евлаков п.м.

Федеральное агентство лесного
хозяйства
Всероссийский научно-исследовательский
институт лесной генетики, селекции и
биотехнологии
Опыт научной работы в области лесной генетики,
селекции и биотехнологии.
Заместитель директора по научной и инновационной работе
ФГБУ «ВНИИЛГИСбиотех», к.б.н. П.М. Евлаков
1
Достижения
ФГБУ «ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНОИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ЛЕСНОЙ ГЕНЕТИКИ,
СЕЛЕКЦИИ И БИОТЕХНОЛОГИИ»
В институте получен гибридный тополь ‘Ведуга’, (А.П. Царев),
отличающийся
пирамидальной
формой
кроны,
высокой
зимостойкостью (выдерживает зимние морозы в Центральной
лесостепи), прямоствольностью и довольно быстрым ростом. Тополь
получен от скрещивания тополя белого и тополя Болле (Populusalba L. х Populus bolleana Lauche).
Испытывается в коллекции гибридов при размещении растений (5 м х 5 м) с 1978 г.
Данный тополь может рекомендоваться для получения древесины
при среднесрочном плантационном лесовыращивании в лесостепной,
степной и полупустынной зонах РФ, а также в озеленительные,
полезащитные и другие лесомелиоративные насаждения.
В настоящее время готовится комплект документов
представления данного гибрида в Госсорткомиссию РФ.
для
Гибридный тополь ‘Ведуга’. Возраст 37 лет. Высота 24,5 м; диаметр –
42,4 см; объем ствола – 1,35 м3. Семилукская коллекция гибридов.
Фото А.П. Царева, 2015.
Создание плантаций быстрорастущего леса
 Существующие в России технологии закладки и выращивания лесных культур, как правило, не дают им преимуществ в росте
по сравнению с естественными молодняками. При таком, традиционном способе лесовыращивания мы получаем спелый лес
только через 80-100 лет. Но выход есть – это выращивание древесных пород на плантациях, на которых при современной
агротехнике и технологии, на выращивание леса потребуется времени в два раза меньше. В мире растет понимание того, что
плантационное лесоводство – это лучшее решение для удовлетворения растущего мирового спроса на древесное волокно.
Мировой Деловой Совет по Устойчивому Развитию (WBCSD) считает, заготовка леса на плантациях в 2050 году увеличится в три
раза, а их площадь при этом вырастет на 60%.
 Преимуществами создания лесных плантаций является близкое расположение сырья к производству, низкая стоимость доставки
(позволяет сократить расходы на перевозку сырья в 3…7 раз), высокая (по сравнению с традиционным лесом) продуктивность.
 Плантационное лесовыращивание, ориентированное на ускоренное производство большого количества древесины,
предусматривает высокий уровень использования селекционного посадочного материала, интенсивной агротехники и
лесоводственных уходов, химической и биологической мелиорации, регулирования густоты древостоев.
 При создании плантаций используются отобранные в природе и прошедшие отбор и усовершенствование в научных
лабораториях высокопродуктивные генотипы древесных пород. Мировая практика показывает, что лесная биотехнология
является современным научно-практическим направлением, а также эффективным подходом для ускоренного и в
промышленных масштабах производства посадочного материала хозяйственно-ценных форм с целью создания плантационных
насаждений целевого назначения.
 В России учеными разработаны методы получения посадочного материала древесных пород с помощью микроклонального
размножения. В этой области успешно работают ряд научных учреждений, в том числе Всероссийский научно-исследовательский
институт лесной генетики, селекции и биотехнологии (ФГБУ «ВНИИЛГИСбиотех», г. Воронеж)
3
Таблица 1. Краткая характеристика промышленных
плантаций по регионам мира1)
Континенты и регионы
Эффективная
площадь,
млн. га / %
Соотношение
хвойных и
лиственных пород
3,9
1,4 / 36
50:50
Соотношение
общественного и
частного
лесовладений
н.д.2)
Азия
30,1
11,2 / 37
31:69
н.д.
Европа и территория бывшего
СССР
47,1
47,1 / 100
88:12
50:50
2,8
2,5 / 89
90:10
33:67
24,2
24,2 / 100
98:2
60:40
7,8
7,5 / 96
53:47
31:69
115,9
93,9 / 81
71:29
н.д.
