв. 54 Правобережного л-ва ВГЛТА

Объект 3 Прививки пирамидального дуба Правобережное лесничество, кв. 54

В 1962 ‒ 64 гг. создана плантация пирамидального дуба. Подвоем послужили 3 ‒ 5-летние дубки, выращенные из местных желудей ранней разновидности дуба с единичной примесью поздней. Черенки для прививки взяты из однолетних побегов от двух пирамидальных деревьев дуба, произратающих на территории племсовхоза Пальна Михайловская Липецкой обл. Эти деревья были выявлены профессорами - М. М. Вересиным (ВЛТИ) и С. И. Машкиным (ВГУ), при знакомстве с дендрофлорой ЦЧП. Все прививки черенками от пирамидальных деревьев дуба выполнены способом " в мешок

7

за кору". В первый же год привои обнаружили высокую энергию роста и свойство формировать плотную пирамидальную крону.

На плантации пирамидального дуба имеется несколько прививок гибридного дуба Мичурина, полученных из черенков от дубков, выращенных в ботаническом саду СХИ из желудей первого гибридного потомства, присланных С. С. Пятницким. Гибридный дуб отличается устойчивостью, быстрым ростом.

Объект 4 Прививки кедра на сосну Правобережное лесничество, кв. 54

Сосна кедровая сибирская является важной лесообразующей породой в рамках своего естественного ареала. Большим спросом пользуется древесина кедра и кедровые орешки, которые являются не только важным продуктом питания, но и используются в качестве сырья для фармацевтической промышленности.

Особый интерес представляют культуры кедра, произрастающие вне естественного ареала. Они позволяют оценить перспективы более широкого внедрения этой породы в лесокультурное производство.

ВУчебно-опытном лесхозе ВГЛТА в квартале № 54 Правобережного лесничества на темно-серой суглинистой почве заложены культуры сосны кедровой сибирской (пл. 0,05 га). Посадка производилась 3-летними саженцами. Возраст культур - 42 года. К 1999 году сохранилось 172 растения. Кроны отдельных растений имеют повреждения различного характера. Средняя высота деревьев составляет 5 - 6 м, у отдельных растений высота достигает 9 м. Средний диаметр на высоте груди - 8,5 см.

Для изучения возможности получения урожая кедровых орешков в более короткие сроки проведены прививки сосны кедровой сибирской на сосну обыкновенную. Опытный участок расположен в кв. 54 Правобережного лесничества (площадь 0,116 га). Подвойные культуры заложены однолетними сеянцами сосны весной 1958 года. Прививочный материал заготовлен в Алтайском заповеднике с одного дерева кедра, произрастающего на берегу Телецкого озера. Это дерево имеет возраст более 100 лет. Диаметр ствола превышает 50 см, высота около 30 м. Прививка черенков производилась весной 1960 года на 3-летние сосенки "в расщеп" центрального побега. Высота от почвы до места прививок - 0,3 - 0,4 м.

В1961 году проведена прививка на 4-летние подвои. Черенки были заготовлены в Учебно-опытном лесхозе СибЛТИ (Красноярск) с семи кедров, произрастающих на северном склоне. Почва - суглинистая, каменистая. Вы-

8

сота материнских деревьев 20 - 25 м, диаметр стволов – 35 - 62 см. Прививки расположены на высоте 0,6 м.

В1963 году произведены прививки на центральный побег 6-летних сосен: “в приклад сердцевиной на камбий” на высоте 1,5 - 1,9 м от почвы. Черенки заготавливались в кронах Красноярских клонов.

Внастоящее время раметы Алтайского клона имеют широкораскидистые рыхлые кроны. Хвоя длинная, сизовато-зеленая. Средняя высота растений превышает 10 м, а диаметр около 20 см. Отмечено раннее и обильное плодоношение, особенно в урожайные годы.

Раметы Красноярских клонов характеризуются относительно поздним

ислабым цветением и плодоношением. Их кроны компактные, полупирамидального типа. Хвоя темно-зеленая. Высота деревьев достигает 9 м, а диа,- метр более 16 см.

