Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Функциональная диагностика адаптивных свойств древесных растений и перспективы ее использования в лесной селекции

ВАК РФ 06.03.01, Лесные культуры, селекция, семеноводство

Автореферат диссертации по теме "Функциональная диагностика адаптивных свойств древесных растений и перспективы ее использования в лесной селекции"

На правах рукописи

ШЕВЕРНСЯУК Ремир Григорьевич

ФУТПаШШАШШ ДИАГНОСТИКА АДАПТИВНЫХ свойств ДРЕВЕСНЫХ РАСТЕНИЙ Н ПЕРСПЕКТИВЫ ЕЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В ШЗЮЙ СЕЛЕКЦИИ

06.03.01 - Лесные культуры, селекция и семеноводство

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук

Брянск - 1997

Работа выполнена в Научно-исследовательском институте лесной генетики и селекции в период 1972-1996 гг.

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор Дроздов И.И.; доктор биологических наук, профессор Буторина А. К.; доктор сельскохозяйственных наук, профессор Евдокимов А.П.

Ведущая организация (предприятие) - Институт леса и лесохимии

Защита состоится ИХОил на заседании диссертационного совета Д 064.08.01 в Брянской государственной инженерно-технологической академии. 241037, Брянск, Станке Димитрова, 3 Академия. Диссертационный совет.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Брянской государственной инженерно-технологической академии.

Автореферат разослан 24 ^¿ЛЛ 1Э97 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Шошин В.И.

Подписано в печать 8.05.1997г. Заказ feí/V Тирак 100 экз.

РИО ВГШ УОП ВГЛТА 394613,г.Воронеж,ул.Тимирязева,8

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность теми

Эффективное лесовосстановление является одной из основных проблем современного лесного хозяйства. Ванная роль в ее решении отводится селекционно-генетическим методам улучшения лесов и развитию лесного семеноводства на сортовой основе.

В связи с биологическими особенностями древесных видов широкое практическое использование этих методов сдерживается в связи с необходимостью проведения длительных,трудоемких и дорогостоящих испытаний исходного и отселектированного материала в полевом опыте.Отсутствие надежных приемов идентификации генотипов по фенотипам без смены поколений (Драгавцев, 1994) делают крайне необходимым разработку методов ранней диагностики хозяйственно ценных свойств древесных растений. Решение этой задачи имеет большое научное и практическое значение, так как позволит значительно сократить сроки и объемы полевых испытаний, использовать более сложные схемы селекции, что повысит ее эффективность.

Как отмечали Н.П.Дубинин, М.Е.Лобашев, Б.Л.Астауров (1966), "успех .приложения генетических знаний к селекционному процессу определяется разработкой экспресс-тестов в целях улучшения скорости оценки генотипов организмов по необходимым признакам продуктивности". Настоящая работа посвящена решению отдельных аспектов этой сложной, но крайне важной проблемы.

Тема является составной частью Программы исследований по приоритетным направлениям науки АН Р& "Биоразнообразие лесных экосистем", "Экологическая безопасность России", одобренных мировым сообществом (Страсбург, 1990; Хельсинки, 1993), и " Программы развития лесного семеноводства до 2010 г.", а также Планов НИР и ОКР по отрасли "Лесное хозяйство" на 1972 - 1995 гг.

Цель и задачи исследования. Целью исследования являлось научное обоснование и экспериментальная разработка метода ранней диагностики ряда признаков адаптивной природы древесных растений на основе изучения специфики их нормы реакции.

Для. ее достижения были поставлены следующие основные задачи:

1.Изучить специфику и закономерности развития адаптивных реакций древесных растений у разных генотипов, особенности сезонной, возрастной и экологической изменчивости.

2.Исследовать степень генетического контроля и уровень наследуемости показателей реакции на положительные и отрицательные факторы среды в семенном и вегетативном потомстве.

3.Обосновать алгоритм определения генотипического значения адал-

тивного признака древесного растения (потенциала роста и различных видов устойчивости) в краткосрочном контролируемом эксперименте, привести экспериментальные доказательства его объективности.

4.Определить тестовые раздражители, выявляющие в эксперименте индивидуальную или групповую специфику нормы реакции растений по изучаемым признакам, определить корреляцию их с селектируемыми показателями.

5. Предложить методику регистрации индивидуальных и групповых ре. акций древесных растений на разнообразные тестовые воздействия.

6.Разработать конструкцию фонового питомника с контролируемым параметрами среды, обеспечивающую возможность диагностики адаптивнш признаков растений на основе функциональных тестов.

7.Экспериментально доказать возможность вероятностного прогноз* уровня реализуемой продуктивности молодых растении (полусибсов сосны] в определенных условиях среды в онтогенезе на основе тестовых показателей, определяемых в раннем возрасте.

Теоретическая и методологическая основа исследований. Фундаментальной основой исследований является учение о наследственности и изменчивости организмов (Филипченко, 1926; Морган, 1927; Серебровский, 1937; Дубинин, 1970; Льюин и др., 1987), о ведущей роли нормы реакции в фенотипической реализации генотипа (Шмальгаузен, 1958), о генетичесга обусловленных элементарных процессах и признаках - фенах, удобных дл* генотипической идентификации (Тимофеев - Ресовский, Яблоков, 1973; Альберте и др, 1994).В качестве методологической основы исследование использованы системный и вероятностный подходы, рассматривающие растение как сложную многоуровневую функциональную систему (Анохин, 1978), нетождественную во времени из-за многопричинности и многоканальное™ связей и поэтому развивающуюся по законам вероятности (Судьина, 1985).

Научная новизна. Впервые в нашей стране на разных древесных вида? (3 хвойных и 2 лиственных) и географических моделях клонов и популяции изучены адаптивные (ростовые и биоэлектрические) реакции древесньо растений различного возраста, происхождения, генотипических особенностей на определенные биоэкологические раздражители. Установлено существование у них порога раздражения, зависимость реакций от силы и длительности раздражения, явление "утомляемости" ткани при частых та сильных воздействиях, "закаливания" - при умеренных повторных воздействиях. Показана зависимость реакции от характера воздействующего фактора и от физиологического состояния растения. Обнаружено, что у растений с нарушенной функциональной активностью (последствия стресса) развиваются аномальные реакции, не отражающие генотипические особенности изучаемых образцов. Исследованы приемы реабилитации растени* после стресса, позволяющие относительно выравнивать внутреннюю физио-

логическую среду и создавать благоприятные условия для генотилической идентификации.

Полученные экспериментальные данные подтверждает всеобщий характер законов раздражения, впервые установленных на животных и растительных объектах (Ухтомский, 1950; Бос, 1966).

На примере сосны обыкновенной выявлены закономерности индивидуальной, сезонной, возрастной и географической изменчивости показателей реакции, определены уровни наследуемости их в широком (Н2) и узком (И2) смысле. Обоснована возможность существования в популяциях древесных растений функциональных фенов, которые маркируют генотипы с различной реакцией на факторы среды, характеризующиеся разным ростовым и адаптивным потенциалом. Разработан алгоритм генотилической оценки древесного растения (или их совокупностей) в молодом возрасте без смены поколений,дано теоретическое обоснование и приведены экспериментальные доказательства генотипической специфичности нормированных показателей реакции (коэффициентов реакции), которые непосредственно характеризуют качество 2 генетико-физиологических подсистем:метаболизма и адаптации, формирующих в онтогенезе различные признаки и свойства растения. Между показателями реакции этих подсистем и селектируемыми признаками на специальных модельных объектах установлены высокие (г=0.80.-0.86), близкие к прямолинейным генотилические корреляции типа "части и целого", создающие основание для прогноза. Показано, что генетическая специфичность адаптивных реакций проявляется у растений в самом раннем возрасте (1-3 года). Реакции предшествуют развитию многих селектируемых признаков и тем самым создают условия для диагностики адаптивных свойств древесных растений.

В связи с этим научно обоснованы и разработаны функциональные биоэкологические тесты (реакции на оптимум, засуху, свет, темноту, повышенную или пониженную температуру, ростовые вещества, осмолитики, токсические вытяжки грибов, сернистый газ и др.), позволяющие непосредственно в краткосрочном эксперименте провести генотипическую оценку растений по показателям роста и устойчивости.

Практическая значимость и реализация результатов исследований. Разработаны методики по оценке и отбору исходного материала (клонов, деревьев) по общей адаптивности и различным видам устойчивости (в контролируемых условиях на зеленых черенках и в природной обстановке), методики оценки отселектированного материала; потомства плюсовых деревьев, популяций, экотипов, гибридов, которые оцениваются по уровню потенциала роста и различным видам устойчивости в условиях фонового питомника не более 3 лет или климатокамеры в течение до 1 года.

Результаты опытов удовлетворительно воспроизводятся при повтор-

ном тестировании в разные годы и достаточно хорошо коррелируют с полевой оценкой (г*0.5-0.8). Метод функциональных тестов предназначается для проведения первичной экспрессной генотипической оценки исходного материала и результатов селекции и может быть использован в условиях НИИ, селекционно-семеноводческих центров и специализированных предприятий. Применение его в 10 - 15 раз ускоряет получение генотипической информации, позволяет отбраковать до 40% образцов с пониженным ростовым и адаптивным потенциалом, что может значительно повысить эффективность испытательных культур, уменьшит их объемы и трудоемкость.

С помощью методических разработок автора отобрано, аттестовано и занесено в Государственный реестр Белгородского УЛ 50 плюсовых по устойчивости к стрессам деревьев мелового экогипа сосны обыкновенной, проведена их генетическая оценка по потомству в фоновом питомнике и заложена в Шебекинском лесхозе корнесобственная лесосеменная плантация 2 поколения.

Обоснованность выводов и рекомендаций. Все научные результаты подучены на основе анализа большого, многолетнего фактического материала (более 480 обр.). Всего по теме проведено около 530 экспериментов. Большинство опытов поставлено в условиях климатокамеры, фитобоксов и фоновом питомнике. Использование современных методов исследования (электрофизиологического инфракрасного газоанализа и др.) в контролируемых условиях среды позволяло получать достаточно точные, несмещенные оценки. Учитывалась специфика измерения лабильных физиологических показателей. Все экспериментальные данные обработаны с использованием методов математической статистики (дисперсионного, корреляционного и регрессионного анализов).

На защиту выносятся следующие положения исследования:

1. Основные закономерности индивидуальной, групповой и географической изменчивости показателей адаптивных реакций на специальные воздействия, особенности их формирования,наследуемости,генотипическая специфичность.

2.Эколого-генетический принцип изучения специфики нормы реакции древесного растения и алгоритм идентификации генотипов по фенотипам (без смены поколений) с помощью функциональных тестов и нормированного показателя ростовой и биоэлектрической реакции.

3. Методы функциональной диагностики адаптивных свойств древесных растений (потенциала роста и различных видов устойчивости).

Апробация работы. Основные результаты исследований отражены в докладах на двух Международных симпозиумах (Воронеж, 1989; Гирио-нис,1994) и 12 Всесоюзных и республиканских научных и научно-технических совещаниях (Воронеж, 1977; Липецк, 1978; Кишинев, 1977, 1981,

1982; Петрозаводск, 1981,1982; Рига, 1974,1981; Саратов, 1985; Москва, 1993).

