Phenotypic Assessment of Clones of Scots Pine (Pinus sylvestris L.) Plus Trees in the Forest-Steppe Zone of the Bashkir Cis-Urals
DOI:
https://doi.org/10.37482/0536-1036-2024-4-9-25Keywords:
Scots pine, plus tree, clone archive, ramets, Scots pine growth, stem diameter, stem height, crown diameter, crown length, central shoot incrementAbstract
An assessment of the main morphometric features of the ramets of clones of Scots pine plus trees in a comparative aspect has been carried out. The vegetative progeny of plus trees of the species are represented as part of a clonal plantation created in 2005 in the Dyurtyulinskiy forestry of the forest-steppe zone of the Republic of Bashkortostan in an area with the С2 type of forest growing conditions. Compliance with the breeding and genetic principle of phenotypic assessment of intraand intergroup differences in Scots pine clones and ramets, as well as methodical and methodological requirements for conducting the field stage of the study, has been ensured. Taxation indicators (the height and diameter of the stem, the diameter and length of the crown, the increment of the central shoot in height) have been taken into account for 100 clones at a continuous count. A varying nature of the distribution of the average values of the analyzed stem indicators in the vegetative progeny of plus trees has been revealed. The best growth in stem diameter (25.5±0.73 cm) and height (11.2±0.16 m), as well as central shoot increment (0.45±0.02 m), are typical for the progeny of clones of the plus tree 29/17. Clones 263/40, 264/41, 262/39 with taxation indicators above the average for the entire set of trees in the clone archive are of high breeding value, which indicates the specificity of the genotypes of these specimens. The levels of significance of the differences and the intensity of selection of the best clones of plus trees based on morphometric features have been determined, which indicates the different nature of the individual non-identity of each of the plus trees relative to the rest of the trees studied. The valuable genotypes of the progeny of Scots pine plus trees identified in the clone archive can be recommended for further use in forest seed breeding when creating highly productive and sustainable artificial plantations of this valuable tree species in the region.
Downloads
References
Бессчетнова Н.Н. Сосна обыкновенная (Pinus sylvestris L.). Эффективность отбора плюсовых деревьев: моногр. Н. Новгород: Нижегородская СХА, 2016. 464 с. Besschetnova N.N. Scots Pine (Pinus sylvestris L.). Reproductive Potential of Plus Trees: Monograph. Nizhniy Novgorod, Nizhniy Novgorod State Agriculture Academy Publ., 2016. 464 p. (In Russ.).
Бессчетнова Н.Н., Бессчетнов В.П., Горелов А.Н., Михалюк А.В. Рост клонов плюсовых деревьев сосны обыкновенной на лесосеменной плантации во Владимирской области // Тр. СПбНИИЛХ. 2022. № 2. С. 18–32. Besschetnova N.N., Besschetnov V.P., Gorelov A.N., Mikhailyuk A.V. Growth of Clones of Plus Trees of Scots Pine on the Seed Orchard in the Vladimir Region. Trudy Sankt-Peterburgskogo nauchno-issledovatel’skogo institutа lesnogo khozyajstva = Proceedings of the Saint Petersburg Forestry Research Institute, 2022, no. 2, pp. 18–32. (In Russ.). https://doi.org/10.21178/2079-6080.2022.2.18
Бондаренко А.С. Взаимосвязь сохранности растений с уровнем генетического разнообразия по основным количественным признакам в насаждениях сосны обыкновенной и ели европейской // Тр. СПбНИИЛХ. 2019. № 3. С. 38–50. Bondarenko A.S. The Relationship between the Scots Pine and Norway Spruce Plants Safety and the Genetic Diversity Level on Main Quantitative Characteristics. Trudy Sankt-Peterburgskogo nauchno-issledovatel’skogo institutа lesnogo khozyajstva = Proceedings of the Saint Petersburg Forestry Research Institute, 2019, no. 3, pp. 38–50. (In Russ.). https://doi.org/10.21178/2079-6080.2019.3.38
Бондаренко А.С., Жигунов А.В. Статистическая обработка материалов лесоводственных исследований. СПб.: Политехн. ун-т, 2016. 125 с. Bondarenko A.S., Zhigunov A.V. Statistic Processing of Forestry Research Materials. St. Peterburg, Polytechnic University Publ., 2016. 125 p. (In Russ.).
