Генетическая характеристика лиственницы сибирской

 

Федеральное государственное  образовательное учреждение

высшего профессионального образования

 

КОСТРОМСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ

 

 

КАФЕДРА БОТАНИКИ, ФИЗИОЛОГИИ РАСТЕНИЙ И КОРМОПРОИЗВОДСТВА

 

 

 

 

 

Самостоятельная работа

НА ТЕМУ: «ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЛИСТВЕННИЦЫ СИБИРСКОЙ»

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                         ВЫПОЛНИЛ:

       студент  424 группы

       Кирпичева  О.В

    ПРИНЯЛ: Арыкова  Н.С

 

 

 

 

 

 

 

КОСТРОМА 2013

 

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

1.Введение

2.Декоративная и хозяйственная  ценность лиственницы сибирской

3.Систематическое положение

4.Описание лиственницы

5.Характеристика кариотипа

6.Методы селекционного  процесса

7. Происхождение и состав генома

8.Генетическая детерминация  одного из признаков

9. Лиственница Маргилинда

10. Размножение хозяйственно-ценных  форм лиственницы

11.Заключение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Передо мной стояла задача провести генетическую характеристику одного из растений, которое применяется в декоративном садоводстве. Мой выбор пал на лиственницу сибирскую. Так как среди хвойных пород она выделяется своей привлекательностью. Декоративность лиственницы обусловлена мощным развитием очень нежной и сочной, особенно в весеннее время, светло-зеленной хвоей, осенью окрашивающейся в привлекательные золотые тона. Кроной имеющей колонновидную форму. Стройным стволом, достаточно крупными и рыхлыми шишками.

Декоративная  ценность.

Лиственница сибирская - одна из наиболее ценных озеленительных пород в лесостепной и степной зонах. Она подходит для массивов, групповых и одиночных посадок в парках, садах, на бульварах и аллеях. Представляет особый интерес для создания лесозащитных насаждений, поскольку отличается быстрым ростом и долголетием.

Хозяйственное значение

Лиственница является господствующей породой светлохвойной тайги. Образует чистые и смешанные с елью, сосной, пихтой древостои. Благодаря быстрому росту, высокой продуктивности лиственницы способны существенно повышать продуктивность лесов и поэтому широко внедряются в лесные культуры. Лиственница хорошо переносит смытые почвы на склонах и по берегам оврагов, что позволяет широко использовать ее при облесении оврагов в борьбе с эрозией почвы.

 

Лиственница своим опадом улучшает почву. Исследования в различных  географических и почвенных условиях показали, что она благоприятно влияет на лесорастительные свойства и плодородие почв.П.С. Погребняк (1955) отметил, что под лиственницей увеличиваются запасы фосфора, мощность горизонтов А+В, содержание гумуса и обменных оснований в почве за счет кальция, магния, подвижных форм Р2О5 и К2О, а также подвижного F2О3. Кроме этого, в лиственничных насаждениях затушевывается подзолообразовательный процесс.

 

Лиственница сибирская имеет собенно важное лесообразующее и экономическое значение. Древесина с большим красноватым ядром и узкой светлой заболонью (в отличие от древесины сосны и ели), твёрдая высокопрочная, устойчива к гниению (Венеция стоит на лиственничных сваях), но легко растрескивается, и коробиться при высыхании. Из-за своей тяжести (плотность 620-700 кг/м3) непригодна для сплава, что ограничивает её заготовку. Используется для строительства гидротехнических сооружений, судостроения, для получения целлюлозы, спирта, идет на пиломатериалы и др. Большой интерес представляет прижизненное использование лиственницы. При подсочке ее может быть получено значительное количество лиственничной живицы, которая по своей ценности намного превосходит сосновую живицу. Кора лиственницы является ценным сырьем для получения дубильных веществ, других химических продуктов, могущих найти применение в различных отраслях народного хозяйства, в частности, в металлургии.

 

В хвое о содержании эфирных масел, витамина С, а также минеральных  элементов, обогащающих почву при  ежегодном сбрасывании хвои, отмечал В.П. Тимофеев (1961). По сравнению с другими сосновыми лиственница лучше выдерживает атмосферу города (благодаря листопадности) и широко применяется в озеленении, а также в защитном лесоразведении.