Итоги работы в виде промежуточных и заключительных отчетов с 1971 года рассматривались и утверждались лабораториями (отделами) и Ученым Советом Научно-исследовательского института лесной генетики и селекции (НИИЛГиС).

Личный вклад автора. Диссертационная работа выполнялась в НИИЛГиС при проведении следующих исследований НИР по тематике Госкомлеса СССР и Федеральной службы лесного хозяйства России:"Разработать методы ранней диагностики элитности у семенного и вегетативного потомства плюсовых деревьев основных лесообразующих пород"(1972-1975), N Гос. per.72027407; "Разработка методов экспресс-оценки устойчивости к неблагоприятным факторам среды и резистентности отселектированных древесных растений" (1975-1980), N Гос.per.76057046; "Гибридизация как метод получения эффекта гетерозиса"(1985-1980), N

Гос.per.76057050/'Разработать методы ранней диагностики наследования хозяйственно-ценных признаков" (1981-1985), N Гос.per.81049785; "Провести селекцию, сортоизучение и сортоиспытание основных лесообразующих пород на основе испытательных культур и гибридизации" (1985-1990), N Гос.per.01.910008684; "Селекция хвойных пород для создания насаждений различного целевого назначения" (1991-1995), N Гос.per.01.9.10050036, а также хоздоговорных тем с Кемеровским УЛ "Отбор газоустойчивых видов и форм древесных растений для создания защитных зон промпредприятий" (1983-1984) и Белгородским УЛ "Селекция и лесоразведение "меловой" сосны Белгородской области" (1990-1995), N Гос.per.01.9.10.00.8684.

В диссертации использованы экспериментальные данные, полученные при личном участии автора, на всех этапах работы: выбор направления, разработка программы, методов, устройств и проведение всего комплекса полевых и лабораторных исследований, обработка и анализ полученных данных, подготовка публикаций. Часть экспериментального материала (около 10%) получена другими исследователями под руководством автора (Р.С.Авраменко, Л.А.Рязанцева, А.И.Федченко, Р.П.Царева).

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 44 научных работах, в том числе в обзорн. инф. "Ранняя диагностика в лесной селекции" (Деп. в ЦБНТИ лесхоз, Воронеж, 1980.- 52с.); в отраслевом сб. "Наиболее важные отечественные и зарубежные достижения в области науки, техники и производства за 1993г." - М., 1994; в сб. "Фенетика популяций." - М.: "Наука", 1985; c6."V съезд ВОГиС." - М., 1987; Лесном журнале №4, 1968, №4, 1994; Лесоведение »1, 1983.

Структура и объем работ. Диссертация изложена на 411 с., включает введение, семь глав, заключение, список литературы из 498 наименований

(109 - иностранных авторов), приложения - 14 с. Текст содержит 51 табл. и 65 рис.

1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ H СОСТОЯНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО РАННЕЙ ДИАГНОСТИКЕ СВОЙСТВ ДРЕВЕСНЫХ РАСТЕНИЙ

Несмотря на давнюю историю изучения этой проблемы, в настоящее время не существует общепринятого толкования понятия "ранняя диагностика" (Мичурин,1948; Бербанк,1950; Sttidt,1957; Leibundgut,1963; Орлен-ко, 1971; Попов,Жариков, 1973 и др.). Часто под этим термином понимается возможность определения свойств взрослого растения по начальны» этапам развития, что вряд ли может быть признано корректным, так Kai хорошо известно, что в разных условиях среды один и тот же генотю формирует различные фенотипы. Поэтому более приемлемой может быть постановка задачи раннего выявления у молодых растений задатков, потенциальных возможностей развития отдельных признаков и свойств, отражающие их генетические особенности, что позволит предсказать с определенна вероятностью уровень развития этих признаков у взрослых растений в определенных условиях среды. Решение этой задачи необходимо осуществит] на стадии "сеянца", т.е. в возрасте 2-5 лет (до создания испытательных культур).

Большое влияние на развитие экспериментальных исследований по ди агностике свойств плодовых, лесных древесных растений оказало обосно вание законов наследственности (Маркерг, Уршпруг, 1973; Льюин и др 1987), наиболее общих закономерностей фенотипической реализации гено типа: принципов полимерии и плейотропии (Серебровский, 1970; Астауров 1972; Stuber et al,1980), наличия групп сцепления генов(Fis her,193ô;Mather,1948;3Ky4eHKo,1980).явления смены спектра локусов.де терминирующих уровень генетической изменчивости количественного приз нака при смене внешних лимитирующих факторов(Драгавцев,1994;Литун др.,1984), выявление факторов,определяющих характер доминировали признаков и развития различного рода модификаций,а также особенносте регуляции различных систем на генном и организменном уровнях(Эфроим сон,1966;Шмальгаузен,1968;Ратнер,1975;Альбертс и др.,1984).

Механизмы этих явлений еще недостаточно изучены,что затрудняет и практическое использование.Однако считается,что в основе реакции кле ток всех типов на воздействие окружающей среды лежит изменение генно активности (Головачев,1969; Дэвидсон,1972; Корочкин,1977; Грин др. ,1993).В связи с этим большой интерес в диагностике может представ лять известное положение о том,что наследуются не признаки,как тако вые, а адаптивная норма реакции, т.е. "совокупность наследственных за датков, которые во взаимодействии с внешней средой управляют развитие

- а -

организма" (Ригер, Михазлис, 1967). В эксперименте это проявляется в способности данного генотипа воспроизводить в различных условиях су--ществования определенный спектр фенотипов и по-особому реагировать на разнообразные воздействия (Кларк и др., 1978; Жученко, 1980). Поэтому еще в 60 гг. был сделан вывод о том, что различные приспособительные реакции организма на разнообразные условия среды детерминированы генотипом, т.е. отражают его норму реакции ОШальгаузен, 1968).

В настоящее время в экспериментальной диагностике сложилось три направления, основные итоги работ по которым заключаются в следующем.

Диагностика свойств по прямому прязиаку. Диагностика показателей роста и продуктивности по прямому признаку в молодом возрасте (в испытательных посевах и культурах) у различных древесных видов оказалась ненадежной в связи с установленным явлением смены рангов высот в разном возрасте (Schock, 1953; Ромедер, Шенбах,19б2; Rohineder,1965; Pers-son, 1975; Giertych, 1974; Uaschnirtg et al, 1974; Долголиков, 1974; Романаускас, 1979; Давидов, 1984 и др.). Это может быть следствием как различного влияния среды на стартовые условия роста (Попков, 1983; Рогозин, 1987), так и возможным существованием растений различных типов онтогенеза (Кравченко, 1972; Данилов, 1972; Котов и др., 1977; Богданов и др., 1977), которые в молодом возрасте пока не идентифицируются. Установлено существенное влияние на рост в молодости различного рода модификаций, вызванных различием в условиях выращивания материнских деревьев, их возрасте, массе семян, уровне конкуренции и адаптивности (Тольский, 1923; Богословский, 1906; Дашкевич, 1961; Лукьянец, 1970; Савченко, Поджарова,1970; Некрасов, 1972; Лихельгас, 1973 и др.).

Попытки использования для прогноза математических функций не увенчались успехом, т.к. при коротких начальных кривых прогноз оказался ненадежным, функции не отражают всего разнообразия роста (Лиепа, 1970; Schrok, Stern, 1953). У многих древесных видов в молодом возрасте установлены низкие показатели наследуемости признаков роста и невысокая генотипическая изменчивость их в популяции (Петров,1974; Роне, 19 78; Райт,1978; Молотков, Патлай и др., 1982). Все это показывает, что диагностика генотипов по фенотипам в молодом возрасте по результирующим признакам роста, как правило, невозможна. Проблематична до 5 -7 лет и оценка устойчивости (в широком смысле), т.к. невозможно определить уровень устойчивости растения без воздействия на него экстремального фактора, вредителя или патогена.

Диагностика свойств по маркёрным признакам. Опыты проводились на различных древесных видах многими исследователями (Некрасов, 1970; Ор-ленко, 1971; Андрюшкявичус и др., 1970; Попов, Жариков, 1973; Шютт и др., 1969; Девилс, Энтон, 1972; Боберский, 1970; Пастернак, Самсонова,

1971; Дерюжкин и др., 1972; Совершаев, 1969; Луукканен, 1972; Лестер и др., 1966; Волкер, Хат, 1965; Рутковский, 1973; Шутяев, 1979; Ладейщи-кова и др., 1976; Коваленко и др., 1974; Чудный и др., 1972; Высоцкий, 1983; Буторина и др., 1987; Рязанцева и др., 1984; Криницкий, 1990; Старова, 1980; Wilhelmi, 1969; Bolland, 1973 и др.).

Различия в росте пытались диагностировать, используя в качестве маркерных признаков показатели семян, шишек, хвои, побегов,содержание органических веществ и зольных элементов,интенсивность основных физиологических процессов.фенологические особенности, биоэлектрическую активность, цитологические особенности растения и его кариотипа.

Для диагностики устойчивости к патогенам использовали размеры элементов древесины,содержание защитных веществ и антиокислительную способность тканей.

Оценку засухоустойчивости определяли по способности переносить обезвоживание,водоудерживащую способность клеток растения,концентрацию клеточного сока,уровень осмотического давления и жаростойкость листьев.

Использование в диагностике маркерных признаков не дало удовлетворительных результатов по следующим причинам.У древесных видов в раннем возрасте крайне затруднено установление генотипических корреляций между признаками, поэтому определяются в основном фенотипические корреляции, имеющие меньшую разрешающую способность и прогностическую ценность. Многие из них являются корреляциями типа части и целого(например .масса семян,размер зародыша и рост сеянцев) .которые не имеют преимуществ перед обычными количественными признаками.Связь между признаками, как правило,нелинейна,имеет относительно невысокие значения (г=0. 3-0.5) , что затрудняет их практическое использование(Жучен-ко.1980). Установленные связи характерны только для конкретных популяций (или групп популяций) и в других условиях могут не наблюдаться (Драгавцев, 1994).Не найдено надежных корреляций и для диагностики различных видов устойчивости. В связи с этим становится очевидным необходимость экспериментальной разработки новых направлений в диагностике свойств древесных растений.

Эк алого-генетический подход в диагностике адаптивных свойств растений. Имеющиеся литературные данные показывают значительные видовые, групповые и индивидуальные различия в реакции сельскохозяйственных и лесных древесных растений на разнообразные внешние воздействия (По-пель,1978; Иванченко и др.,1978;Шахбазов и др.,1968¡Сидорова,1981 ¡Асеева, 1981;Болланд,1965;Иванова,Лавриченко,1975;Мешковский, 1983; Shuk1а, 1975; Nilsen, Barber, 1978; Anderson, 1985; Brown, 1991; Wanyancha, 1987).

