Анализ изменчивости количественных признаков хвои сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) в связи с дифференциацией популяций

• Автор: Лебедев, Алексей Геннадьевич
• Шифр специальности: 03.02.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Киров
• Количество страниц: 145 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава 1. Обзор литературы: внутривидовая изменчивость морфофенотипических признаков, маркеры популяций и методы их выявления, дифференциация популяций
древесных растений
Глава 2. Район, объекты и методы исследований
2.1 .Район исследований, лесорастительные условия
2.2. Объекты и методы исследований
Глава 3. Фенотипическая и генетическая гетерогенность хорологически смежных
морфофенотипически выделенных популяций сосны обыкновенной
Глава 4. Анализ изменчивости количественных признаков хвои сосны обыкновенной в связи с дифференциацией популяций и
выделением их маркеров
4.1. Эндогенная и временная изменчивость абсолютных количественных признаков хвои
4.2. Эндогенная и временная изменчивость относительных количественных признаков хвои
4.3. Особенности временной и эндогенной изменчивости абсолютных и относительных количественных признаков хвои сосны обыкновенной
4.4. Внутрипопуляционная и межпопуляционная изменчивость абсолютных количественных признаков хвои
4.5. Внутрипопуляционная и межпопуляционная изменчивость относительных признаков хвои
4.6. Особенности изменчивости количественных признаков хвои сосны
обыкновенной на верховом болоте и пространственно смежном суходоле
Глава 5. Анализ временной и эндогенной изменчивости количественных признаков
шишек и хвои сосны обыкновенной, являющихся маркерами популяций
Заключение
Список литературы
Приложение
Приложение
Приложение
Приложение

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Решение многих кардинальных проблем современной биологии, включая сохранение биологического разнообразия лесов на экосистемном, видовом и генетическом уровнях, обеспечение дальнейшего прогресса в области микроэволюционного учения и эволюционной систематики, селекции и семеноводства древесных растений, возможно только при условии изучения популяционно-хорологической структуры вида, выделения и картирования элементарных популяций (Правдин, 1964; Ирошников, 1978; Л. Семериков, 1986; Мамаев, Махнев, 1996; Алтухов, 2003; Санников, Петрова, 2003). Карты-схемы пространственного размещения элементарных популяций и надпопуляционных подразделений видов древесных растений являются основой для мониторинга и восстановления их природной генетической изменчивости, генетической структуры и первоначально существовавших эволюционногенетических процессов, а также выделения генетических резерватов, разработки концепции длительного и неистощителыюго использования лесов (Политов, 2007; Видякин, 2011).
Лесные древесные растения Российской Федерации имеют очень большие ареалы и многообразие лесорастительных условий в них. Это обусловило формирование сложной популяционно-хорологической структуры видов, включающей все многообразие встречающихся в природе уровней структурной организации популяций. В связи с этим природные популяции на данной территории являются уникальными научными объектами, позволяющими выявить факторы и закономерности формирования популяционно-хорологической структуры вида у древесных растений и таким образом, решить важнейшую проблему современной популяционной биологии и биогеографии.
Однако под влиянием возрастающего антропогенного воздействия многие природные популяции древесных растений в настоящее время находятся в состоянии биологического регресса, а некоторые - на грани практически полного уничтожения (Видякин, 2011). Это постоянно уменьшает возможности решения
указанной проблемы, в том числе картирования границ элементарных популяций. Поэтому необходима разработка системы новых, более эффективных методических подходов, принципов и методов исследования.
В конце XX, начале XXI веков были проведены широкомасштабные исследования древесных растений с помощью методов молекулярной и биохимической генетики (Gullberg et al., 1982, 1985; Шурхал и др., 1988; Крутовский и др., 1988, 1989; Гончаренко, Потенко, 1991; Гончаренко и др., 1993; Политов, 1989, 2007; Pasagiannis et al., 2000; Prus-Glowacki et al., 2003; Семерикова, В.Семериков, 2006, 2007; Абдуллина, 2009; Scaltsoyiannes et al., 2009; Полежаева, 2010; Орешкова, 2012). В этот же период времени на примере сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) была разработана система методов выделения фенов и количественных морфофенотипических признаков-маркеров генотипа дерева, их ранжирования по уровням структурной биохорологической организации вида и применения в феногеографии (Видякин, 1991 а,б, 2001, 2003,
2010). В результате изучения этих маркеров на Русской равнине было показано, что в пределах определенных географических районов их частоты отличаются внутрипопуляционной однородностью и специфичностью. Это позволило выделить и картировать статистически значимо различающиеся между собой популяции и группы популяций на востоке европейской части России (Видякин, 2004 а,б), в Среднем Поволжье (Видякин, 2013), в Южном Зауралье (Видякин, Кантор, 2013).
Разработанная система методов феногеографического исследования сосны обыкновенной очень эффективна, так как позволяет за короткое время, при минимальных финансовых и трудовых затратах формировать базу данных о специфике географической изменчивости морфофенотипических маркеров на обширной части ареала и изучать популяционно-хорологическую структуру вида, выделять элементарные популяции и их группы.
Выделяемые с помощью данной системы методов ареальные подразделения вида характеризуются внутрипопуляционной однородностью и межпопуляционной гетерогенностью фенофондов (Видякин, 2004а, 2013;

Изучение изменчивости количественных признаков хвои сосны обыкновенной, произрастающей на верховом болоте и смежном суходоле, проведено на дополнительном участке № 7 в квартале 107 Ежихинского участкового лесничества Котельничского лесничества Кировской области. Состав древостоя на верховом болоте - ЮС, на суходоле - ЮС. Возраст древостоя на верховом болоте - 65-70 лет, на суходоле - 80-85 лет. Сомкнутость крон на верховом болоте - 0,2, на суходоле - 0,7. Высота древостоя на верховом болоте -
3,0 м., на суходоле - 18,0 м. Бонитет на верховом болоте - V6, на суходоле - 111. В подросте на верховом болоте и суходоле - сосна. Живой напочвенный покров на верховом болоте представлен - сфагнумом магелланским (Sphagnum magellanicum Brid), кукушкиным леном {Polytrichum commune Hedw), клюквой болотной (іOxycoccus palustris Pers.), клюквой мелкоплодной {Oxycoccus microcarpus Tursz.), багульником болотным (Ledum palustre L.), пушицей влагалищной (Eriophorum vaginatum L.), миртом болотным (Chamaedaphne calyculata L.); на суходоле -лишайниками, кукушкиным леном, кошачьей лапкой двудомной {Antennaria dioica (L.) Gaertn), толокнянкой обыкновенной (Arctostaphylos uva-ursi (L.) Spreng), сушеницей песчаной {Gnaphalium sylvaticum L.)
Для исследований в каждом экотопе (болото, суходол) с 40 деревьев собирали по 16 хвоинок с освещенной стороны в средней части центрального побега 2011 г. На болоте сбор хвои проводили с деревьев, расположенных в его центральной части, а на суходоле - удаленных на расстояние 50-60 м от кромки болота. Возраст деревьев на болоте и суходоле 18-25 лет.
В лабораторных условиях из каждой пары отбирали одну хвоинку и с помощью линейки измеряли ее длину (L). В средней части хвоинки делали поперечный срез, на котором с помощью микроскопа МБС-1 определяли количество смоляных каналов общее (Ni) и с выпуклой стороны хвои (N2), их расположение (периферическое, паренхимное), измеряли ширину (1) и высоту (толщину) (h) хвоинки (Рисунок 2.2).
На основании полученных данных для каждого дерева вычисляли индекс формы поперечного сечения хвои (h/l), примерную площадь поперечного сечения