Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Автовегетативное размножение ценных форм карельской березы

ВАК РФ 06.03.01, Лесные культуры, селекция, семеноводство

Автореферат диссертации по теме "Автовегетативное размножение ценных форм карельской березы"

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКАЯ ЛЕС0ТЕШ4ЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ

САВЕЛЬЕВ Олег Анатольевич

АВТО ВЕГЕТАТИВНОЕ РАЗМНОЖЕНИЕ Ц КНШ ЙОРЙ КАРЕЛЬСКОЙ БЕРЁЗЫ

06.03.01 - Лесные культуры, селекция, семеноводство и озеленение городов

Автореферат

диссертации на соискание учёной степени кандидата сельскохозяйственных наук

На правах рукописи

УЖ 630*232.328 : 630х1?б.321.3

Санкт-Петербург - 1992

Работа выполнена на кафедре лесных культур Санкт-Петербургской лесотехнической академии.

Научный руководитель

доцент, кандидат сельскохозяйственных наук А.П.ЕВДОКШОВ

Официальные оппоненты

доктор с.-х.наук, проф. Ю.И.НИКИТШСКИЙ

канд.с.-х.наук, ст.научн. сотр.лаборатории лееовосста-новления ЛенНШШС В.А.СТАРОСТИН

Ведущая организация

Ленинградский Комитет по лесу Министерства экологии и природных ресурсов Российской Федерации

Защита состоится

О КЮ Х992 г. б -У/« часов на заседании специализированного совета К 063.50.01 в Санкт-Петербургской лесотехнической академии (Институтский пер., 5, главное здание, зал заседаний).

Автореферат разослан

Ученый секретарь__ специализирован^вГо^о-бе№

" ОСмТ 1992 г.

ЕВДОКИМОВ А.П.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке академии. Просьба принять участие в обсуждении диссертации или выслать Ваш отзыв на автореферат в 2-х экземплярах, заверенных печатью, по адресу: 194018, Санкт-Петербург, Институтский пер., д.5. Ученый Совет.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Ая туал ьи о с т ь теш. Береза карельская издавна пользуется большим спросом для изготовления мебели и художественных изделий, что привело к повсеместному сокращению её запасов. В настоящее время накоплен опыт по искусственному воспроизводству, однако ряд особенностей препятствует широкому внедрен® карельской березы в культуру. Преяде всего ее низкая конкурентноспособность по сравнению с другими лиственными породам!, слабо изученное многообразие жизненных форм, отсутствие иеде-лкх методов отбора лучике особей и ргшего диагностирования узорчатых форм.

Существенные методы селекционной цнэентариэаци.ч насаждений показали, что успех дальнейшей работа требует коиллог.сис-; оценки еелекционно-хозяйстЕетых признаков, в то:.! числе узорчатости древесины. Ранняя диагностика узорчятмх форм затруднена поздним проявлением признана я недостаточной изученность» заяономерностзй внутривидовой изкенчивости. Классические приёмы вегетативного размножения наталкиваются на слабую укоре-няекость черенков гаи, ках прививаа, низкотехнзлогнчны.

Современные методы сортового семеноводства и вегетативного разшоженкя, базирующиеся на изученности полжерфазма позволяют перейти к целевому разведен:® ценных фора. Кастоясал работа рассматривает отдельные вопросы этой проблема.

Цель и задачи исследования. Цель исследования - на основе изучения м.ор^олого-анатошческой изменчивости предложить методы и приемы позволявшие вегетативно размножать карельскую березу в масштабах, приемлемых для промышленного освоения.

Для достижения этой целя сгагили следующие задачи:

1. Исследовать закономерности морфологе-анатомической изменчивости.

2. Разработать метод отбора и оценки качества плвсошх деревьев по комплексу селекционно-хозяйственных признаков, включая узорчатость древесины.

3. Исследовать способность к регенерации при размножении черенками, отводкаля и т.д. с цель» создания семенных и цехе- . вых промышленных плантаций»

4. Разработать приёмы и методы активизации процессов окоренения.

5. Разработать оптимальный состав сред и наилучшие приёмы размножения карельской березы на искусственных средах.

6. Оценить особенности роста и рад вития ¡тонового потомства при размножении указанными методами.

Объекты исследований - насаждения естественного (7 участков) и искусственного (12 участков) происхождения, общей площадью 87 га на территории Карелии (в семи заказниках) и Ленинградской области. Эксперименты по вегетативному размножению выполняли на Гатчинском ССЛХПП(Ц), в питомнике Волосовского межсовхозного лесхоза, на кафедре общей экологии и физиологии растений ЛТА, в лаборатории отдела иммунитета растений ШЗР

Научная новизна. На основе анализа ыорфолого-анатомичес-кой изменчивости карельской березы выявлены закономерности, позволявшие различать с 3-5 лет узорчатую и безузорчатую группы особей, а по ряду критериев выделять с 10-13 лет.среди узорчатых грушу высокоствольных и "низкорослых" особей, куда отнести короткоствольную и кустообразную формы.