Установлена различная ростовая реакция климатипов древесных растений на изменение климатических факторов при выращивании в разных условиях (Этверк, 1972; Шульга, 1972; Войчаль, 1972; Woessner, 1972; Jacek, 1989).

Показано, что изменчивость древесных видов по адаптивным признакам достаточно высока как на популяционном, так и на организменном уровнях (Мамаев, 1972;Dlctrichson,1986;Eriksson, 1986).При испытании по-томств древесных растений на различных экологических фонах выявлена дифференцирующая роль (в генетическом смысле) экстремальных (Роне,1978) и богатых условий (Медведев,1978),способствующих более четкому проявлению индивидуальных и групповых различий генотипов в норме реакции.

Для ускорения работ по испытанию растительного материала проводятся опыты в климатокамерах с определенным режимом выращивания,что позволяет более, точно прогнозировать поведение растений в природной обстановке (Schleumann,Schmiden, 1972;Morquer,Touvet,1972;Rauscher et al. ,1974;Jonsson et al.,1981;Anderson,1986;Martinsson,1987).

Для изучения специфики адаптивных реакций обоснована возможность использования интегральных биофизических характеристик растений (Воробьев, 1972;Китдаев,1974;Кибоедов,1977) и,в частности,метода биоэлектрических потенциалов.Доказана возможность использования биоэлектрических потенциалов (БЗП) и биоэлектрических реакций (БЭР) для характеристики физиологического состояния растений и целого ряда адаптивных свойств (.сале-,даро-, засух о-, холодоустойчивости и др.) как у сельскохозяйственных и плодовых (Гунар и др.,1970,1972,1974;Маслов и др. ,1973;Удовенко, Семушкина,1977;0лоер, 1977; Стад ник, Фалькова, 1977;Ли-щук, Стадник,1979; Черницкий, Паничкин ,1994; Gardner,Mansour, 1924), так и у лесных древесных растений (Рутковский,1965,1967,1970,1973;Рутковс-кий, Кишенков, 1980; Кишенков.Воробьев, 1974; Кишенков, 1971,1972,1978; Ко-ловский, 1980;Криницкий, 1974,1976,1980;Бурмистрова, Синюхин,1974; Сиюо-хин, Рутковский, 1966; Яеребцов и др.,1973;Fensom,1963;Wilhelmy,1969).

Несмотря на значительные перспективы,которые открывает использование этого подхода в диагностике адаптивных свойств древесных растений, он не получил широкого развития ввиду большой трудоемкости и продолжительное испытаний многолетних растений на разных фонах, сложности поддержания определенных экологических градиентов; отсутствия достаточно простых, надежных и экспрессных методов изучения адаптивных реакций древесных растений,пригодных для широкого применения; недостаточной изученности адаптивных реакций в общебиологическом и генетическом плане, отсутствие общей теории адалтациогенеза; слабой экспериментальной базе для изучения адаптивных реакций в контролируемых условиях среды.

С учетом изложенного вытекают основные задачи настоящего исследования, направленные в принципе на преодоление отмеченных сложностей проблемы.

2. ПРОГРАММА, ОБЪЕКТЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

В соответствии с поставленными целями и задачами программа исследований предусматривала следующее.

1.Изучить биоэлектрические и ростовые реакции древесных растений на разнообразные биоэкологические раздражители,выявить специфику .закономерности развития и изменчивости показателей их индивидуальных и групповых реакций.

2.Установить дозы раздражения и определить условия,необходимые для подготовки и тестирования растений,обеспечивающие получение объективной генотипической информации.

3.Разработать биоэкологические тесты для диагностики древесных растений по показателям потенциала роста и различным видам устойчивости, методики и устройства для регистрации электрофизиологических и ростовых реакций в достаточно массовом масштабе,в том числе в полевых условиях.

4.Определить уровень наследуемости показателей реакции древесных растений на положительные и отрицательные факторы среды,степень подверженности их ростовым модификациям,связь с хозяйственно ценными признаками и свойствами.

5.Выявить степень воспроизводимости результатов оценки при повторном тестировании растений в разные периоды вегетации и годы.

6.Апробировать разработанные тесты для диагностики потенциала роста и адаптивности на примере сосны обыкновенной в условиях фонового питомника и в испытательных культурах.

Объектом исследования являлись наиболее важные для лесного хозяйства виды древесных растений:сосна обыкновенная(Pinus sylvestries L.),ель европейская(Picea abies L.),лиственница сибирская(Larix sibi-rica Ь.),дуб черешчатый(Quercus robus L.),дуб северный(Quercus borealis Michx.) и различные виды,клоны и сортообразцы рода Populus.Исходный материал выращивали в клоновых архивах,испытательных и географических культурах,в фоновом питомнике и вегетационных сосудах,а также использовали учетные деревья сосны в естественных насаждениях Воронежской, Липецкой, Белгородской и Кемеровской областей.

Опыты по изучению электрофизиологических реакций проводили на зеленых черенках и сеянцах в большинстве случаев в фито-и климатокаме-ре.Ростовые (РР) и биоэлектрические (БЭР) реакции на изменяющиеся метеоусловия полусибсов сосны изучали в фоновом питомнике.Все измерения

потенциалов одной группы образцов проводили в течение не более 1 ч.что исключало возможность влияния суточной ритмичности БЭД.В разных сериях опытов измерение биопотенциалов проводили в разные дни,но в одно и то же время суток при сходных метеоусловиях.При тестировании клонового материала в каждом образце использовали 5-7 зеленых черенков,при оценке сеянцев(семей)-9-15 растений в 2 повторностях.В фоновом питомнике выращивали 30 растений на каждом фоне.

Измерение БЭП осуществляли в соответствии со стандартной методи-К0Й(Буреш и др. ,1962;Гуляев,Жуков,1948;Кертис,1956-,Коган,1969) в нашей модификации(Шеверножук, 1983).В качестве регистрирующего устройства использовали милливольтметр постоянного тока типа рН-47М со шкалой ЗООмВ. Отведение БЭП осуществляли с помощью неполяризующихся электродов ЭВЛ-1М по схеме "растение-почва".

Точность измерения ВЗП отдельных сеянцев - 3-5%, деревьев - 5-7%, образцов(семей) - 5-8%.

В качестве тестовых раздражителей использовали:темноту в ночное и дневное время продолжительностью от 1 до 5 ч,естественный и искуствен-ный свет интенсивностью 1,16,22,38 и 50 клк,температуру в градиента от+8 до +48°С .раствор индолилуксусной кислоты (ИУК) концентрации 0.008-0.015%, раствор сахарозы 0.43-0.80 М, SO2 от 1.5мг до 500мг серы на 1М3 воздуха, импульсы электрического тока (60В,1200Гц), 60% водный раствор H2SO4, токсический инфильтрат гриба (Hypoxylon pruinatimi), водный раствор NaCl от 0.1 до 2%,оптимальный(богатый,влажный),засушливый и карбонатный фоны.Время экспозиции от 3 до 12ч,продолжительность фиксации реакции от 3 до 48ч с градациями 0.5-1ч.Термотестирование зеленых черенков осуществляли в водном термостате при температуре +42 -48°С с экспозицией 5 мин.Время фиксации реакции 30 - 60 мин.Ростовые реакции на агрофоны определяли у 2 - 3 летних сеянцев сосны в фоновом питомнике по результатам роста образцов в высоту на протяжении каждого вегетационного периода. Коэффициент ростовой реакции (Rx) определяли как групповой показатель (для отдельных образцов).При этом использовали соотношение средней высоты семьи на опытном (Ноп) и контрольном (Икон) Фонах. Тогда Р?х=Ноп/Нкон-

У части образцов в фоновом питомнике определяли индивидуальные коэффициенты БЭР как отношение средних значений ВЗП сеянца в опыте (Eon) по сравнению с исходным значением (ЕКон).т.е. Кх= Е0п/Екон.

В некоторых случаях использовали абсолютные показатели реакции -скорость ВЭР в мВ/мин (Sx),T.e. изменение БЭП (ДЕ) под воздействием раздражителя в единицу времени: Бх=ДЕМ, где t - время развития реакции.

Все экспериментальные материалы обработаны статистически с ис-

пользованием дисперсионного и корреляционного анализов (Рокиц-кий,1973;3айцев,1984 и др.).При анализе данных на ЭВМ использовали Рекомендации ЦНЖЛГиС (1978, 1984).

3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ДИАГНОСТИКИ

Современные статистические методы идентификации генотипов по их фенотипам (без смены поколений).основанные на линейной модели разложения количественного признака или его дисперсии на генотипическую и па-ратипическую (средовую) компоненты (ЬиэЬ, 1949 1952; Рокиц-

кий, 1974;Шварц,1969;Жученко,1980;Драгавцев и др.,1982¡Гинзбург,1984), обладают существенными недостатками и могут использоваться только при определенных и весьма жестких ограничениях (Драгавцев,1994).В частнос-ти.они не учитывают эффекта взаимодействия "генотип - среда" и обладают невысокой разрешающей способностью,если оценивается растение в молодом возрасте,когда признаки фенотипа еще полностью не развиты,поэтому их трудно применять в диагностических целях.

Возможность генотипической идентификации,по нашему мнению,появляется при экологических испытаниях путем регистрации индивидуальных (или групповых) адаптивных реакций для признаков функциональной природы. Последние отличаются высокой лабильностью, что позволяет использовать их для краткосрочного изучения специфики взаимодействия "генотип -среда" у отдельного растения без его клонирования,что резко уменьшает трудоемкость и продолжительность опытов.

Разработан алгоритм нахождения генотипических значений признаков функциональной природы,в основу которого положены представления о растении как о сложной, многоуровневой "функциональной системе" (Анохин, 1978) .различные признаки такой системы на разных уровнях организации характеризуются различной генотипической определенностью.Наиболее неопределенными в генотипическом смысле являются многие количественные признаки организменного уровня (высота,диаметр,объем ствола,засухоустойчивость и др.),что связано со сложностью их компонентной структуры и однонаправленным накоплением в них модификаций.

Особенностью признаков подсистемного уровня - уровня физиологических функций (термоустойчивость,функциональная подвижность и др.) является их высокая динамичность- и разнонаправленность возникающих модификаций (экологических,ценотических,конкурентных и др.),числовые значения которых колеблются около некоторой средней величины.Неопределенность генотипического содержания сохраняется,однако возможны экологические ситуации,при которых фенотипическое проявление функционального признака может соответствовать его генотипическому значению,что важно использовать в практических целях.

Наилучшие условия для генотипической идентификации складываются яа элементарном (в функциональном смысле) уровне, который включает элементарные функциональные явления (ЭФЯ) и показатели реакции (индексы), выделяемые на основе предлагаемого алгоритма.