Буторина А.К., Машкина О.С., Камалова И.И. Использование молекулярных маркеров в генетике, селекции и семеноводстве лесных древесных растений // Лесные культуры, селекция древесных пород на юге Русской равнины: материалы межрегион. конф., посвящ. 95-летию со дня рождения доц. Еньковой Елизаветы Ивановны. Воронеж: ВГЛТА, 2007. С. 10–35. Butorina A.K., Mashkina O.S., Kamalova I.I. The Use of Molecular Marker in Genetics, Selection and Seed Production of Forest Woody Plants. Forest Crops, Tree Species Breeding in the South of the Russian Plain: Materials of the Interregional Conference, Dedicated to the 95th Anniversary of Associate Professor En’kova Elizaveta Ivanovna. Voronezh, Voronezh State Academy of Forestry and Technologies Publ., 2007, pp. 10–35. (In Russ.).
Видякин А.И. Эффективность плюсовой селекции древесных растений // Хвойные бореал. зоны. 2010. Т. XXVII, № 1–2. С. 18–24. Vidyakin A.I. Efficiency of Plus Selection of Trees. Khvoinye boreal̕noi zony = Conifers of the Boreal Area, 2010, vol. XXVII, no. 1–2, pp. 18–24. (In Russ.).
Гостимский С.А., Кокаева З.Г., Коновалов Ф.А. Изучение организации и изменчивости генома растений с помощью молекулярных маркеров // Генетика. 2005. Т. 41, № 4. С. 480–492. Gostimskiy S.A., Kokaeva Z.G., Konovalov F.A. Studying Plant Genome Variation Using Molecular Markers. Genetika = Russian Journal of Genetics, 2005, vol. 41, iss. 4, pp. 378–388. (In Russ.). https://doi.org/10.1007/s11177-005-0101-1
Ефимов В.М., Тараканов В.В., Роговцев Р.В. Применение методов многомерной статистики для ранней диагностики лучших по росту популяций сосны в географических культурах // Хвойные бореал. зоны. 2010. Т. XXVII, № 1–2. С. 58–62. Efimov V.M., Tarakanov V.V., Rogovtsev R.V. Application of Multivariate Statistics Methods for Early Diagnostics of Fast-Growing Populations in Pine Provenance Trials. Khvoinye boreal̕noi zony = Conifers of the Boreal Area, 2010, vol. XXVII, no. 1–2, pp. 58–62. (In Russ.).
Ефимов Ю.П. Генетико-селекционная оценка объектов постоянной лесосеменной базы // Генетика и селекция – на службе лесу: материалы междунар. науч.-практ. конф. Воронеж: НИИЛГиС, 1997. С. 298–307. Efimov Yu.P. Genetic and Breeding Assessment of Permanent Forest Seed Base Objects. Genetics and Breeding – at the Service of the Forest: Materials of the International Scientific and Practical Conference. Voronezh, Research Institute of Forest Genetics Publ., 1997, pp. 298–307. (In Russ.).
Ефимов Ю.П. Современные проблемы и перспективы улучшения лесов селекционно-генетическими методами // Лесохоз. информ. 2008. № 3–4. С. 30–32. Efimov Yu.P. Current Problems and Prospects for Improving Forests Using Selection and Genetic Methods. Lesokhozyaistvennaya informatsiya = Forestry Information, 2008, no. 3–4, pp. 30–32. (In Russ.).
Ефимов Ю.П. Семенные плантации в селекции и семеноводстве сосны обыкновенной. Воронеж: Истоки, 2010. 253 с. Efimov Yu.P. Seed Plantations in Breeding and Seed Production of Scots Pine. Voronezh, Istoki Publ., 2010. 253 p. (In Russ.).
Ильинов А.А., Раевский Б.В. Сравнительная оценка генетического разнообразия естественных популяций и клоновых плантаций сосны обыкновенной и ели финской в Карелии // Экол. генетика. 2015. Т. XIII, № 4. С. 55–67. Ilinov A.A., Raevsky B.V. Genetic Diversity Comparative Evaluation of Pinus sylvestris L. and Picea × Fennica (Regel) Kom. Native Populations and Clonal Seed Orchards in Russian Karelia. Ekologicheskaya genetika = Ecological Genetics, 2015, vol. XIII, no. 4, pp. 55–67. (In Russ.). https://doi.org/10.17816/ecogen13455-67
Ирошников А.И. Генетические факторы устойчивости и продуктивности лесных биоценозов // Продуктивность и стабильность лесных экосистем: тез. докл. Междунар. симп. Красноярск: Ин-т леса и древесины, 1982. С. 28–29. Iroshnikov A.I. Genetic Factors of Stability and Productivity of Forest Biocenoses. Productivity and Stability of Forest Ecosystems: Abstracts of the Reports of the International Symposium. Krasnoyarsk, Institute of Forest and Wood, 1982, pp. 28–29. (In Russ.).