Африка
Океания
Северная и Центральная
Америка
Южная Америка
Сумма
1) По
данным ФАО [цит. по 18],
– нет данных.
2) н.д.
Общая
площадь,
млн. га
4
На переднем плане
Евро-американские:
слева ‘Вернирубенс’,
справа ‘Сакрау-59’.
Возраст
29
лет.
Показатели отмеченного
дерева: высота 31,5 м,
диаметр 49,7 см, объем
ствола 2,4 м3. гибриды
тополей.
Семилукский
популетум
Воронежской
обл. ТУМ - D2. Maй 2003.
5
Тополь ‘Регенерата-78’. Возраст 39 лет.
Показатели отмеченного дерева: высота 37 м,
диаметр 58,5 см, объем ствола 4,3 м3.
Воронежская
область,
Семилукский
популетум. Август 2012 года. Фото А. П.
Царёва.
Гибридный тополь М. М. Вересина Воронежский
Гигант: Т. дельтовидный х Т. бальзамический.
Возраст 39 лет. Показатели отмеченного дерева:
высота 33 м., диаметр 56,7 см., объем ствола 3,6м3.
Воронежская область, Семилукский популетум.
Август 2012 года.
6
Таблица
2.
Характеристика
продуктивности
перспективных
для
ЦЧР
клонов
и
сортов
тополей
в
25-летнем
возрасте
(Семилукский популетум Воронежской области, почва – типичный чернозем, размещение
растений 5 х 4 м, по каждому клону высажено 24 растений)
Наименование тополя
Пионер
Брабантика-175
Вернирубенс
Гельрика
Мариландика-239
Регенерата
Регенерата
Робуста-236
Серотина
Волосистоплодный
Китайский
Э.с.-38
Берлинский
Гибрид – 10
Гибрид – 300
Осокорь (контроль)
Инв. №
42
158
54
80
34
78
79
156
19
83
133
94
130
106
49
131
Сохранность,
%
Высота,
м
50
63
88
79
88
92
71
88
71
100
96
100
88
83
96
50
33,6
31,5
31,7
32,8
28,7
34,4
33,6
30,1
29,8
28,1
28,3
28,5
30,2
26,3
29,0
26,6
Диаметр,
см
40,5
41,5
38,1
46,1
40,4
49,1
48,0
32,3
42,5
32,2
32,5
36,6
38,7
37,0
32,6
33,3
Объем
ствола, м3
1,64
1,63
1,39
2,09
1,42
2,50
2,22
0,94
1,61
0,86
0,88
1,14
1,30
1,07
0,93
0,87
Запас
древесины,
м3/га
410
512
612
824
624
1151
976
414
572
428
423
569
570
442
445
218
Приросты, м3/га в год
средний
16,4
20,5
24,5
33,0
25,0
46,0
39,0
16,6
22,9
17,1
16,9
22,8
22,8
17,7
17,8
8,7
текущий
25,0
32,0
29,4
57,8
38,2
88,2
49,6
8,9
37,0
17,2
21,4
32,8
39,8
6,4
15,6
12,0
7
Наиболее быстрорастущими оказался ряд евроамериканских тополей
(Регенерата, Гельрика, Мариландика-239; Вернирубенс)
• запас
которых
к
25-летнему
возрасту
(возрасту
количественной спелости) достигал 612-1151 м³/га, а текущие
приросты 29-88 м³/га в год.
• При этом средние приросты у этих тополей колебались от
16,6 до 46 м3/га в год.
• К сожалению, пока что наше лесное хозяйство остается
невосприимчивым даже к таким практически явно
полезным инновациям, и исследователи могут только тихо
радоваться полученным результатам, не надеясь на их
широкое внедрение в производство.
8
Основные направления исследований по лесной биотехнологии
1. Клональное микроразмножение (органогенез, соматический эмбриогенез) для
получения посадочного материала хозяйственно-ценных форм древесных растений и
создания лесных культур различного целевого назначения.
2. Создание генетического банка растительного материала in vitro (депонирование in vitro,
криоконсервация) для сохранения представителей ценного генофонда.
3. Создание биотехнологических форм лесных древесных растений с улучшенными признаками
(продуктивных, устойчивых, декоративных и др.) на основе клеточной и тканевой селекции,
полиплоидии, генетической инженерии.