Объектом нашего исследования является уровень физиологических функций.Если последнюю рассматривать как некоторую переменную величину

(Е),нелинейно зависимую от условий среды СЭ^.......Бп) и времени tn.ro

указанная взаимосвязь будет характеризоваться следующим формализованным выражением:

Е=ГС31.......БпИп«,

где ос - коэффициент нелинейности взаимодействия "генотип - среда" в ответ на воздействие определенного тест-фактора (5П).В этом случае некоторое изменение функции ДЕ можно рассматривать как ЭФЯ. Для количественной оценки этого сдвига подействуем на растение (в краткосрочном, контролируемом эксперименте) определенным тестовым раздражителем, строго дозированным по силе и продолжительности, и инструментально определим ответную реакцию на раздражение.В связи с однообразием фоновых условий и действием определенного раздражителя, отличия в реакции образцов будут отражать специфику реагирования отдельных генотипов на тестовый раздражитель, который идентифицирует определенную часть генома (или весь геном), ответственную за развитие связанных с реакцией функций и формируемых ими признаков.А так как тестовые раздражители могут подбираться экспериментатором (разные по виду и специфичности воздействия), то благодаря известному явлению переопределения генетической формулы (Драгавцев,1994),при каждом новом тестировании будут идентифицироваться различные участки генома.Формально это характеризуется следующим выражением: ДЕ^ (ДЭгИДЬтт), где ДЕ - регистрируемое изменение стационарного уровня физиологической функции за минимальный (физиологически возможный) промежуток времени ( ^т) .вызванное изменением определенного тестового фактора (ДБг).Реакция растения может оцениваться путем измерения определенных интегральных показателей,например, БЭП.

Выделение ЭВД резко уменьшает генотипическую неопределенность, свойственную функции в неконтролируемых условиях среды,хотя и не устраняет полностью возможных модификаций. Поэтому следующим шагом алгоритма является определение элементарного функционального показателя.

Определим количественные характеристики,отражающие реакцию растения на тестовый раздражитель,используя следующее выражение:

Ла

ДЕ= I ( - Ео)сИ.

Я®

где (ОДо) - время наблюдения за изменением БЭП с момента начала воздействия тестового раздражителя,принимаемое за начало отсчета,Ео=Е -исходное значение БЭП, Ег - БЭП в момент времени (СЦЛ^о) .Примем за эффект воздействия,характеризующий ЭМ,величинулЕ,которая является средним значением алгебраической разности между начальным и конечным значением БЭП после воздействия тестового фактора.Выражение это можно упростить в случае Ьо=1 или же 1о=сопз1 для всех вариантов опыта.

Использование абсолютных показателей реакции растений нежелательно, так как они могут содержать в себе определенные модификации.Поэтому определим относительный показатель реакции (Кх),представляющую отношение эффекта воздействия (ДЕ1) и исходной величины БЭП (Ео).

Кх=ЛЕ1/Ео (1)

Величина Кх может рассматриваться как нормированный показатель ответной реакции растения на тестовый раздражитель.Для упрощения расчетов примем,что выражение ДЕ^/Ео равнозначно выражению Еь/Ео ,т.е.

Кх= Е„/Е0 (2)

где Еь - среднее значение БЭП в опыте за время (I).

Преобразуем Et в виде произведения Еь=Ео*г,где 1 - коэффициент пропорциональности,отражающий относительный уровень изменения начальной биоэлектрической активности под воздействием раздражителя.Подставляя данное произведение в выражение (2). получим:

кх= Ео*г/Ео = г

В этом случае устраняются модификации,если они имели место,и Кх численно равен коэффициенту пропорциональности 2,отражающему специфику нормы реакции определенной генетико-физиологической подсистемы (функции) ,формирующей в онтогенезе соответствующие признаки и, следовательно, характеризующей их генотипические значения.

Приведенные выше рассуждения постулируют следующие два важных вывода, требующих экспериментального подтверждения,что мы постарались сделать.

1.Нормированный показатель реакции (Кх) отражает специфику нормы реакции функциональной системы растения и может использоваться в качестве генотипического значения адаптивного признака.

2.Между нормированными показателями реакции растения и отдельными селектируемыми признаками должны существовать возрастающие в онтогенезе генотипические корреляции,что может служить основанием для прогноза и ранней диагностики адаптивных признаков.

4. ОВДИЕ ЗАШКВЕР1ЮСТИ В РЕЛКЩШ ДРЕВЕСНЫХ РАСТЕНИЙ НА ВНОЭШЮГИЧЕШЕ РАЗДРАЖИТЕЛИ И ДОКАЗАТЕЛЬСТВО ГЕНОТШШЧЕСКОЙ СПЕЦИФИЧНОСТИ ОТВЕТНЫХ РЕАКЦИЙ

Нами показано, что развитие БЭР у древесных растений на разнообразные воздействия подчиняется обшим законам раздражения, впервые установленным на животных и некоторых растительных объектах (мимоза). При этом древесные растения реагируют при достижении определенного минимального порога раздражения.Реакции градуальны,т.е. зависят от силы и длительности раздражения и носят,как правило,многофазный характер.При умеренном повторном воздействии фактора развивается повышенная устойчивость ткани (растения) к раздражителю (явление закаливания).При сильном или длительном раздражении наблюдается "утомление" ткани,уменьшение показателя реакции,снижение устойчивости.

Положительные раздражители (улучшение условий,влага,свет,тепло) при малых изменениях градиентов,как правило,вызывают положительную реакцию (гиперполяризацию БЭП). Отрицательные факторы (ухудшение условий, засуха, жара, холод)-реакцию деполяризации, снижение биоэлектрической активности.При резком изменении градиента воздействующего фактора( при любых раздражителях)может развиваться фаза деполяризации. Различные отрицательные раздражители вызывают,как правило,сходную (неспецифическую) стрессовую реакцию с последовательным развитием фаз: угнетения, адаптации и стабилизации.

Растения, неадаптированные к данному раздражителю или находящиеся в состоянии стресса, проявляют аномальные (нетипичные) реакции.Однако после нескольких циклов воздействия или специальной подготовки растений (реабилитации) их нормальная реакционная способность восстанавливается. Этим приемом можно пользоваться в генетических исследованиях для устранения физиологических модификаций.

Установлена различная физиологическая специфичность адаптивных реакций на различные раздражители. Реакции на свет,темноту,регуляторы роста являются относительно более физиологически специфическими, т. к. непосредственно связаны с определенными физиологическими функциями: фотосинтезом, дыханием, регуляцией и т.п..отражая в целом способность к интенсификации метаболизма данной функциональной системы (или отдельных функций).

При функциональных или структурных нарушениях этих систем развиваются аномальные реакции (например,у мутантных растений и в состоянии стресса). Реакции на температуру, осыолигики, поранения, токсиканты,электрический ток и др. менее специфичны, т. к. затрагивают многие физиологические функции,развиваются,как правило,по типу многофазных стрессовых реакций и отражают уровень их общего гомеостаза.

Реакция растения на одни и те же раздражители изменяется в течении суток,в разные периоды вегетации,в разные годы,а также на разных этапах онтогенеза. Наибольшую чувствительность к положительным раздражителям проявляют растения в период интенсивного роста побегов в высоту. В начале и в конце вегетации уровень функциональной (реакционной) активности растений снижается,при этом повышается устойчивость к воздействию отрицательных факторов.Наименьшая устойчивость сосны к стрессам отмечается в 33 - 40 лет в период интенсивного прироста по объему и обострения конкурентных взаимоотношений мевду растениями.Общие лимиты изменчивости абсолютных и относительных показателей реакций древесных растений в популяции характеризуются высоким и очень высоким уровнями.

Абсолютные показатели реакции на разнообразные воздействия в значительной степени зависят от физиологического (функционального) состояния опытных растений (или их частей) в момент измерения и подчиняются общим законам изменчивости количественных признаков,следовательно, они подвергаются физиологическим модификациям.

Установленные нами закономерности позволили разработать рациональную методологию изучения физиологической и генотипической специфичности адаптивных реакций древесных растений.В генетических исследованиях следует пользоваться относительными (нормированными) показателями РР и БЭР реакций (коэффициентами Кх и Их),высокая генотипическая специфичность которых подтверждается следующими экспериментальными данными.

Установлено, что нарушенные геномы растений вызывают измененные реакции.В совокупности мутантных растений (естественных и индуцированных) сосны,ели,лиственницы и тополя обнаружено значительное (более чек в 2 раза) возрастание изменчивости коэффициента БЭР (КО на повышенную температуру (СК0н=17%,С0п=41%,1^=0,25 - 1,2).У отдельных мутантов обнаружены аномальные реакции 0^=0,25;1,2).

Величина коэффициента БЭР (КО на повышение температуры зависит от гетерогенности состава изоферментов пероксидазы в хвое и лубе модельных клонов сосны.отражающей уровень относительной гетерозиготности растений, что иллюстрируют коэффициенты корреляции (г): В хвое - Гр^.теДфакт^.ЭЭЛтабл^.ВБ при Р=0,05; В лубе - Гр=0,38Лфакт=1,28,1табл=0,68 при Р=0,05.

Выявлена высокая генотипическая специфичность формы кривой ответа растения на повышенную температуру в группе модельных клонов сосны.Деревья в опыте существенно различались по реакции на термораздражение, отражающей первичную теплоустойчивость ткани и ее реларационнук способность.Установлены низкие коэффициенты изменчивости внутри клоне

(С= 6-8%) и высокие между клонами (С=20 - 25%).

Зафиксирован высокий и средний уровень наследуемости (Н2) коэффициентов БЭР Кь и К3 в кдоновой совокупности растений на повышенную температуру (Н2=0,б - 0,7 у сосны) и высокомодярные растворы сахарозы (Н2=0,50 у тополей),что отражает повышенную степень генетического контроля нормированных показателей реакции по сравнению с обычными количественными признаками.

Установлена корреляция среднего (гр=0,50) и ниже среднего (гр=0,38) уровня между коэффициентами БЭР на свет (Кэ) в условиях засухи и оптимума у материнских деревьев сосны и их 3-летним семенным потомством.Коэффициенты наследуемости ф2) составили: по БЭР на засуху (Кзас) Ь2=1.0, по БЭР на оптимум (Копт) Ь2=0.76.

Высокий уровень наследуемости нормированных показателей реакции постулировался,исходя из литературных данных (высокой генетической детерминированности и интегрированности адаптивных реакций).

Обнаружена повышенная стабильность нормированного показателя реакции (коэффициентов БЭР) к модифицирующему влиянию среды.В специальном эксперименте с одноименной выборкой сеянцев сосны у части из них (в условиях засухи) вызывали ростовую модификацию (-20% по высоте) и далее растения тестировали в клиыатокамере с определением у них 5 коэффициентов БЭР. Среднее различие по показателям реакции между сеянцами с изменившимся ростом и контролем составило +5.3% и было статистически недостоверным (1факт=0-3-1.2; 131=2-08).

Установлены определенные закономерности в реакции растений в географических культурах сосны (Воронежская область) на метеоусловия вегетационного периода в пункте испытаний, что характеризуется наличием связи между коэффициентами БЭР растений в культурах и географической широтой места произрастания их материнских насаждений.

Кь-реакция на потепление: гр= 0.82,Р=0.01.

^-реакция на похолодание:гр= -О.81-0.79,Р=0.01.

Кэас-реакция на засуху: гр= -0.68-0.71,Р=0.05.

Квл-реакция на увлажнение:гр= 0.34.