Предложен ранговый метод отбора и оценки качества шшсо-шх деревьев по комплексу селекционно-хозяйственных признаков, включая узорчатость древесины, оцениваемую визуально по специальной 10 разрядной шкале.

Выявлены особенности укоренения черенков различных форм в зависимости от применяемых стимуляторов роста, возраста маточников, места и сроков заготовки черенков, способа посадки. На основании серии опытов оптимизирован состав укореняющего субстрата.

Разработаны приёмы активизации окоренения: омолаживающая обрезка, перепрививка, использование порослевых побегов. На основе этих и других (воздушные и порослевые отводки) приемов предложен метод реювенилиэированных маточников.

Определена эффективность применения различных препаратов при стерилизации, выявлены эксплантаты с лучшей органогенной способностью, исследованы особенности регенерации на средах разных форм, оптимизирован состав сред на этапах культивирования.

Отработаны приёмы доращивания корнесобственных саженцев в теплице и в открыток грунте.

Обоснованность и достоверность результатов исследований подтверждается большим экспериментальным материалом, полученным за б-летний период работы. Выводы сделаны на основе результатов, достоверных на высоком уровне значимости.

Личный вклад. Основные организационные и практические работы по постановке опытов, учётам, сбору и обработке материалов выполнены автором. На основании полученных результатов даны научные выводы и рекомендации производству.

Практическая ценность и реализация результатов работы. Предложены рекомендации, связанные с ранней диагностикой проявления узорчатости и выделением в натуре трех фракций карельской березы. Разработаны и рекомендованы: ранговый метод отбора плюсовых деревьев, приёмы черенкования, в т.ч. активизация окоренения, и выращивания корнесобственных саженцев. Предложены оптимальные составы сред для шкроклонального размножения карельской березы. Исследования использовались при проработке хоздоговорной тематики 1987-1990 гг., а также при выращивании посадочного материала в Гатчинском селекционно-семеноводческом предприятии и создании ЛСП карельской березы в Вояосовсхом лесхозе.

Настоящие исследования дополнили представления о биологии карельской березы.

Апробация работы и публикация результатов исследований. Основные результаты исследований докладывались на ежегодных научно-технических конференциях Л ТА в 1987-1990 гг., материалы вошли в годовые отчеты по хоздоговорным темам 1987/1990 гг. и госбюджетной тематики кафедры лесных культур в 1991 году; в виде тезисов докладов - в сборники научно-технических конференций в г.Йошкар-Ола, МарПИ (1989, 1992), г.Мытищи, МИТИ (1991 г.).

По материалам диссертации опубликовано 4 статьи, одна находится в печати.

Объем я структура работы. Диссертация изложена на 230 страницах, состоит из введения, восьми глав, выводов и реко-

менцаций, содержит 44 таблицы, 28 рисунков и 9 приложений на 38 страницах.

Библиография включает 202 наименования, в том числе 71 зарубежных авторов.

На защиту выносятся следующие положения диссертационной работы:

- основные закономерности морфолого-анатомической изменчивости форм роста карельской березы;

- метод ранговой оценки плюсовых деревьев карельской березы;

- исследования особенностей размножения черенками и активизация окоренения. Метод реювенилизированных маточников;

- оптимизация микроклонального размножения;

- рекомендации по выращиванию корнесобсгвенных саженцев.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава I. Состояние вопроса (литературный обзор).

К 1920-30 гг. возрос спрос на узорчатую древесин}' при сокращении её запасов, что послужило началом планомерных исследований карельской березы. Финские ученые Т.Хинтикка и О.Хей-кинхеймо ( Mi.nti.kko э ¡922, 1926; Mecki-n Heimo , 1933), в нашей стране Н.О.Соколов (1937) впервые отметим, что генеративное потомство наследует узорчатость древесины и указали на возможность генетического происхождения карельской березы. В настоящее время большинство ученых склоняется к этой гипотезе и отмечают систематическую близость березы повислой и карельской.

Неполное наследование узорчатости подтолкнуло к работам в области семеноводства карельской березы (Любавская, 1956, 1972) и вегетативного размножения прививкой (Любавская, 1966, Багаев, 1963, Ермаков, 1967, 1983, Schoß« , 1958) для создания семенных плантаций.