4. Молекулярное маркирование (ДНК-технологии) исходного и культивируемого in vitro
материала: отбор генотипов по целевым генам; генетическая паспортизация селекционных
достижений; проверка соответствия микроклонов исходным деревьям; диагностика фитопатогенов
древесных растений; контроль законности происхождения срубленной древесины и др.
5. Использование созданных в культуре in vitro моделей лесных древесных растений для
научных исследований.
6. Производство биологических средств защиты лесов.
7. Прикладная биотехнология (использование древесной биомассы в производстве биотоплива,
спирта и др.).
9
Выращивание посадочного материала на основе клонального микроразмножения (in vitro)
На лиственных (береза, тополь, осина, ива, ясень и др.) и
хвойных (ель) это направление разрабатывают:
Нерешенная проблема - клональное микроразмножение
видов хвойных, взрослых деревьев дуба.
 ВНИИ лесной генетики, селекции и биотехнологии
(ВНИИЛГИСбиотех, Воронеж) – Центр лесных
биотехнологий России;
Соматический эмбриогенез (СЭ) – перспективный подход
вегетативного размножения хвойных.
 Санкт-Петербургский
“СПбНИИЛХ”;
НИИ
лесного
хозяйства
 Филиал института биоорганической химии им.
академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова
РАН (ФИБХ РАН, г. Пущино, Московская обл.);
 Институт леса Карельского научного центра РАН (г.
Петрозаводск);
 Поволжский
государственный
технологический
университет (ПГТУ, г. Йошкар-Ола);
В России исследования находятся на стадии научных
разработок: Институт леса СО РАН им. В.Н.Сукачева (г.
Красноярск) - ель, лиственница, кедр; ФИБХ РАН
(Пущино) – сосна, ель. Недостаток – используется
преимущественно ювенильный материал (уровень
наследуемости ценных признаков будет всего 10-20%).
За рубежом (Канада, США, Франция, Испания, Корея и
др.) доля исследований по СЭ составляет 65%,
Например, в Канаде (фирма Cell For Ink) получение
“искусственных” семян хвойных (сосна, ель)
поставлено на промышленную основу.
 ФБУ “Рослесозащита” (г. Пушкино Московская обл.) ;
 Биолого-почвенный
институт
ДВО
Владивосток) и другие институты.
РАН
(г.
Задачи: разработка методов клонирования in vitro
“трудных” генотипов; повышение эффективности и
универсальности технологий in vitro; оптимизация
условий
адаптации
микрорастений
ex
vitro;
автоматизация процесса клонирования; снижение
се6естоимости продукции и др.
Cell For Ink, Canada
10
Схема создания плантаций быстрорастущего леса с использованием технологии in vitro
18 лет
23 года
17 лет
14 лет
Плантационные культуры березы повислой и карельской, тополя и осины , созданные с
использованием технологии in vitro (ВНИИЛГИСбиотех)
11
В ВНИИЛГИСбиотех создан генетический банк растений in vitro
для сохранения представителей ценного генофонда
Разработан принципиально новый метод длительного (свыше 20
лет) хранения in vitro (консервации ex situ) живой коллекции ценных
генотипов лиственных древесных растений (с использованием
безгормональных
питательных
сред),
сохраняющий
их
хозяйственную и генетическую ценность.
Из микрорастений создан генетический банк (регулярно
пополняемый новыми генотипами), который помимо функции
хранения позволяет проводить селективное тиражирование ценных
генотипов, сократить сроки выращивания селекционно-ценного
материала, снизить его себестоимость.
Генетический банк растений в
длительной (свыше 6-22 лет)
культуре in vitro
а
С использованием пяти
микросателлитных
ядерных
локусов
показана
высокая
генетическая
однородность клонов
высаженных
в питомник
после 1 года,
5 лет, 10 лет
и 11 лет
б
в
Растения березы
карельской (а) и
далекарлийской
рассеченнолистной (б),
триплоидного
тополя белого (в)
после длительного
хранения in vitro
Задачи:
разработка
методики
депонирования
и
криосохранения in vitro коллекции ценных генотипов,
обеспечивающей гарантированное сохранение генетической
и хозяйственной ценности исходных экземпляров.
12
Спасибо за
внимание!
Реализация мечты
(жаль только, что не у нас).
Китай, 2008