Кночь-реакция на переход

"день-ночь": гр= -0.77-0.73,Р=0.01.

Корреляции устойчиво сохраняются в разные годы наблюдений,что косвенно подтверждает высокую генетическую обусловленностьпоказателей адаптивных реакций, связь их с различным уровнем генетического гомеос-таза материнских популяций' и высоким уровнем наследуемости в семенном потомстве.

Этот вывод подтверждается достоверным изменением частот классов

растений у семенного потомства различных происхождений сосны в географических культурах, по разному реагирующих на изменяющиеся климатические факторы вегетационного периода.Сформулировано представление о существовании в популяциях сосны функциональных фенов,т.е.вариации растений, по разному реагирующих на одинаковые экологические воздействия. В популяциях из окраинных частей ареала (в направлении север-юг) преобладают функциональные фены.слабореагирующие на разнообразные воздействия. По мере движения к центру ареала возрастает доля сильнореаги-рующих генотипов (более потенциально продуктивных, но менее гомеоста-тичных).Расхождение частот классов между парными эмпирическими рядами у деревьев сосны в географических культурах по коеффициентам БЭР на изменяющиеся метеоусловия составили (по А:Н.Колмогорову, Н.В.Смирнову, 1958): между популяциями Воронеж-Новгород для Кзас - Афакт=1-5>1.3 при Р=0.05; между популяциями Воронеж-Смоленск для Кг Лфакт=1.82>1.63 при Р=0.01; между популяциями Архангельск-Смоленск для Къ - Хфакт"2.18>1.53 при Р-0.01.

Не надло подтверждения представление о генотипической специфичности БЭР древесных растений на раздражение импульсами постоянного тока (Ку),что связано,вероятно,с краткосрочностью воздействия раздражителя (около 10 с).В этом случае ответная реакция растения всецело определяется его физиологическим состоянием в момент измерения (Н2 для Ку=0.17).

5. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ БИОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ТЕСТЬ! ДЛЯ ГЕНОТИПИЧЕСКОЙ ИДЕНТИФИКАЦИИ ДРЕВЕСНЫХ РАСТЕНИЙ

Для генотипической оценки потенциала роста древесных в раннем возрасте нами предлагается использовать следующие функциональные тесты: биоэлектрические и ростовые реакции индивидуальных растений или групп на свет,темноту,ростовые вещества,богатый агрофон или благоприятные для роста климатические условия.

Тесты в относительном выражении оценивают качество и способность к интенсификации обмена физиолого-генетической подсистемы метаболизма в целом или по основным физиологическим функциям:фотосинтезу,дыханию (его "продукционной" компоненты и компоненты "поддержания" регуляции), которые обеспечивают образование и переработку пластических веществ и новообразование структур и элементов древесины в дневное и частично (до 40%) в ночное время (Зайуга и др.,1982),что в целом определяет потенциальные возможности роста.

Предполагается,что регуляторная система аттракции (перераспределения пластических веществ на разные цели) не повлияет существенным образом на реализуемую продуктивность плюсовых образцов,так как отоб-

ранные по росту деревья будут иметь и соответствующие системы аттракции.

В результате испытания предлагаемых тестов,проведенное на модельных клонах сосны 11 летнего возраста,различающихся по росту и продуктивности, установлены следующие показатели связи (корреляционное отношение^, коэффициент корреляции г) между тестовыми признаками и высотой модельных клонов:

БЭР на свет - Копт: £=0.96+0.03,Г=0.92+0.05,ЬЗ.

БЭР на темноту в ночное время - Ктем:Ч=0.97+0.02,г=-0.92+0.06,ЬЗ.

БЭР на гетероауксин - Киук: Ч =0.78+0.15,г=0.84+0.12, ЬЗ.

Таким образом,экспериментально подтверждено,что продуктивные клоны сосны сильнее реагируют на свет,ростовое вещество (ЛУК) и в большей мере снижают функциональную активность в темноте, что характерно для низких значений компоненты тешювого дыхания "поддержания",и,следовательно, более экономичной дыхательной системы растения.Выявленные при этом нелинейные участки связи расположены в зоне высоких (КТем) и низких (Киук) значений и не могут существенно влиять на идентификацию потенциально продуктивных генотипов.

Определение Кс0пт У деревьев 30-летнего возраста в природной обстановке выявило более низкие показатели связи (с высотой - г=0.51, с диаметром - г=0.38), что можно объяснить отсутствием условий для реализации ростового потенциала в популяциях у отдельных деревьев,различным уровнем их гомеостатичности и возможным существованием генотипов с различным типом роста.

Более высокие корреляции между тестовыми и селектируемыми признаками наблюдаются при групповой оценке 3-летних сеянцев сосны разного географического происхождения.

Между Ксопт и высотой сеянцев:гр=о.56. гтабл=0.50, Р=0.05, п=16; Между Ксопт и ИФА сеянцев: гр=0.75, гтабл=0.60, Р=0.05; Между Копт и ИФА сеянцев: гр=0.80, гТабл=0.58, Р=0.05, п=12.

Связь тестового показателя (1?опт)с индексом фотосинтетической активности (ИФА),представляющим отношение истинного фотосинтеза к сумме светового и темнового дыхания(Рязанцева,Федченко,1989),более надежная, чем с высотой,так как ИФА в большей мере характеризует потенциальные возможности роста.Наличие такой связи подтверждает физиологическую обусловленность коэффициента БЭР (Кс) и коэффициента ростовой реакции (Копт)-Между указанными тестовыми показателями (КсОПт.Копт) установлен высокий уровень связи (г=0.86, гта6л=0.63,Р=0.05,п=10.).Вполне очевидно, что сеянцы с высокой ростовой реакцией на богатый агрофон и повышенной биоэлектрической реакцией на свет характеризуются определенным генотилическим (по определению) сдвигом в функционировании в сторону

фотосинтетической,а не дыхательной функции,что можно идентифицировать в самом раннем возрасте с помощью предлагаемых тестов.Указанные показатели характеризуют различные стороны одного и того же явления,а именно специфику функционирования физиолого-генетической подсистемы метаболизма, формирующую в онтогенезе показатели роста.

В качестве быстрого теста на устойчивость к неблагоприятным факторам предлагается использовать БЭР растений (деревьев) на естественное или искусственное изменение освещенности в дневное время,определяемую на фоне воздействия одного или нескольких экстремальных факторов (Ксэкс).В природной обстановке такую реакцию следует рассматривать как свето-термоиндуцированную (СТ-БЭР).

В различных условиях произрастания растений установлено 3 типа СТ-БЭР:

1.Нормальный тип реакции,который наблюдается при благоприятных для роста условиях.Отражает возрастание биоэлектрической активности в течении дня по мере повышения температуры и освещенности.Лимиты коэффициента БЭР - Кст=1.2-1.5 (дифференциация деревьев слабая),

2. Реакция сверхчувствительности.Наблюдается при слабом или непродолжительном стрессе,что в ряде случаев вызывает непродолжительную стимуляцию фотосинтеэа(Иванченко и др.,1977), а затем угнетение и активацию дыхательной функции, как защитной реакции на стресс( Семихатова, 1980). Состояние неустойчивое,легко переходит в депрессию.Лимиты коэффициента БЭР - Кст=2.0-8.0.Идентификация гомеостатичных растений затруднена.

3.Аномальная реакция.Развивается при сильном(достаточно продолжительном) стрессе.Характеризуется явлением полуденной депрессии биоэлектрической активности,что определяет низкие,в ряде случаев положительные значения БЭЛ.Лимиты коэффициента БЭР - Кст=0.2-0.9.Степень дифференциации деревьев высокая.Уровень устойчивости прямо коррелирует с уровнем БЭР.

Для оценки засухоустойчивости отдельных растений и их совокупностей предлагается использовать коэффициенты ростовой и биоэлектрической реакции на контролируемую засуху №зас.Ксзас).определяемые в условиях специального фонового питомника.На примере географической модели (происхождений) сосны установлена прямая положительная связь среднего уровня (гр=0.54) между коэффициентом БЭР (Ксзас) и изменением относительного уровня темнового дыхания у сеянцев на засушливом фоне и высокая отрицательная связь этого показателя с индексом фотосинтетической активности (ИФАзас) (гр=-0.76,гтабл=О.55,Р=0.05),что подтвервдает физиологическую природу тестового показателя Ксзас.его зависимость от дыхательной функции,следовательно,возможность использования в качестве теста для оценки адаптивной компоненты засухоустойчивости вне зависи-

мости от ростового потенциала.

Выявлена высокая положительная связь коэффициента Язас и ИФАаас (Гр=0.72,гтабл=0.55,Р=0.05),что позволяет рекомендовать этот показатель в качестве теста для оценки хозяйственной засухоустойчивости,определяемой по снижению продуктивности или изменению полезной функции в условиях засухи.

Изучение показателей БЭР на сахарозу (с концентрацией раствора 0.66 - 0.80 М),хлористый натрий (0.2 - 0.3%).повышенную температуру (+42 - 48°С) выявило дифференцирующую способность тестов в клоновых выборках сосны,дуба и тополей,но обнаружило высокое взаимодействие "генотип-среда" в разные годы и периоды вегетации.Для улучшения воспроизводимости результатов предлагается введение в каждую серию опытов стандартного образца (клона) или проведение 2-3 кратного повторного тестирования в разные годы.Разработана шкала для оценки засухоустойчивости и жаростойкости древесных растений.Установлено,что обобщенная оценка засухоустойчивости и солеустойчивости на примере тополей, полученная на основе ускоренных тестов,имеет хорошее совпадение с многолетней полевой оценкой (гр=0.65 - 0.86).

6. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ 5У1ЖЩХйШЬНЫХ ТЕСТОВ ДЯЯ ГЕШТЮ1НЧЕСК0Й ОЦЕНКИ АДАПТИВНЫХ СВОЙСТВ ДРЕВЕСНЫХ РАСТЕНИЙ

Приведены примеры практического использования метода функциональных тестов (ФТ) в контролируемых и неконтролируемых условиях среды для индивидуальной и групповой генотипической оценки.

Показана возможность использования тестовых показателей реакции С?опт»Копт, и 1?зас,Кзас) при оценке по потомству географических происхождений сосны (22 образца) в условиях фонового питомника.Фрагмент этого опыта приведен в таблице.

Установлено,что к лучшим происхождениям,сочетающим высокий потенциал роста и засухоустойчивости (адаптивности),относится группа образцов из Житомирской,Харьковской,Черкасской обл. Украины,Коми,Бурятии, Воронежской обл. России и Семипалатинской обл. Казахстана.Высокую устойчивость к стрессам показали также потомства мурманской, архангельской, белгородской и житомирской популяций.

Сравнение суммы тестовых показателей опытных образцов сосны с высотой аналогичных происхождений в географических культурах 11 лет в Воронежской и Тамбовской областях обнаруживает положительную умеренную связь (гр=0.50),что позволяет говорить о практической возможности и достоверности ранних прогнозов.