Большой интерес пдя клонового сортоводства представляет вегетативное размножение. Перше работы в этом направлении были проведены в Финляндии (Мгигтап , Pojanheimo , 1940), в

Германии (Larsen , 1940) в Латвии (Калниньш, Берзиньш, 1950, позже Бандер, 1964). Будучи породой трудноукореняемой карельская береза быстро теряет способность к регенерации с возрастом и нуждается в приемах активизации черенкования или использовании материала от реювенилизированных растений (Дубинин, Дань-ченко, 1987, von Arnold , 1983, StiruiJe , 1988).

Размножение березы повислой т vitro описано как с использованием ювенильного материала ( Huthlnen , yahyoogßu 1974, McCown , AmoS , 1979), так и широкого возрастного диапазона маточников (ChaEupa , 1979, 1981, 1983;Motebbe, Shnech f 1987). Размножение In Vitro карельской березы исследовали финские ученые (Ryynönen , Ryynanen , 1986), отметившие сложности первичной подготовки материала и доращивания полученных in \Tuiro растений. У нас в стране микроклональ-ныы размножением карельской березы молодым материалом занимались Г.П.Бутова, Г.М.Табацкая, Л.Л.Скробова (1988, 2198Э).

Перспективный метод 1л \TLtro не лишен недостатков, главный - его дороговизна, поэтому необходимо иметь высокоценный отселектированный материал, это заставляет работать по отбору ценных особей, сортовому семеноводству и размножению клонов в промышленных масштабах.

Глава 2. Программа, цель и обоснование выбранного направления.

При обосновании выбранного направления следует отметить, что сложная техника прививки и сжатые сроки работ ограничивают применение её лесосеменными плантациями. Простота черенкования позволяет увеличить масштабы работ, но с применением методов активизации черенкования и омоложения тканей взрослых особей, повышая их способность к регенерации.

Метод in tfLtro позволяет снять проблему сезонности работ и увеличить (до 100000 ежегодно (Бутова, 1988)) выход кло-нового посадочного материала. При всей сложности, перспективы данного метода налицо.

Исследования формовой изменчивости позволяют выявить особенности жизненных форм и перейти к целевому плантационному выращиванию.

Глава 3. Объекты, методика и объемы

Полевой материал по формовой изменчивости был собран в

Заонежском спецсемлесхозе Карелии (ПДСУ-17,19). С сорока деревьев карельской березы исследовано порядка 8000 образцов семян и плодовых чешуй, 4000 листьев и 1200 однолетних побегов. Для анатомического исследования отобрали 12 модельных особей всех форы роста.

Селекционную инвентаризацию проводили в естественных и искусственных насаждениях шести лесхозов (19 пробных площадей); отобрано для оценки качества 194 экземпляра.

Материал для вегетативного размножения заготавливали в Карелии и Ленинградской области. Заложено 209 вариантов опытов, высажено 27800 черенков.

При исследовании размножения un tfltro поставили 27 вариантов по стерилизации материала, 16 вариантов - испытание сред, 15 опытов по 25 сочетаний факторов среды в каждом при оптимизации составов.

Использовались методики изучения лесных культур (Огиевс-кий, Хиров, 1967), с учетом особенностей карельской березы. Формы роста выделяли по Н.О.Соколову (1959), дополненной характером неровностей ствола ( Saorrxlo , 1976; Евдокимов, 1978). Узорчатость оценивали визуально (Евдокимов, 1978) и по Б.И.Ермакову (1975), под снятым участком коры.

В основе рангового метода отбора - методика А.И.Ненюхина (1974) для сосны и разработки А.П.Евдокимова, О.А.Савельева (1988).

Изучение формовой изменчивости проводили по Я.Ентыс-liiзверовой (jenlyS -SiOjerotfû , 1949), С.А.Мамаеву, А.К.Махневу (1982), А.Я.Яюбавской (1978), В.И.Ермакову (1986). Исследование анатомического строения древесины вели по буровым кернам, взятым на высоте 0,2 м. Анализировали нормальную древесину. Срезы готовили по В.Е.Москалевой (1957). Описание проводили на поперечном и тангентальном срезах по А.А.Яценко-Хмелевскому (1954), А.Я.Любавской (1978), В.И.Ерыакову (1986).

Черенкование, рост и развитие черенковых саженцев исследовали по Р.Х.!£урецкой ( 1961 ), Е.С.Ермакову (1981), З.Я.Ивановой (1982). При активизации окоренения использовали методики: окоренения отводков ( écho , 1958), кольцевания и воздушных отводков ( Hitchcock , Zunmermon , 1936), продольного бороз-

- 9 -

довакия черенков (Дубинин, Даньченко, 198?).