Всего сохранилось 17 привитых растений. Отдельные деревья имеют признаки несовместимости в системе привой-подвой, наблюдается заметное перерастание привоев по диаметру. Общее состояние деревьев на участке хорошее и удовлетворительное.

Сосна кедровая сибирская представляет значительный интерес не только как орехоплодная порода, но и как объект декоративного древоводства для озеленения населенных мест.

Изучение роста, состояния и плодоношения корнесобственных и привитых кедровых сосен в Учебно-опытном лесхозе ВГЛТА позволяет получить сведения о методике выращивания кедра в Центральном Черноземье. Состояние посадок на 2006 год плохое из-за антропогенного фактора. Существующие объекты используются для заготовки семян и черенков, а также для проведения экскурсий во время учебных практик по селекции и лесным культурам.

Объект № 5 Коллекция гибридов тополя Правобережное лесничество, кв. 54

Тополь - это древесная порода, на которой впервые была доказана возможность селекции древесных. В Воронеже собрана коллекция более 200 видов и гибридов тополей.

Наиболее хозяйственно-ценными являются тополя из секции белых: Гибрид (тополь белый × осина) получен М. М. Вересиным, отличается мощным ростом и хорошим состоянием. В 40 лет достигает высоты 30 м и диаметра 40 см, запас - около 1200 м3/га. На примере этого тополя хорошо проявляется соматический и адаптивный гетерозис.

9

Тополь Советский пирамидальный получен А. С. Яблоковым от скре-

щивания тополя белого и тополя Болле. Этот тополь отличается быстротой роста, устойчивостью, рекомендуется для озеленения. В коллекции представлен смесью клонов мужских и женских.

Тополь Яблокова получен А. С. Яблоковым от скрещивания гигантской осины с тополем Болле. Этот гибрид напоминает пирамидальную осину, женский, плохо черенкуется.

Тополь Болле камышинский получен А. В. Альбенским от скрещивания тополя белого с тополем Болле. Мужской, отличается быстротой роста, устойчивостью, рекомендуется для озеленения, хорошо черенкуется.

Из секции черных тополей представителями являются тополь Русский, Пирамидально-осокоревый Камышинский и Пионер.

Тополь Русский получен А. С. Яблоковым от скрещивания осокоря с тополем черным пирамидальным. Пол мужской, отличается быстрым ростом, устойчивостью; крона полупирамидальная, размножается стеблевыми черенками. Рекомендуется для промышленного, защитного лесоразведения и озеленения.

Тополь Пирамидально-осокоревый Камышинский получен А. В. Аль-

бенским от скрещивания тополей пирамидального и осокоря. Пол мужской. Крона пирамидальная, тонковетвистая. Быстрорастущий, хорошо размножается черенками. Рекомендуется для озеленения и защитного лесоразведения.

Тополь Пионер получен А. С. Яблоковым от скрещивания осокоря с тополем пирамидальным. Пол женский. Быстрорастущий, засухо- и морозоустойчив, хорошо размножается черенками. Рекомендуется для защитного и промышленного разведения.

Тополь Э.С.-38 (Воронежский гигант) получен М. М. Вересиным от скрещивания тополя дельтовидного с тополем бальзамическим. Является аллотриплоидом. Пол мужской, растет быстро, хорошо размножается черенками. Рекомендуется для промышленного, защитного разведения и озеленения. Данный гибрид включен в международное сортоиспытание.

Спонтанные и индуцированные полиплоиды Тополь Хоперский-1 выявлен в пойме р. Хопер (Хоперский заповедник)

А. И. Сиволаповым, представляет естественный гибрид тополя белого с осиной. Пол женский. В соматических клетках преобладает тройной набор хромосом. Отличается быстрым ростом, крупными листьями, устойчивостью. Удовлетворительно размножается зелеными черенками, отличается высокой корнеотпрысковой способностью. Рекомендуется в промышленные и защитные (кроме полезащитных полос) посадки. В

10