В результате тестирования полусибсовых семей сосны от деревьев различных селекционных категорий с помощью ФТ (йопт.Язас и Кзас) в ус-

ловиях фонового питомника установлена их значительная дифференциация по тестовым показателям роста и адаптивности.Высокие тестовые показатели обнаружены у 20% семей по потенциалу роста (1?опт=1-5 и более) и 28% семей по засухоустойчивости (1?зас=0.9 и более).Только 2 семьи из 30 (около 7%) сочетают высокую потенциальную продуктивность с высокой засухоустойчивостью.в большинстве случаев сочетание происходит между средними признаками.

Таблица

Генотипическая оценка потенциала роста и уровня адаптивности сеянцев сосны разных провениенций в условиях фонового питомника (средние данные за 2 года наблюдений)

Географический район (республика,область.лесхоз) Тестовые показатели реакции (ТП)

^ОПТ Копт Язас Каас Сумма ТП

Коми,Корткеросский 1.93 2.15 1.08 1.04 6.20

Харьковская,Изюмский 2.10 2.05 0.91 1.14 6.20

Житомирская,Олевский 2.03 1.95 0.88 1.30 6.11

Черкасская,Черкасский 2.20 1.95 0.81 1.00 5.96

Бурятия, Кяхтинский 2.00 2.00 0.80 0.87 5.67

Воронежская,Воронежский 1.88 1.85 0.75 1.14 5.62

Семипалатинская,Долонский 1.86 1.75 0.78 1.14 5.53

Павлодарская.Баянульский 1.53 1.45 0.80 0.89 4.67

Архангельская,Лещуконский 1.36 1.25 0.90 1.28 4.79

Архангельская,Плесецкий 1.05 1.15 0.79 0.94 3.93

Установлено, что в разные годы испытаний значения коэффициентов ростовой реакции могут изменяться в зависимости от климатических условий вегетационного периода.Однако ранговые оценки у 70% семей относительно стабильны.По итогам испытания в фоновом питомнике около 40% семей могут быть отбракованы из-за низких показателей роста и адаптивности и не изучаться далее в испытательных культурах.

Показана возможность использования ФТ (Kt и Ks) при установлении некоторых адаптивных особенностей дуба черешчатого и северного.Обнаружено, что оба вида в молодом возрасте достоверно не различаются по уровню жароустойчивости (Kt=0.60 и 0.56, соответственно),но обнаруживают существенные различия (на 17 - 26%) по показателю осмоустойчивос-ти (Ks=0.82 - у черешчатого и 0.55-у северного),что определяет более высокую устойчивость дуба черешчатого к почвенной засухе.

В результате проведенного отбора плюсовых по засухоустойчивости деревьв сосны в меловом бору с помощью ФТ (Кзас) выявлено,что при тестировании в условиях сильной засухи происходит четкая дифференциация деревьев по уровню функциональной активности (Кзас=0-6 - 1.3),при этом 28% деревьев сохраняют нормальный тип БЭР на естественное увеличение освещенности,часть из которых (около 14%),превышающая Кзас более чем на 20% от среднего,выделяется в плюсовые по устойчивости.

В условиях слабого стресса дифференциация деревьев по засухоустойчивости менее выражена,т.к. большинство деревьев в насаждении положительно реагируют на тест (Кэас=0.9 - 2.0),у части из них даже возможно проявление краткосрочного стимулирующего эффекта,что может являться артефактом.Поэтому плюсовые по устойчивости деревья в этих условиях предлагается выделять по комплексу показателей,когда превышение по Кзас составляет 20 - 30% от среднего по насаждению,по БЭП в утренние часы (Еут) - 30%,а коэффициент гомеостатичности (Кгом) - на 10% ниже среднего,что значительно повышает надежность оценки.

При повторном тестировании плюсовых по устойчивости деревьев в условиях слабого стресса 63% из них воспроизводят свои ранги (гр=0.75),у 22% деревьев показатели реакции завышаются,у 15% -занижаются. Для предотвращения возможных погрешностей необходимо минимум 2-кратное тестирование деревьев в разные годы наблюдений,что обеспечит совпадение рангов у 80% изученных деревьев.При отборе деревьев в условиях сильного стресса высокая точность и воспроизводимость оценок может быть получена при разовом тестировании.

Высокая эффективность отбора индивидуальных деревьев "меловой" сосны на устойчивость к стрессам подтверждается при испытании их по потомству в условиях фонового питомника. Количество плюсовых деревьев, дающих потомство с повышенной гомеостатичностью.составляет около 80%.При 50% отборе по потомству лучших семей в опытной совокупности растений среднее значение показателя устойчивости к стрессам (К3ас)составило 1.3, т.е.более чем у контрольных образцов на 30%.

Выявлена различная реакция семей сосны мелового экотипа на засушливый карбонатный фон по требовательности к специфическим условиям произрастания (R3aC=l-36-2.04) в зависимости от показателя реакции Кзас (гр=0.75, гТабл=0-56,Р=0.01,п=20), что связано с различными способами адаптации этих семей.Выделено 3 группы высокогомеостатичных семей, представляющих наибольший интерес для размножения на ЛСП с целью создания устойчивых к неблагоприятным факторам лесных культур.

При отборе газоустойчивых деревьев сосны в техногенных зонах Кемерово и Липецка установлено,что в условиях слабого продолжительного стресса превышение плюсовых по устойчивости деревьев над контролем по

коэффициенту БЭР Кс составляет 5 - 10%,в то время как по типу реакции, определяемому в разные сроки вегетации в баллах, 1.8 - 3.2 раза, это показывает на преимущество бальной оценки устойчивости деревьев по типу биоэлектрической реакции в условиях слабого хронического стресса.

7. ОСОБЕННОСТИ, ЭФФЕКТИВНОСТЬ И ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ДИАГНОСТИКИ В ЛЕСНОЙ СЕЛЕКЦИИ

Предлагаемый метод диагностики оценивает непосредственно не конкретные селектируемые признаки как таковые,а 2 важнейшие генетико-физи-ологические подсистемы (метаболизма и адаптации).формирующие различные признаки в онтогенезе. Образование структур каждой подсистемы предшествует развитию селектируемых признаков,т.к. они формируются на ранних стадиях онтогенеза (это касается всех основных функций растений: фотосинтеза, дыхания, передвижения веществ и т.п.).В онтогенезе изменяется лишь регуляция этих функций, но не сами функции.Поэтому качество гене-тико-физиологических подсистем (в генетическом смысле) должно оставаться неизменным.

Оценка последних проводится не с помощью традиционных (физиологических и др.) признаков,которые изменчивы,подвержены модификациям и потому неопределенны,а с помощью более элементарных и,следовательно, более генотилически определенных нормированных показателей реакции на конкретные воздействия,которые развиваются в соответствии с адаптивной нормой реакции и дают наиболее общее представление о качестве тестируемой функции или функциональной системы в целом.

Оцениваются они по 2 основным параметрам: способности к интенсификации метаболизма при наступлении благоприятных условий (что свойственно генотипам интенсивного типа обмена) и возможности поддерживать нормальный уровень функционирования при воздействии неблагоприятных факторов,что характерно для гомеостатичных генотипов.

Лучшее качество функциональной системы в раннем возрасте с большей вероятностью предопределяет возможности развития лучших признаков фенотипов,которые формируются под влиянием этой системы в онтогенезе.А так как сами генетико-физиологические подсистемы и признаки,которые они формируют,являются частями разного уровня организации,но одного целого, то между ними существуют определенные генотипические (по определению) корреляции,что является основанием для диагностики развития этих признаков в онтогенезе в определенных условиях среды.На данном уровне наших знаний это сделать можно только достаточно грубо,на вероятностной основе.

Прямое доказательство результативности ранних прогнозов роста по

данным тестовых оценок подучено в специальном полевом опыте с погусиб-сами сосны,прошедшими тестирование в 1 - 2 летнем возрасте и произрастающими в испытательных культурах.Установлены следующие лимиты коэффициента корреляции между тестовыми показателями реакции сеянцев и высотой выросших из них растений на протяжении 13 летнего срока наблюдений: 1?зас (гр=0—0.7),1?опт (гр=0.25—0.65),Копт (гр=-0.3—Ю.7),Ктвм (Гр=-0.46—Ю. 58). Флюктуация коэффициента корреляции в разные годы связывается с изменением гидротермического коэффициента.Несмотря на это,наблюдается общая тенденция к возрастанию коэффициентов корреляции с возрастом по мере стабилизации рангов высот, и к 13 годам он достигает среднего уровня (г=0.5-0.6,Р=0.05).Более вероятный прогноз роста может быть сделан по сумме тестовых показателей (например, Копт. *?эас)•На основе экстраполяции трендов коэффициентов корреляции, определенных для суммы тестовых показателей,предполагается,что к возрасту завершения стабилизации рангов по высоте (30 - 40 лет) он достигнет более высокого уровня (г=0.8),что вполне достаточно для практического использования ранних прогнозов при групповой оценке роста семей, популяций, выборок. Прогноз роста индивидуального растения не может быть сделан достаточно надежно в связи с существованием генотипов различного типа роста и слабой изученностью особенностей их онтогенеза. Тесты на продуктивность можно использовать для экспрессной геноти-пической оценки взрослого клонового материала.

Высокая эффективность метода ФТ определяется быстротой получения генотипической информации (в 10 - 15 раз быстрее по сравнению с испытательными культурами) .достаточно хорошей воспроизводимостью результатов в разные годы (г=0.б - 0.8).возможностью получения интегральных и дифференцированных оценок по компонентным признакам,универсальностью применения (на разных породах,в разных зонах).широтой решаемых практических задач (оценю плюсовых деревьев по потомству,оценка гибридов, мутантов, исходных популяций,интродуцентов и т.п.).относительно невысокой трудоемкостью работ и достаточной для практики производительностью (объем испытаний б фоновом питомнике - 100 семей).

Использование метода ФТ в условиях селекционно-семеноводческих центров,специализированных лесхозов и НИИ позволит провести ускоренную предварительную оценку плюсовых деревьев различных пород по потомству, в результате которой может быть отбраковано до 40 - 507. деревьев, дающих потомство с низкими значениями потенциала роста и адаптивности. Это повысит качество оставшегося материала и уменьшит объем трудоемких и дорогостоящих полевых испытаний,что позволит создавать испытательные культуры по более совершенным,информативным методикам,а также совмещать в одном опыте различные виды испытаний.

Для практической реализации этой идеи необходимо создать и оснастить специализированные предприятия необходимыми приборами и оборудованием, организовать в зональном плане работу нескольких фоновых питомников.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенного исследования разработан новый эколо-го-генетический принцип анализа адаптивной нормы реакции древесного растения. Теоретически и экспериментально обоснована возможность индивидуальной и групповой генотипической оценки молодых растений на уровне генетико-физиологических подсистем адаптации и метаболизма, определяющих возможность развития в онтогенезе показателей роста и различных видов устойчивости.Это открывает новые возможности исследования адаптивных свойств древесных растений с помощью функциональных тестов и использование их в селекции древесных видов на устойчивость и продуктивность.