При исследовании размножения i-n V itfo использовали опубликованные методики и составы сред (Бутенко, 1964; Калинин и др., 1985; ChaEupa , 1981, joncè , 1987) и методы оптимизации состава сред (Свирщевская, 1989).

Глава 4. Исследования маточников.

Сравнение габитуалькых признаков выявило различия средних высот форм карельской березы приростов в высоту. BiiyTpn групповые уровни изменчивости основных таксационных показателей высоки, за исключением безузорчатой формы имеющей низкий уровень (11,5-12,7%). Показательными цля форм роста являются величины округлости и выпуклости кроны.

Устойчивыми и информативными является признаки генеративных и вегетативных органов (Махнез, 1987). Размеры сегакок и плодовых чешуй узорчатых форм достоверно (t>2,3), чем у безузорчатой. В пределах узорчатых форм различия несущественны; обнаружена связь параметров семянки и плотности "узора" под корой по В.И.Ермакову (1986). Изменчивость семянок характеризуется низким, а плодовых чешуй средним уровнем по шкале С.А.Мамаева (1970).

Вариабельность листовых пластинок и ауксибластов оказалась в пределах среднего уровня. Все параметры листовой пластинки и черешка узорчатых особей выше, чем безузорчатых (t > 2,3), размеры листа увеличиваются от безузорчатой к кустообразной форме. Узорчатая и безузорчатал совокупности отличаются достоверно по длине черешка листа (t = 2,7), длине ( t = 3,0) и ширина ( t- = 3,3) листа, количеству пар жилок ( t = 2,6). В пределах узорчатых можно выделить группы высокоствольных и "низкорослых" особей по различиям в длине (Ь = 3,2), ширине (Ь = 3,5) листа.

Облиствленность ауксибластов карельской березы возрастает от безузорчатой к кустообразной форме (0,43:0,52:0,54:0,56). Другие параметры годичного побега слабо достоверны.

Параметры листьев и побегов стабилизируются в раннем возрасте (Моргайлик, 1965), это позволит отбирать особи с высокой способностью к регенерации.

Исследование радиального прироста по кернам показало, что его темпы снижаются после 5-7 лет, что согласуется с исследо-

ваниями А.П.Евдокимова (1981, 1989) о падении прироста в высоту с 5-8 лет в результате интенсивного образования узорчатости на морфологическом уровне. Исследовали сосуды и лучевую паренхиму по трем возрастным периодам.

На первом - до трех лет - почти не проявляются аномальные отклонения в древесине за исключением кустообразной формы роста. Характерно меньшее количество сосудов годичного кольца узорчатых особей в сравнении с безузорчагыыи. У кустообразной формы в этот период вдет интенсивный рост, она лвдирует по количеству одиночных и сгруппированных сосудов. Высокие (свыше 16 клеток) ыногорядные лучи накапливаются от повислой к кустообразной форт. Остальные различия лучевой паренхимы малоинформативны.

Период 10-13 лет отмечен сокращением (в 1,6-1,7 раза) сгруппированных сосудов (по 2-5 штук) и увеличением доли одиночных (до 37$). У безузорчатых снижение количества сосудов незначительно. В этот период возрастает доля коротких лучей большой рядности и вдвое снижается количество высоких лучей.

По соотношению (лучей) коротких (1-7 клеток), средних (8-16 клеток), высоких (свыше 16 клеток) выделяются "стволовая" и "низкорослая" группы особей (7:7:1 и 22,5:9:1). По соотношению лучей разной рядности (одно,-, двух-трех-, ыногорядные) безузорчатая форма (8,8:4,8:1,0) отделяется от узорчатых (3,0: :0,8:1,0).

Период 23-25 лет характеризуется стабилизацией строения древесины: вариация исследуемых элементов снизилась до среднего уровня. Сохраняется тенденция обособления форм роста по количеству одиночных сосудов, по общей паренхиматизации древесины. Соотношение лучей разной высоты имеет вид: береза повислая

- 1,5:1,9:1,0, высокоствольная - 5,5:2,9:1,0, короткоствольная

- 13,8:6,2:1,0, кустообразная - 11,3:5,1:1,0; для лучей разной рядности соответственно: 1,4:1,0:1,0; 1,8:0,7:1,0; 2,0:0,5:1,0; 2,8:1,1:1,0.

Анализ морфолого-анатомической изменчивости выявил ряд закономерностей, позволяющих говорить о трех фракциях карельской березы: безуэорчатой, высокоствольной и "низкорослой". Выделять их с большой достоверностью можно с 8-10 лет.