Систематическое положение

Отдел Gymnospermae

Класс Pinopsida

Порядок Pinales

Семейство Pinaceae

Род Larix

Вид Larix Sibirica

 

 

 

Описание лиственницы

Лиственница сибирская - дерево высотой 30—45 м, с опадающей на зиму хвоей. Ствол прямой, в нижней части конусовидно-утолщенный. Кора серовато-бурая, толстая, растрескивающаяся; на однолетних побегах гладкая, лоснящаяся, иногда с редкими волосками, светлая, с возрастом темнеющая. Крона у молодых деревьев лиственницы узкопирамидальная, редкая, у взрослых — высокоподнятая, ширококонусовидная, раскидистая. Ветви отходят от ствола под прямым углом, на концах плавно загнуты кверху. Листья лиственницы (хвоя) узколинейные, длиной 13-45 мм, на молодых ростовых побегах расположены спирально, на старых — в пучках по 20-40 шт., мягкие, светло-зеленые. Растение однодомное. Мужские колоски располагаются на безлиственных однолетних или более старых, коротких побегах, желтоватые; тычинки многочисленные, расположены спирально. Женские колоски — на облиственных коротких побегах, широкояйцевидно-конические, пурпуровые и розовые, реже бледно-зеленые или беловатые, состоящие из кроющих и более крупных семенных чешуи, в пазухах, которых сидит по 2 семяпочки. Шишки лиственницы обычно яйцевидные, длиной 2—4 см, с плотно сомкнутыми до созревания чешуями, в зрелом состоянии — широко раскрытые, светло-бурые или светло-желтые, состоят из 20-40 чешуи, расположенных в 5—7 рядов. Семенные чешуи тонкие, с цельным закругленным краем, с наружной стороны густо одетые короткими рыжими волосками. Семена косообратнояйцевидные, длиной 4-5 мм, желтоватые, с темными полосками и крапинками, с крылом длиной 8-17 мм.

Цветет лиственница  в мае, семена созревают в сентябре—октябре. Хвоя опадает во второй половине октября.  

Средняя продолжительность жизни 500-700 лет. Лиственница растет на разных почвах, достаточно засухоустойчива. Она не образует длинных поверхностных корней на почвах избыточного увлажнения. Появляющиеся у нее в таких условиях придаточные корни не бывают крупными и многочисленными. В почвах с избыточным увлажнением лиственница сибирская образует, разумеется, более поверхностную корневую систему, чем при оптимальном увлажнении. Лиственница не требовательна к зольным элементам и азоту. Но является достаточно светолюбивой.

Характеристика  кариотипа

Диплоидный набор лиственницы сибирской включает 24 хромосомы (2n = 24). Метафазная пластинка лиственницы сибирской представлена на рис. Вид является диплоидом с основным числом хромосом х = 12.

 

Метафазная пластинка  лиственницы сибирской

 

У лиственницы сибирской выделено три группы хромосом.

Первую группу составляют метацентрические хромосомы I–VI пары, харак-

теризуемые следующими параметрами: La = 11.1 + 0.08 мкм, Lr = 5.0 + 0.03 %,

Ic = 46.8 + 0.13 %. Вторую группу образуют хромосомы субметацентрического

типа (VIII–XII пары); они  имеют следующие параметры: La = 7.2 +0.06 мкм,

Lr = 3.2 + 0.02 %, Ic=32.0 + 0.21 %. Отдельно выделяется VII пара интерцентри-

ческих хромосом, занимающая промежуточное положение по длине  между дву-

мя группами: La = 8.3 + 0.14 мкм, Lr = 3.7 + 0.04 %, Ic = 27.1 +0.32 %. Средняя суммарная длина диплоидного набора хромосом составляет 222,5 + 3,83 мкм.

У лиственницы сибирской постоянные вторичные перетяжки отмечены у 6 пар хромосом. В группе метацентриков вторичная перетяжка имеется в проксимальной зоне самой длинной хромосомы набора (I пара). В этой же группе хромосом вторичная перетяжка отмечена в медиальной зоне II пары хромосом. Кроме того, вторичные перетяжки есть у двух пар метацентрических хромосом (IV и V) с одинаковой локализацией в дистальном положении. В группе субметацентрических хромосом имеются вторичные перетяжки на длинных плечах в медиальной зоне IX пары и в дистальной зоне XII пары. Кроме этих перетяжек, встречающихся с высокой частотой, есть непостоянные, эпизодически встречающиеся, иногда по две на одном плече, или перетяжки на разных плечах.

      

Идиограмма лиственницы  сибирской, построенная по абсолютной длине хромосом

 

Методы селекционного  процесса

У лиственницы, как и  у других древесных пород, наибольшее распространение получили методы отбора и гибридизации. Среди методов массового отбора практическое применение нашел отбор лучших быстрорастущих и устойчивых климатических экотипов в географических культурах. Такие культуры были созданы в Швеции, Германии, Дании, Словении, Литве, на Украине. В России изучение роста и устойчивости различных климатипов лиственницы проводились В.Д. Огиевским под Ленинградом, В.П. Тимофеевым в Лесной опытной даче сельскохозяйственной

академии под Москвой, лесничим П.И. Дементьевым в Бронницком лесничестве Московской области. Р.И. Дерюжкиным заложены под Воронежем географические культуры лиственницы, включающие 160 образцов. Обширные географические опыты с различными происхождениями лиственницы в Красноярском крае созданы А.И. Ирошниковым.