Впервые разработан метод, позволяющий непосредственно в краткосрочном контролируемом эксперименте идентифицировать и оценивать генотипические . значения признаков адаптивной природы различных древесных видов (потенциал роста, засухо-, жаро-, холодо-, соле-, газоустойчивость) .осуществляя прогноз развития реализуемой продуктивности в различных условиях среды.

Наиболее вероятны и достоверны оценки и прогнозы для признаков, характеризующих различные виды устойчивости,что осуществляется на специальных провокационных фонах питомника или в контролируемых условиях климатокамеры.Получаемые экспрессные оценки в высокой степени воспроизводятся в специальных палевых опытах.Возможен отбор индивидуальных генотипов по устойчивости к стрессам на экстремальном фоне.

Это может служить доказательством тому,что проблема ранней диагностики признаков устойчивости к экстремальным и техногенным воздействиям с помощью разработанного метода решается с достаточно высокой вероятностью.

Вполне достоверны прогнозы,полученные для признаков,характеризующих рост и продуктивность.Разработанные тесты оценивают способность функциональной системы к интенсификации обмена при наступлении благоприятных условий,качество систем фотосинтеза,дыхания и регуляции,чтс свойственно высокопродуктивным генотипам, и позволяет оценить потенциальные возможности роста растений (потенциал роста).Однако из-за возможного существования генотипов различных типов роста прогноз развитш уровня реализуемой продуктивности отдельных особей в онтогенезе 1 конкретных условиях среды отчасти затруднено. Прогноз роста на основ«

ранних тестовых показателей возможен с определенной вероятностью только при групповых оценках,т.к. в этом случае изменчивость по типам роста в выборке существенно усредняется и не искажает сделанного прогноза на основе прямой экстраполяции тестовых показателей.Для отдельных растений такой прогноз маловероятен,т. к. всегда есть опасение,что он сделан не для того типа роста. Последние в молодом возрасте пока не идентифицируются. Поэтому отбор на быстроту роста с помощью ранних тестов возможен только для совокупностей (семей,популяций,выборок).

Метод не позволяет исследовать признаки нефункциональной природы: смолопродуктивность,урожайность семян,качество древесины и ствола,устойчивость к вредителям и др. Для их диагностики нужны специальные методы.

Применение разработанных методов функциональной диагностики возможно на самых различных видах,т.к. установленные закономерности в развитии реакций древесных растений на различные раздражители имеют общебиологическую природу. Использование их в лесной селекции для предварительной или дополнительной оценки селекционного материала значительно ускорит получение генотипической информации,повысит результативность селекционной работы.

В диссертации в целом решена важная научно-техническая задача -разработан метод функциональных тестов,позволяющий осуществлять экспрессную диагностику потенциала роста и различных видов устойчивости древесных растений как в раннем возрасте, так и на более поздних этапах развития,что может значительно ускорить селекционный процесс и повысить эффективность создания объектов постоянной лесосеменной базы в лесном хозяйстве.

С развитием новых знаний о природе явлений возможна определенная модификация метода и разработка новых тестов.

В принципе генотипическая оценка реальна не только на уровне функциональной системы (или ее подсистем),но и на уровне отдельных физиологических функций и даже метаболических путей (при использовании в качестве тестовых раздражителей ингибиторов и стимуляторов отдельных реакций,а также специальных раздражителей - свет разной длины волны, измененные фотопериоды и др.). В сочетании с фитотроном и компьютером, непосредственно анализирующим первичную биологическую информацию о специфике адаптивной нормы реакции и управляющим режимами фитотрона, это даст возможность значительно повысить как точность генотипической оценки,так и прогнозов развития признаков в онтогенезе,а также обеспечит выдачу генетических паспортов на идентифицированный и сортовой материал,что является ближайшей задачей будущего.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Впервые использованный в диагностике зколого-генетический принцип изучения специфики нормы реакции позволил применить современные методы регистрации адаптивных реакций и осуществить идентификацию генотипов и раннюю диагностику адаптивных свойств древесных растений.

2. Адаптивные реакции являются проявлением фундаментального свойства живого - раздражимости.Они специфичны для отдельных генотипов, проявляются в самом раннем возрасте,предшествуя развитию многих признаков фенотипа, и поэтому доступны для изучения.

3. Биоэлектрические реакции,являясь одним из наиболее древних феноменов живого,обладают выраженной регуляторной функцией.Изменение биопотенциалов связано с общим уровнем метаболизма растений и может быть использовано для характеристики его функциональной системы.

4. БЭР древесных видов на различные раздражители возникают при определенном пороге раздражения,являются градуальными и носят многофазный характер.

5. В популяциях древесных растений (на примере сосны обыкновенной) установлен высокий уровень изменчивости показателей реакции,возрастающий от окраины ареала (север"- юг) к центру.Реакционная способность растений неодинакова в разные периоды вегетации и в разном возрасте.

6. Биоэлектрические и ростовые реакции на достаточно продолжительные дозируемые раздражители отражают генотипическую специфичность опытных растений,что более четко проявляется в условиях краткосрочного контролируемого эксперимента при использовании нормированного показателя реакции (коэффициента реакции).

7. Генотипическая специфичность ответных реакций проявляетя только у растений,находящихся в нормальном физиологическом состоянии.Поэтому необходима специальная подготовка их перед тестированием для выравнивания физиологической среды,уменьшения доли модификационной изменчивости и собственной дисперсии коэффициента реакции.

8. Идентификация генотипов древесных растений с помощью функциональных тестов возможна для компонентных признаков,определяемых на более низких (подсистемном и элементарном) уровнях организации организма , на которых модификации не накапливаются, а колеблются вокруг некоторой средней, что создает возможности для их устранения в процессе контролируемого краткосрочного эксперимента и вычисления нормированного показателя реакции.

9. Нормированные показатели реакции непосредственно оценивают не селектируемые признаки как таковые,а генотипическую специфичность двух основных генетико-физиологических подсистем - метаболизма и адапта-

ции,определяющих возможности развития многих признаков(показателей роста и устойчивости) и потому коррелирующих с ними как часть и целое на вероятностной основе.

10. Генотипическая специфичность подсистемы метаболизма определяется по ее способности к интенсификации обмена в оптимальных условиях среды,что свойственно высокопродуктивным генотипам и характеризуется нормированными показателями ростовой и биоэлектрической реакции на богатый агрофон, свет, темноту, ростовые вещества.

11. Генотипическая специфичность подсистемы адаптации определяется по ее способности оптимизировать уровень функциональной активности в неблагоприятных условиях,что связано с различнши видами устойчивости и свойственно высокоадаптивным генотипам.Эта особенность характеризуется нормированными показателями ростовой и биоэлектрической реакции на экстремальные условия¡засуху,высокомолярные растворы сахарозы, ИаСЛ.БОг, повышенную и пониженную температуру.Тестовые показатели высоко коррелируют с полевой устойчивостью (гр=0.7 - 0.8),ранговые оценки достаточно хорошо воспроизводятся по годам (гр=0.б - 0.8).

12. При тестировании в полевых и неконтролируемых условиях среды обнаружено существенное взаимодействие "генотип - среда" в разные годы и периоды вегетации.По ростовому потенциалу растения лучше дифференцируются в благоприятные для роста годы,а по устойчивости - в экстремальные. Для повышения точности идентификации необходимо проведение 2 -3 кратного повторного тестирования или введение в каждую серию опыта стандартного образца. Лучше воспроизводятся по годам ранговые оценки.

13. Прогноз реализуемой продуктивности для определенных условий среды к возрасту спелости может осуществляться только при групповых оценках (семей.популяций,выборок) на основе прямой экстраполяции суммы тестовых показателей,характеризующих потенциал роста и адаптивности. Для отдельных растений такой прогноз менее правдоподобен из-за существования в популяциях древесных растений генотипов различного типа роста.

14. Между тестовыми показателями реакции полусибсов сосны в раннем возрасте и высотой этих же семей в испытательных культурах установлена изменяющаяся по годам связь (гр=-0.3—Ю.8) с общей тенденцией к возрастанию по мере стабилизации рангов высот (до 0.5 - 0.6 к 13 гоДам).

Предполагается,что к возрасту завершения стабилизации рангов по высоте ( у сосны 30 - 40 лет) она достигнет уровня 0.7 - 0.8,что достаточно для.практического использования такого прогноза.

15. Для практического использования рекомендуются следующие апробированные методы функциональной диагностики:

15.1. ускоренной генотипической оценки полигенных систем адаптации . клоновом материале хвойных и лиственных пород (на зеленых черенках) с помотаю термо- и осмотестов,позволяющих оценить общую гомеостатич-ность,засухо-,жаро-,осмо-,солеусгойчивость,что представляет интерес при оценке исходного материала;

15.2. ранней диагностики потенциала роста и адаптивности потомстве плюсовых деревьев,гибридов.популяций хвойных пород (на 1 - 2 летни) сеянцах) с помощью свето-,термотестов,позволяющих оценить в климатока-мере качество систем фотосинтеза и дыхания,а также жаростойкость и засухоустойчивость образцов для быстрой экспертной генетической оценю небольшого количества селекционного материала, а также на 1-3-летни) сеянцах в условиях фонового питомника с помощью РР и БЭР на провокационные условия и фоны для массовой оценки селекционного материала го потомству;

15.3. ускоренной генотипической оценки потенциала роста и адаптивност) потомств плюсовых деревьев,гибридов,популяций хвойных растений в испытательных, географических, экологических культурах с помощью функциональных тестов на естественно изменяющиеся в течение вегетационное периода метеорологические условия (тепло-влажно,жарко-сухо,холод но,день-ночь и др.);

15.4. ускоренной генотипической оценки общей адаптивности и отбора ус тойчивых к климатическим и техногенным стрессам деревьев различных ви дов (например,сосны обыкновенной) путем регистрации у них БЭР на ее тественное изменение освещенности в течение дня (при открытом солнце на фоне воздействия экстремального фактора (засухи,газовой интоксика ции и др.) для отбора плюсовых по устойчивости деревьев в неблагопри ятных условиях произрастания (меловые и сухие песчаные боры.засоленны или переувлажненные почвы, зоны техногенного воздействия).

СПИСОК РАБОТ,ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1.Биоэлектрическая активность ели в насаждении и методика е? измерения //Изв.БУЗов.Лесн.курн.,1968.-й4.-С.ЗЬ-41.

2.Фенотипический контроль при отборе плюсовых деревьев сосш с помощью биоэлектрических измерений //Состояние и перспект.ра; вития лесн.генет.»селекции,семен.и интродукции: Тез.докл.(Всес! юз.совещание 13-15 августа 1974г.) -Рига,1974.-С.147-149.

3.Нуклеиновые кислоты как диагностический показатель при ои ре плюс.овых деревьев сосны обыкновенной //Состояние и перспект развития лес.генет..селекции,семен.и интродукции: Тез.докл(Все( юз.совещание 13-15 августа 1974г.)-Рнгз,19?4.-С.143 (в соавтор! с А.Ё.Самсоновой,Р.Г.Егоровой,Г.[!.Колот1;л1!Но:5).