Ранговый метод заключается в отборе деревьев сравнением со средним элементом леса и визуальным характеристикам. Б камеральных условиях проводилась оценка особи по комплексу признаков, ранжируемых по 10-разрядной шкале. Целесообразно заменить показатели роста величинами их средних общих приростов, что дает преимущество при отборе более молодым особям с высокой способностью к регенерации.

Узорчатость древесины оценивалась визуально (табл.1). При оценке плотности рисунка по шкале и по методике В.И.Ермакова (под снятым участком коры) обнаружена тесная корреляция данных ( г = -0,522, корреляция значима на 99% уровне вероятности), что говорит об отсутствии противоречий методов. Оценивались также: доля бессучковой зоны от длины ствола, в %\ доля кроны в общей длине ствола, в %\ отношение диаметра кроны к длине ствола.

Результаты ранжирования признаков сводились в таблицу, ранги построчно суммировались и перемножались. Наименьшие сумма и произведение определяют лучшие фенотипы. Все деревья участка выстраиваются в качественный ряд.

Таблица I

Шкала оценки признака узорчатости

Балл

узорча- Признаки отличия тости________________________________

1

2

3

4

5

6

7

8 9

10

иелкобугорчатая поверхность всего ствола (наилучшее проявление узорчатости)

Мелкобугорчатая местами (60-80%), опухолевидные вздутия

Мелкобугорчатая местами, ребристая

Отдельные вздутия по всему стволу, в промежутках -бугорчатоеть

Крупные опухолевидные вздутия

Отдельные опухолевидные вздутия

Крупнобугорчатая поверхность и ребристость ствола

Ребристость всего ствола

Местами ребристость ствола

Без явно выраженных морфологических признаков узорчатости

- 12 -

Метод может быть применен для оценки качества плюсовых деревьев по паспортам, так как базируется на основных пунктах этого документа.

Глава 5. Черенкование карельской березы.

При оптимизации субстратов черенки от 5-10 летних маточников укореняли на торфо-песчаных смесях, песке промытом, торфе верховом, земле дерновой.

Лучшие результаты получены на торфолесчаных смесях от I: -3 до 3:1. Графический анализ дал оптимальные соотношения: по укоренению - 1,3:1, по показателям роста корней - 1,8 (2,2):1. Увеличение доли торфа в субстрате способствует росту корней, но сдерживает каллюсообразование черенков. На дерновой земле укоренение невысокое. Причины в слабой стерильности и обилии подвижных форм азота. Повторное использование субстратов нежелательно ввиду изменения физических характеристик и накопления гнилостной микрофлоры.

С возрастом снижается укореняемость и эффект применения стимуляторов роста. У молодых маточников отзывчивость на стимуляцию высока, к 40 годам - почти нет укоренения независимо от вариантов. Контрольные черенки не показывают укоренения к 20-25 годам. Одревесневшие (весенние) черенки укореняются хуке летних (полуодревесневших) в отдельных случаях в 2-3 раза. Для весенних черенков эффективно замачивание в водных растворах ИУК или гет-ероауксина повышенных концентраций (.0,09% в течение 8 часов, 0,04% - 15 часов). Напротив для летних черенков эффективна кратковременная обработка с длительным последействием, не травмирующим ткани: ростовая пудра гетероауксина (2Й на основе талька, с добавлением аскорбиновой (I%) кислоты или спиртовой раствор ИУК (10 мг/мл 50& спирта).

Лучше укоренялись черенки из верхнего яруса кроны, от боковых побегов хорошего роста П-Ш порядков ветвления, разновозрастных маточников всех форм. У кустообразных трудно различимы ярусы кроны, поэтому слабо заметны расхождения в укоренении. Среди узорчатых форм саше, слабые показатели укоренения, независимо от возраста маточников, имеют высокоствольные особи, самый высокий процент - кустообразные, видимо это эволюционное приспособление слабоплодоносящих кустарников.

Корнеобраэовательная способность изменяется по мере одревеснения (вызревания) тканей от нижней части побега к средней и верхней. Это справедливо для летнего черенкования. Соотношение укорененных частей: "нижняя : верхняя", колебалось в зависимости от сроков от 53,2 : 36,35? до 40.2 : 58,2$. Причина -в накоплении ингибиторов роста по мере перехода к состоянию покоя. Оптимальный срок летнего черенкования в наших условиях - фенофаза окончания роста побегов (^ 2-3 дня).

Глава 6. Активизация окоренения.

Применение приемов активизации диктуется возрастной потерей способности к регенерации. Анализировали эффект восстановления придаточного корнеобразования у черенков при обрезке кроны, использовании порослевых побегов и побегов от привитых растений. Контроль - черенки из кроны.

