Дифференциация популяций и клонов сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) в южной части азиатского ареала

• Автор: Зацепина, Ксения Геннадьевна
• Шифр специальности: 03.02.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 115 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. Ботаническая характеристика, популяционная структура, особенности генетико-селекционного комплекса и перспективы изучения генофонда сосны обыкновенной (Pimts sylvestris L.) в южной части азиатского ареала

1Л. Ботаническая характеристика сосны обыкновенной

1.2. Ареал и внутривидовая изменчивость сосны обыкновенной на юге Сибири

1.3. Единый генетико-селекционный комплекс сосны обыкновенной (ЕГСК) на юге Западной Сибири
1.4. Г енетические маркеры и их использование для дифференциации генофонда сосны обыкновенной

1.4.1. Ферментные системы

1.4.2. ДНК-маркеры

1.5. Применение генетических маркеров для оптимизации работ по лесному селекционному семеноводству
1.6. Изменчивость естественных и искусственных популяций сосны обыкновенной
ГЛАВА 2. Объекты, материал и методы исследования
2.1. Объекты исследования
2.2. Материалы и методы исследования
ГЛАВА 3. Дифференциация популяций Pinus sylvestris L. на юге Сибири
3.1. Дифференциация популяций по аллозимным локусам
3.2. Дифференциация популяций по хлоропластным
микросателлитным ДНК-маркерам
ГЛАВА 4. Дифференциация потомств пространственно удаленных популяций сосны обыкновенной в условиях географических культур... ГЛАВА 5. Дифференциация клоновых и природных популяций сосны
обыкновенной в Алтайском крае
ГЛАВА 6. Паспортизация деревьев на клоновой лесосеменной
плантации сосны обыкновенной в Алтайском крае
ВЫВОДЫ

Список литературы Приложения

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Южные леса Сибири всё ещё фрагментарно охвачены исследованиями по таким важнейшим направлениям, как оценка популяционной дифференциации древесных растений, уточнение внутривидовой систематики и лесосеменного районирования, паспортизация деревьев на генетико-селекционных объектах и др. При этом работы по изучению внутривидовой изменчивости осуществляются преимущественно на территории Средней и Восточной Сибири [Ирошников, 1977 а, б; 1978; Сосна обыкновенная 1988; Ларионова, 2002; Ларионова и др., 2007; Тихонова, 2004 а, б; Тихонова, 2010; Милютин и др., 2013], в то время как исследования по изучению единого генетико-селекционного комплекса хвойных пород - преимущественно на юге Западной Сибири [Урусов, 1987; Демиденко и др., 1991; Тараканов и др., 2001]. Скоординированные исследования по комплексному изучению лесообразующих видов, особенно перспективному в зонах контакта ареалов внутривидовых таксонов и видов [Коропачинский, 2006], практически не осуществляются.
В частности, в Алтайском крае, где наиболее ценной в экономическом и экологическом плане породой является сосна обыкновенная, имеется лишь приблизительная информация о её внутривидовой систематике и популяционной структуре [Правдин, 1964; Ирошников, 1977 а, б; Демиденко, 1984; Кузьмина, 2010; Милютин и др, 2013]. Особенно интересны и нуждаются в детальных исследованиях ленточные боры, в зоне распространения которых постулируется граница между сибирским Р. sylvestris L. s.sp. sibiricci Ledebour и кулундинским Р. s. s.sp. kuhmdensis Sukaczew подвидами сосны [Правдин, 1964; Милютин и др., 2010]. Эта территория лишь фрагментарно представлена в обобщающих публикациях по генетической изменчивости сосны [Семериков и др., 1993; Петрова, 1996; Санников, Петрова, 2003], что не позволяет оценить реальный таксономический статус изученных популяций. Совершенно не изучены молекулярно-генетическими методами и объекты крупнейшего в Сибири

генетико-селекционного комплекса сосны, созданного в Алтайском крае лесными селекционерами, что существенно снижает эффективность программ по рациональному использованию генетических ресурсов этого вида.
В связи с рассмотренным, в настоящей работе предпринята попытка решить некоторые из указанных проблем методами молекулярной генетики.
Цель исследования - изучить особенности популяционной дифференциации сосны обыкновенной Pinus sylvestris L. в южной части азиатского ареала.
Задачи исследования:
1. С использованием методов аллозимного и ДНК-анализов провести сравнительное изучение природных популяций сосны обыкновенной в степных и лесостепных борах юга Сибири;
2. Оценить степень дифференциации между сибирским Р. sylvestris L. s.sp. sibirica Ledebour и кулундинским Р. s. s.sp. kulundensis Sukaczew подвидами сосны (в понимании Л.Ф. Правдина);
3. Оценить степень дифференциации между природными и клоновыми популяциями Р. sylvestris в Алтайском крае;
4. Изучить эффективность поэтапной паспортизации деревьев, включающей «фенетический» и «генетический» этапы, на клоповой плантации Р. sylvestris.
Научная новизна.
1. Впервые с использованием изоферментных и ДНК-маркеров оценена генетическая структура популяций сосны обыкновенной в ранее не исследованной части её ареала (Алтайский край);
2. На основе анализа изменчивости аллозимных локусов нескольких десятков популяций сосны обыкновенной из остепненных местообитаний юга Сибири впервые показано, что сибирский и кулундинский «подвиды» этого вида (Р. s. ssp. sibirica Ldb. и Р. s. ssp. kulundensis Sukaczew) [Правдин, 1964] не достигают уровня подвидов;
Проведенные во многих странах, в том числе и в России, исследования позволили выявить географическую приуроченность молекулярногенетической изменчивости видов основных лесообразуюших хвойных и лиственных пород к географическим регионам. Эти данные, при условии использования большого числа разнообразных маркеров, отражают интегральные оценки генетических различий и могут быть использованы в дополнение к традиционному подходу (оценка скорости роста географических культур) при уточнении схем лесосеменного районирования. Ключевая задача - отработка методик использования молекулярногенетических маркеров (ДНК и изоферментов), наиболее адекватных для целей идентификации происхождения генетического материала хвойных пород, т.е. в максимальной степени отражающих пространственную организацию генетической изменчивости видов. Необходимы пилотные проекты, которые позволили бы определить набор изоферментных локусов и ДНК-маркеров (специфических праймеров с конкретными методиками выявления полиморфизма) для каждой лесообразующей древесной породы [Millar, 1992; Крутовский, 2006; Политов, 2008].
5. Идентификация генов и их комплексов, ответственных за проявление хозяйственно ценных признаков. За последнее десятилетие, благодаря полному или частичному секвенированию генов различных растительных видов, в этой области были достигнуты большие успехи [Календарь, Глазко, 2002]. Изучение изменчивости данных локусов позволяет находить аллельные варианты и генотипы, характеризующие ту или иную степень проявления признака [Dixon, Lamb, 1996; Крутовский, 2006; Падутов, 2007].
6. Прикладное использование популяционно-генетических исследований - доказательство порослевого происхождения древостоев, оценка происхождения интродуцированных видов, изучение эффекта различных методов лесовосстановления и рубок ухода на генетическое разнообразие насаждений и т.д. [Камалова и др., 1994; 1999; Thomas et al., 1999; Rajora et al., 2000; Williams et al., 2000].