4. О возможности использования биоэлектрических реакций проростков сосны на специальные биоэкологические тесты для ранней диагностики и отбора высокопродуктивных форы'//Генет.,селекция,семен. и интродукция лесных пород:Науч.тр.-Воронех:ЦНИИЛГиС,1975.-С.54-59

5.Изучение биоэлектрических реакций древесных растений на некоторые раздражители для ранней оценки хозяйственно важных свойств //Актуальные прбл.генет.и селекции.-Ьоронех:ВГУ,1976.-С.97-96.

6. К вопросу о ранней селекционной оценке клонов сосны обыкно-венной//Генет..селекция,семен.и интродукция лесных пород:Науч.тр. -Воронея:ЦНИИЛГиС,1976.-С. 34-40(в соавторстве с Ю.Н.Исаковым,

- В.Б.Иевлевым).

7.Изучение биоэлектрических реакций древесных растений на некоторые раздражители в связи с ранней селекционной оценкой //Использование биофиз.методов в генет.и селекцион.эксперименте:Тез.докл. Всесоюз.совещания.-Кишинев,1977.-0.37-38.

8. Использование биоэлектрических реакций сеянцев сосны для оценки их засухоустойчивости //Лесная геобот.и биол.древес.расте-ний:Науч.тр.-Тула:Политех.ин-т.,1976.-С.143-146.

9. Изучение раневой биоэлектрической реакции сосны обыкновенной в связи с селекционной оценкой //Генет..селекция,семен.и интродукция лесных пород:Науч.тр.-Воронеа:ЦНЙИЛГиС,19?8.-С.51-53.

10. Изучение устойчивости древесных растений к токсинам некоторых грибов с помощью биоэлектрических реакций //Проблены охраны природы и защиты леса.-Брянск,1979.-С.55-56 (в соавторстве с Г.Ю.Денбновецким).

II. Изучение устойчивости древесных растений к токсинам некоторвд грибов с помощью биоэлектрических реакций //Методы физиол.,бяохим. и биофиз.исследований.-Воронеж,1979.-С.24-31/ЦНЙИЛГиС.-Деп. ЦБНТИ лесхоз, № 15-лд (в соавторстве с Г.Ю.Денбновецким).

12. Ранняя диагностика в лесной селекции.-Воронеж,1980.-52с. //ЦШШГиС .-Деп. ЦБНТИлесхоз 60-лд.

13. Оценка потенциальной засухоустойчивости некоторых сортов тополей с помощью биофизических тестов //Лесная геобот.и биол. древес .растений.-Тула:Политех.и-нт.,1980.-С.32-35.

14. Лесная селекция и пути повышения продуктивности лесов //Достижения лесной генет.»селекции и пути их внедрения в производство: Науч.тр.-В ор он еж:ЦНй ¿И ГиС,1981.-С.26-44 (в соавторстве с Ё.А.Пуга-чем,А.А.Высоцким,А.П.Царевны).

15. Оценка уровня физиологического гомеостаза сосны по её бт электрическим реакциям на экстремальные факторы //Адаптация дре! раст.н экстремальным условиям.-Петрозаводск,1981.-С.28-29.

16. Изучение специфики биоэлектрических реакций клонов сосш повышенную температуру в связи с генотипической оценкой //Эколоз генет.растений и животных.-Кишинев:Штиинца,1981.-С.30-31.

1?. Термотест как метод выявления и ранней оценки гетерозис? у древесных пород //Разработка основ систем селекции древес.пор< -Рига,1981.-С.31-32.

18. Экспресс-метод оценки адаптивности сосны обыкновенной с. помощью биоэлектрических реакций на изменение климатических усл< //Адаптация и рекоыбинез культурных растений.-Кишинев,1982.-С.I! 195.

19. О биоэлектрической активности деревьев сосны //Лесоведе! . 1983,-й I.-С.100-108 (в соавторстве с Н.П.Букшей.Ю.АЛоыовских)

20. О возможности ранней диагностики свойств древесных раси ний на основе функциональных тестов //Всесоюз.совещание по лесн' генет.,селекции,семен,- Петрозаводск,1983.- С.57-58.

21. Сравнительная оценка засухоустойчивости молодых растени: дуба северного и черешчатого с помощью функциональных тестов //. ная интродукция:Науч.тр.-Боронеж:ЦНЙИЛГиС,1983.-С.126-129 (в со, торстве с Ю.Д.Ломовских).

22. Методические рекомендации по использованию биоэлектриче потенциалов в лесной селекции.-Воронеж: ЦШШГиС, 1983.- 12с.

23. Комплексная оценка устойчивости древесных пород к неблаго риятным факторам //Всесоюз.совещание по лесной генет.,селекции,се -Петрозаводск,1983.-С.36-37 (в соавторстве с И.В.Рутковскиы,Р.Ф.П реловой).

24. Биоэлектрическая активность и адаптивные биоэлектрические реакции сосны разного географического происхождения //Мутагенез и гибридизация в селекции раст.-Воронеж:ВГУ,1984.-С.100-108 (в ооав торстве с Н.П.Букшей.А.АЛомовских).

25. Использование биоэлектрических реакций тополей на импульс раздражение электрическим током для ускорения оценки их засухоуст чивости //Биол.основы селекции растений:Науч.тр.-Воронек:БГУ,1985 -С.144-150 (в соавторстве с Ю.Д.Ломовских).

26. О возможности выделения фенов для ряда адаптивных признак функциональной природы у древесных растений //фенетика популяций. -М: АН СССР,1985.-С.54-60.

27. Биоэлектрические реакции сосны на "свет" и "темноту" как возможные тесты для ранней диагностики потенциальной продуктивной™ растений //У съезд БОГИС (24-2Ь ноября 1987г.):Тез.докл.-U,1987.-Т.1У, 4.4.-С.335 (в соавторстве с Ю.А.Лоыовских).

28. Испытание полусибсов сосни в фоновом питомнике //Селекция и семен.хвойиых:Науч.тр.-Воронеж: ЦШИЛГиС, 1987 .-С.25-34 (в соавторстве с А.А.Хировыы.Ю.А.Лоыовских).

29. Апробация метода функциональных тестов при оценке адаптивных признаков древесных растений //Развитие генет.и селекции в л.х.производстве :Гез .докл. (Всесоюз.совещание 22-23 сентября I9bbr.)-U,I988. -C.II3-II4 (в соавторстве с Р.П.Царевой,В.В.Крюковым).

30. Специфика светоиндуцированной биоэлектрической реакции дерев! ев сосны в условиях стресса //Проблемы физиол.и биохим.древес.расте-ний:Тсз.до;;л. (Всесоюз.конференция 7-9 февраля 19ь9г.) 'г;,о.чав о дек 1989.-С.237.

31. Адаптация древесных растений и вопросы селекции //Лесная генет.и физяол.древ.растений:Материалы Международ.симп. (25-30 сентября 19Ь9г.)- Воронеж,1989.-С.54-60 (в соавторстве с А.Ь.Ььротоннико-выи ,А.И.Федоровой).

32. Отбор деревьев сосны,устойчивых к газовой интоксикации с по-мовсью функционального теста //Селекция древес.раст.на устойчивость и продуктивность: Науч.тр.-Воронеж:ЦНИйЛГиС,1990.-С.IIO-IIS.

33. Экспресс-оценка адаптивных свойств древесных растений //Генет.и селекция в лесоводстве:Науч.тр.-Ы:ЦНИИЯГиС,-1991.-С.ЬО~Ь9

(в соавтирстве с Л.А.Рязанцевой,Р.ф.Цогореловой,C.B.Басовой).

34. Исследование биоэлектрических реакций дуба на газовые выбоо-сы мебельных предприятий //Бсесоюз.научно-технич.конференция по ведению д.х.в дубравах:Тез.докл.-Воронеж,1991.-С.48-49 (в соавторстве

с Л.И.Бельчинской.В.Т.Мезенцевой,Л.В.Краснобояровой).

35. Использование электрофизиологического метода для оценки устойчивости древесных пород к органическим токсикантам //¡ювьшение тех.уровня лесопром.производства и освоение новой техники:Тез.докл. конференции СНГ.-Ивано-Франковск.1992.-С.28-29 (в соавторстве с Л.И.Бельчинской,В.Т.Мезенцевой,Л.В.Краснобояровой).

3§. Ускоренная оценка продуктивности и засухоустойчивости материнских деревьев сосны обыкновенной по потомству в фоновом питомнике //Гекетич.а зкологич.основы повьшюнияпродуктив.древес.растений:Науч. тр. -В орон еа : НШЛГиС, 1993. -С. II0-123.

37. Методика проведения ускоренной предварительной генетичес оценки плюсовых деревьев сосны //Наиболее ванные отечеств.и зарз достиж.в области науки,техники и производства за 1993г.-М,1994.-34.

38. "Меловая" сосна и перспективы её использования в Белгорс области //Леса Русской равнины:Тез.докл. совещания (16-18 ноябр5 1993г.) -М,1993.-С.253-256 (в соавторстве с Н.М.Красавиным).

39. Адаптивные реакции маргинальных популяций сосны обыкнове на изменяющиеся внешние условия //Международ.симпозиум ИЮФРО (13 сентября 1994г.) :Тез.докл.-Гирионис,1934.-С.36 (в соавторстве с Л.А.Рязанцевой,В.И.Спесивцевой).

40. Оценка роста и устойчивости сеянцев сосны обыкновенной £ го географического происхождения с поыощью ускоренных тестов //С и его использование в улучшении лесных пород:Науч.тр.-Воронек:Ш 1994.-С.61-75 (в соавторстве с Л.А.Рязанцевой,В.И.Спесивцевой).

41. Биоэлектрические реакции зеленых черенков древесных поре газовые выбросы мебельных предприятий //Информ.листок № 61-93,се ЦН1й:Воронек,1993.-С.1-4 (в соавторстве с Л.И.Бельчинской, В.Т.Ь цевой,Л.В.Краснобояровой).

42. Влияние паров стирола на функциональную активность дуба решчатого и березы повислой //Лесн.журн.,1994.-. № 4.-С.81-84 (I авторстве с Л.й.Бельчинской,В.Т.Мезенцевой,Л.В.Краснобояровой).

43. Основные результаты работы института по селекции хвойша род //Генетика и селекция на службе лесу: Тез.докл. Международ.и практин.конференции (28-29. июня 1996г.) .^-Воронеж,1996.-С.42-43 ( авторстве с А.А.Высоцким,Е.А.Пугачем,Е.В.Титовым).

44. Селекционное значение структурно-функциональных показател£ нормы реакции древесных растений на изменение условий среды //Ге1 и селекция на службе лесу:Тез.докл. Международ.науч.пракиич.конф« (28-29 июня 1996г.).-Воронеж,1996.-С.ЗЗ (в соавторстве с Л.А.Рязг вой,В.И.Спесивцевой).

Отзывы на автореферат в двух экземплярах с заверенными писями просим направлять по адресу:241 037 Брянск,Станке Димитро! Брянская государственная инженерно-технологическая академия. Диссертационный совет.