Наиболее высокие показатели укоренения имеют черенки из порослевых побегов по основным параметрам (Ърасч> (II.5; 12,9)

> t табл.0 999 (З.В) ), процент укорененных черенков приближался к уровню 5-10 летних маточников (50,8 (60,4)$). Черенки от привитых саженцев укоренялись лучше контрольных, но хуже порослевых. Не выявлено положительного влияния обрезки кроны маточника на укореняемость.

Неотделенные побеги окореняли воздушными и порослевыми отводками. Ризогенез происходил, в основном, в течение одного года, но отделяли отводок лишь к осени второго. Дисперсионный анализ показал, что окоренение отводков достоверно (на 62,2%) зависит от формовых особенностей, 37,8$ - случайные причины. Отводки позволяют размножить взрослые деревья, но мало пригодны для массового размножения.

В опытах по омоложению использовали маточники высокоствольной формы роста. Ранее укорененные саженцы высаживали наклонно в теплице на свежем субстрате, побеги отклоняли, проводили странгуляцию 2-х летних побегов, пришпиливали и присыпали тонким слоем (5-7 см) субстрата, выдерживали режим зеленого черенкования. Для усиления роста побегов вносили удобрения ^дР^КгО и микроудобрения 10 мг/кг д.в. Отросшие из адвентивных, стадийно молодых почек побеги обрезали на черенкование. Маточник поддерживали в состоянии постоянного укоренения: такое преобладание

функций корня над функцией листа задерживает старение. Из табл.2 видно, что черенки от реювенилизированных маточников исходного возраста 25 лет приближаются к уровню укоренения 5 летних маточников.

Таблица 2

Укоренение черенков от реювенилизированных маточников и контрольных

Исходный возраст, лет Происхождение черенков Укоре-нет Длительность, сут. К-во корней I порядка шт Длина корней I порядка, см Прирост за пер-шй год, см

5 Из кроны /контроль/ 57,5 18-20 6,3 53,2±3,3 8,9±0,4

Реювенилизи-рованный маточник 87,5 13-18 15,1 119,7±5,3 10,1±0,5

25 Из кроны /контроль/ 12,3 30-39 3,2 30,3±1,2 0,2±0,0

Реювенилизи-рованный маточник 61,3 17-23 13,3 90,3±4,2 6,5±0,3

Глава 7. Микроклонирование карельской березы

Для стерилизации эксплантатов применяли соединения активного хлора (гипохлорид кальция), спиртоше растворы (70%, 50%), соли ртути (сулема (0,1%, 0,2%), руберон (0,035%, 0,05%). Для вариантов с лучшим эффектом стерилизации анализировали избирательность действия соединений на сапрофитные организмы. Обнаружена тесная нелинейная обратная связь экспозиции обработки и общей инфицированности (величина ранговой корреляции Кендалла колебалась от 0,89 до 0,95), экспозиции обработки и количества жизнеспособных эксплантатов. Наименьшим заражением отличался материал весенний и раннелетний (июнь), в особенности, вегетативные почки и участки активно растущих побегов. Для вегетативных зимующих почек оптимальной оказалась обработка диацидом 6 мицут), раствором сулемы (0,1%, 12-13 минут), 70% спиртом (3 сек) + 15% гипохлоридом кальция (15 минут). Зеленые побеги

обрабатывали рубероном (0,05/5, 0,035^) в течение I минуты.

Стадии оптимизации включали испытание известных составов сред и поэтапную оценку варируемых факторов. По ответной реакции эксплантата судили о специализации питательных растворов и рассчитывали оптимальный состав сред. Для количественной оценки органогенеза рассчитывали коэффициент размножения - Кр, Кр = Конечное число почек х Конечное число побегов х Начальное число почек Начальное число побегов

х Конечная длина побега (побегов, корней) х Начальная длина побега (побегов, корней)

х конечное число листьев начальное число листьев

Использовали программу "Д - МиН'с ", адаптированную для растительных объектов и основанную на методе полиноминаль-иой регрессии. Отобрали составы сред Мурасиге-Скуга в модификация В.Халупы ( МЙСЬ ) иЕШ ( СЬаВира , 1983).

Анализ поведения эксплантатов на испытуемых средах позволил выделить этапы культивирования. Для вегетативных почек и модальных участков четыре: I - инициация роста, 2 - индукция мчко-, побегообразование, 3 - удлинение проростков, 4 -(гкоренение проростков. Для верхушек растущих побегов характерны 3 этапа (без инициации роста).