Метод индивидуального отбора с  испытанием потомства от отдельных  деревьев применен Клейншмитом (Э. Ромедер, Г. Шенбах, 1962). На двухлетних сеянцах  от 14 свободноопыляемых плюсовых деревьев он выделил два типа растений:

-растения с компактной формой кроны, острым углом прикрепления сучьев к стволу, незначительным распространением ветвей в ширину и хвоей небольшого размера серо-зеленого цвета;

-растения с раскидистой формой  кроны, большим углом при крепления  сучьев, значительной шириной распространения ветвей, с немногими, но толстыми боковыми побегами, короткими побегами более низкого порядка, с длинным ведущим побегом и более крупной хвоей такого же цвета.

Более быстрый рост в этом возрасте наблюдается у первого типа с  длинными боковыми побегами. Лучший рост деревьев с узкой кроной наблюдался и в других опытах, заложенных в Западной Европе.

Метод гибридизации на примере лиственницы  оказался довольно успешным (А.В. Альбенский, 1959; Э. Ромедер, Г. Шенбах, 1962; А.Я. Любавская, 1982; И. Добринов, 1983 и др.). По данным А.В. Альбенского (1959), наиболее старые 100-летние гибриды лиственниц (L. eurolepis Henry) имелись в Шотландии. Они возникли в результате естественного переопыления лиственниц европейской и японской. По таксационным характеристикам и морозоустойчивости эти гибриды лучше родительских видов.

В бывшем СССР гибриды лиственницы  были получены в условиях Ленинграда академиком В.Н. Сукачевым. В пригороде  Москвы (на участке Всесоюзного института  агролесомелиорации) А.В. Делициной и А.В. Альбенским выращены гибриды лиственниц следующих комбинаций:

Лиственница сибирская × Лиственница  японская,

Лиственница японская× Лиственница  сибирская,

Лиственница сибирская ×Лиственница европейская,

Лиственница европейская× Лиственница  сибирская,

Лиственница европейская× Лиственница  японская.

В первом поколении гибриды, как правило, выше материнского вида, принятого на контроль. По объему гибриды  превышали контрольные деревья и группы на 90-96 % Несмотря на общее превышение над контролем, некоторая часть гибридов имеет карликовый рост. В целом, гибриды оказались более зимостойкими, чем растения исходного вида лиственницы японской.

А.С. Яблоковым в 1935 г. проведено несколько вариантов скрещиваний между лиственницами. Лучшими оказались гибриды Larix deciddua × Larix leptolepis и Larix sibirika×Larix decidua. Три самых лучших дерева из первой семьи в возрасте 35 лет имели среднюю высоту 20 м, диаметр 35 см, а из второй — соответственно 18 м и 38 см. У отобранных растений прямые стволы и хорошая устойчивость к климатическим условиям Подмосковья. Р.Ф. Кудашева в 1951 г. провела дальнейшие исследования по гибридизации лиственниц. Лучшими оказались тройной гибрид Larix leptolepis × Larix hibrida № 29 (L. sibirica × L. desidua) и Larix leptolepis × Larix sibirica.. Средние высоты и диаметры у восьми отобранных деревьев из каждой группы в 28-летнем возрасте почти одинаковы и составили 20 м и 28 см соответственно. Комбинации исходных родительских пар, дающих наиболее ценное в хозяйственном отношении гибридное потомство, могли бы быть рекомендованы для создания биклоновых плантаций. К сожалению, не ясно, насколько полно сохранились исходные родительские деревья, использованные в этих первых опытах.

Более поздние опыты  по гибридизации проведены в Центральном  НИИ лесной генетики и селекции (Н.Ф. Храмова, 1988). Но ввиду небольшого возраста гибридных растений, однозначного ответа о перспективности тех или  иных вариантов скрещиваний для создания биклоновых семенных плантаций пока не получено.

За рубежом работами по гибридизации и изучению гибридов лиственниц в последние десятилетия  занимался ряд ученых. Так, Синделар и Фридл в Чехии изучали  рост по высоте и диаметру, а также форму стволов у 22-летних гибридов лиственниц европейской и японской, европейской и европейской, европейской и лиственницей Гмелина и потомство лиственницы европейской от свободного опыления. Лучшие показатели по высоте и диаметру, как это неоднократно отмечалось и в других исследованиях, оказались у межвидовых гибридов лиственниц европейской и японской. Подобные результаты получены и при изучении 20-летних гибридов лиственницы европейской и японской в Германии в Баден-Вюртемберге (А. Ргапке, 1995).

Однако ценность опытов по получению хозяйственно важных гибридов значительно снижается из-за трудности их вегетативного размножения. Если бы удалось в массовом порядке осуществить вегетативное размножение, то описанные выше хозяйственно ценные гибриды, после соответствующего испытания получили бы широкое распространение.