На первом этапе стимуляция роста побега из вегетативных точек достигается повышенной концентрацией "Макро" - и микрозолей, витаминов и сахарозы от нормального состава среды ВТМ [от 1,14 до 1,23 N ) и определенным соотношением ростовых регуляторов (с<-НУК , 2,08 мг/л, БАЛ, 0,59 мг/л). Через 1-1,5 месяца, на втором этапе концентрация основных компонентов выше входной МБСИ (1,36 до 1,63 N ), особенно витаминов М5 Эффект апикального доминирования снимается высокой концентрацией БАП, 2,54 мг/л. Доля ауксина невысока (с( - НУК ) _ 0,26 лг/л. На третьем этапе участки ткани шсаживали на обедненную основными (0,66 К/ ) и микрослями (0,86 N ) среду с невысоким удержанием ауксина и цитокенина (соответственно 0,67 и 0,78 «г/л). Для укоренения проростков применяли обедненную вдвое :реду ИМ с полным набором витаминов и низкой концентрацией ауксинов (р - ПУК , 0,03 мг/л, <*- Ш , 0,01 мг/л).

По результатам лучше регенерируют на средах безузорчатые особи (Кр = 12,4), узорчатые - слабее (Кр = 10,2), кустообразная форма лишь незначительно уступает безузорчатой (Кр =12,0; 12,4), у которой интенсивнее развиваются и растут проростки, для кустообразных характерно обильное почкообразование (Кр = = 29,8), Укоренение особей на среде происходит интенсивнее черенкования: кустообразная - 84,5$, шсокоствольная - 69,4?б Узорчатые особи регенерирупт на средах с интенсивностью прямо-порциональной степени паренхиыатизации древесины.

При достижении корнями длины 2-5 см, проростки отделяли от агаровой среды и доращивали на автоклавированном субстрате (смесь песка с торфом 1:1) в ростовой камере, где в течение дня (16 часов) поддерживали освещение 1000 8-х и температуру 23-25°С, ночью (8 часов), t° = I6-I8°C. Лучшим вариантом доращивают признана отмывка корней теплой дистиллированной водой и посадка на жидкую среду ( 1/4 МЙ ) с добавлением (0,05 мг/л), где образовывались корневые волоски.

Признаки физиологического омоложения, достигаемые в опытах исчезают по мере развития новых органов, но интенсивный рост сохранялся длительное время.

Глава 8. Рост и развитие корнесобственных саженцев.

В первую перезимовку доращиваемые укорененные черенки обмерзали в отдельных опытах до 10055, что связано с искусственным нарушением нормального прохождения фенофаз. Лучше перезимовывают растения с большим линейным приростом. Для них эффектев-ны приемы закаливания. Доля влияния прироста на перезимовку, выявленная на основе дисперсионного анализа составляет 88,3?, особенности формы лишь 4,5%.

Мульчирование гряд сухим фрезерным торфом повышает сохранность черенков при перезимовке на 10-23$.

Нарушенная сезонная периодичность в развитии ыикроклональ-ных саженцев привела к гибели первых опытных растений, высаженных в теплицы в середине лета. Холодовое закаливание, снижение влажности субстрата, проводимые в ростовой камере, позволили высаживать растения в холодные парники весной и дали хорошие результаты.

В конце второго года доращивания проводили пересадку в открытый грунт с размещением 5 х 2,5 м. В первый год приживаемость была 96,3 до 98,5$, на второй - 88,05 до 92,3$ и мало зависела от формовых особенностей. Корнесобственные и привитые саженцы уступают в темпах линейного роста семенному потомству в 1,5-2 раза. Саженцы от омоложенных маточников и 1п \Tutro сохраняли в опытах интенсивный рост.

Налицо сохранение формовых особенностей в тешах роста и морфологии органов. Узорчатость явно проявляется у клонового потомства на второй - третий год. Сохраняются признаки присущие маточникам.

1. Выращивание сортовой карельской березы на плантациях целевого назначения затруднено без современных приемов вегетативного и семенного размножения, которые должны базироваться на раннем диагностировании признаков ценных узорчатых особей.

2. Анализ морфолого-анатомической изменчивости определил закономерности, позволяющие с 10-13 лет достоверно выделить три совокупности: безузорчатые особи - высокоствольные узорчатые - группа "низкорослых" (корткоствольные и кустообразные) особей.

3. Предложенный ранговый метод отбора позволяет оценить комплекс важных селекционно-хозяйственных признаков карельской березы по наименьшей сумме или произведению баллов. Шкала визуальной оценки узорчатости позволила включить этот признак в общее ранжирование.

4. Черенкование происходит успешнее с использованием многоузловых (2-4 почки), полуодревесневших черенков верхней и средней частей побегов П-Ш порядка ветвления из верхней части кроны. Готовность к расчеренкованию изменяется по мере вызревания тканей побегов от нижней части к верхней, где соответствует фенофазе окончания роста (-2 - 3 дня).

5. Необходимо применение специальных культивационных сооружений и стимуляторов роста: лучше в виде ростовой пудры ге-тероауксина (2$) или -ИУК на основе талька или 30$ спир-

ШВОДЙ И ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

тового раствора

оС -НУК при 10-ти

секундной обработке. В качестве субстрата оптимальна торфо-песчаная смесь в равном объемном соотношении.

6. Укореняемость черенков резко падает с возрастом, поэтому предложены приема активизации окоренения, основанные на эффекте омоложения тканей побега. Это обрезка, порослевое побегообразование и метод реювеншшзации маточников, при котором последние выращивают по интенсивной технологии при условии преобладания корневой функции над функцией листа, что задерживает старение.

7. Способность к регенерации на питательных средах зависит от соотношения компонентов сред, возраста и формовых особенностей маточников. Лучшие показатели отмечены у бэзузорча-тых особей (б.повислая), среди узорчатых - у кустообразных, обладающих повышенной способностью к адвентивному почкообразо-ванию. Для узорчатых особей обнаружена прямая связь между способностью к регенерации на средах, укореняемостыо черенков и степенью паренхиматизации древесины.

8. Эксплантаты, регенерирующие на средах с разной интенсивностью, нуждаются в прохождении этапов культивирования, не зависящих от особенностей маточников: для вегетативных почек и нодальных участков - четыре этапа (ростовая инициация, индукция почко-, побегообразования, удлинение проростков, укоренение проростков); для активно растущих верхушек побегов- три (индукция почко-, побегообразования, удлинение проростков, укоренение проростков).

9. Оптимизация сред показала, что на этапах инициации роста и индукции почко-, побегообразования концентрации составляющих компонентов выше исходных, а на этапах удлинения и укоренения проростков несколько ниже. Органогенез на этапе зависит от соотношения вводимых в среды регуляторов роста.

10. Омолаживающий эффект микроклонального размножения подтвержден рядом морфологических признаков и интенсивны!.! ростом саженцев.

11. Корнесобственные саженцы в открытом грунте уступают по темпам роста и развития семенному потомству, мало отличаясь по приживаемости. Причиной тому рано проявляющиеся формовые особенности маточников, в том числе узорчатость древесины. Темпы роста клонового потомства снижаются с увеличением возраста маточников.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО IEME ДИССЕРТАЦИИ

1. Евдокимов А.П., Савельев O.A. Ранговый метод отбора плюсовых деревьев карельской березы // Б сб. "Лесоводство, лесные культуры и почвоведение". ЛТА, 1988. - С.28-31.

2. Евдокимов А.П., Савельев O.A., Момот Т.С. Ыикрокиониро-вание карельской березы // Сб.научных трудов ЛенНИИЛХ, 1988. -С. 132-135.

3. Евдокимов А.П., Савельев O.A. Ранговый метод отбора плюсовых деревьев карельской березы // Сб. ШИПИЭИлеспром. Экспресс-информация, № 3, 1988. - С.17-18.

4. Пинчук Н.Р., Савельев O.A. Выращивание черенковых са-иенцев карельской березы. // В сб. "Научно-технические разработки проблем лесного комплекса". ЛТА, 1989. - С.46-49.

5. Евдокимов А.П., Савельев O.A. Вегетативное размножение карельской березы // Сб. "Проблемы использования, воспроизводства и охрани лесных ресурсов". Матер.н.-т.конф. Йошкар-Ола, 1989. - С.216-218.

6. Евдокимов А.П., Савельев O.A. Автовегетативное размножение карельской березы // Сб."Охрана лесных экосистем и рациональное использование лесных ресурсов". Матер.2 н.-т.конф., ШГГИ, 1991. - С.153.

7. Гаврилова И.А., Савельев O.A. Усиление корнеобразова-тельной способности черенков карельской березы путем омоложения (реювенилизации) маточников // Там яе. - С.157-158.

8. Евдокимов А.П., Савельев O.A. Черенкование карельской березы // Сб.научных трудов ЛенНИИЛХ, 1992 (в печати).

9. Савельев O.A. Метод омоложения (реювенилизации) маточников при черенковании карельской березы (зелеными черенками). // Сб. "Проблемы лесной биогеоценологии и методологические осно-еы их решения". Матер.н.-т.конф. 21-23 мая 1992 г., Йошкар-Ола

(в печати).