Кальченко Л.И., Тараканов В.В. Поэтапная паспортизация деревьев на клоновых плантациях сосны обыкновенной: использование метода фенетики // Хвойные бореал. зоны. 2010. Т. XXVII, № 1–2. С. 87–90. Kalchenko L.I., Tarakanov V.V. Gradual Passportisation of Trees in Pine Clone Orchards: Using the Methods of Phenetics. Khvoinye boreal̕noi zony = Conifers of the Boreal Area, 2010, vol. XXVII, no. 1–2, pp. 87–90. (In Russ.).
Коршиков И.И., Демкович А.Е. Генетический полиморфизм клонов и их семенного потомства в архивно-клоновой плантации плюсовых деревьев сосны обыкновенной // Цитология и генетика. 2010. Т. 44, № 1. С. 36–45. Korshikov I.I., Demkovich A.E. Genetic Polymorphism of Clones and Their Seed Progeny in the Scotch Pine Clone Plantation. Cytology and Genetics, 2010, vol. 44, no. 1, pp. 36–45 (In Russ.).
Кострикин В.А., Беспаленко О.Н., Котельников Д.С., Порываев М.В. Опыт создания архива клонов плюсовых деревьев сосны обыкновенной в Моршанском лесничестве Тамбовской области // Экологические и биологические основы повышения продуктивности и устойчивости природных и искусственно возобновленных лесных экосистем: материалы Междунар. науч.-практ. конф., посвящ. 100-летию высш. лесн. образования в г. Воронеже и ЦЧР России. Воронеж, 2018. Т. 1. С. 542–550. Kostrikin V.A., Bespalenko O.N., Kotel’nikov D.S., Poryvaev M.V. Experience in Creating an Archive of Clones of Scots Pine Plus Trees in the Morshanskiy Forestry of the Tambov Region. Ecological and Biological Basis for Increasing the Productivity and Sustainability of Natural and Artificially Regenerated Forest Ecosytems: Materials of the International Scientific and Practical Conference, Dedicated to the 100th Anniversary of Higher Forestry Education in Voronezh and Central-Chernozem Economic Region. Voronezh, 2018, vol. 1, pp. 542–550. (In Russ.).
Лакин Г.Ф. Биометрия. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Высш. шк., 1980. 293 с. Lakin G.F. Biomety. 3rd ed., revised and enlarged. Moscow, Vysshaya shkola Publ., 1980. 293 p. (In Russ.).
Милютина Т.Н., Шейкина О.В., Новиков П.С. Молекулярно-генетические исследования изменчивости клонов плюсовых деревьев Pinus sylvestris по ISSR-маркерам // Хвойные бореал. зоны. 2013. Т. ХXXI, № 1–2. С. 102–105. Milutina T.N., Sheikina O.V., Novikov P.S. Molecular Genetic Studies of the Variability of Pinus sylvestris Plus Tree Clones Using ISSR Markers. Khvoinye boreal̕noi zony = Conifers of the Boreal Area, 2013, vol. XXXI, no. 1–2, pp. 102–105. (In Russ.).
Новиков П.С., Шейкина О.В., Милютина Т.Н. Изменчивость плюсовых деревьев сосны обыкновенной на архиве клонов по ISSR-маркерам // Вестн. Марийск. гос. техн. ун-та. Сер.: Лес. Экология. Природопользование. 2011. № 3. С. 82–87. Novikov P.S., Shekina O.V., Milutina T.N. Variation of Pinus sylvestris Plus Trees on the Clone Archive in Accordance with ISSR Markers. Vestnik Marijskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. Seriya: Les. Ekologiya. Prirodopol’zovanie = Vestnik of the Mari State University. Series: Forest. Eсology. Nature Management, 2011, no. 3, pp. 82–87. (In Russ.).
Падутов В.Е. Генетические и биотехнологические основы рационального использования лесных генетических ресурсов Беларуси // Лесохоз. информ. 2008. № 3–4. С. 23–24. Padutov V.E. Genetic and Biotechnological Foundations for the Rational Use of Forest Genetic Resources in Belarus. Lesokhozyaistvennaya informatsiya = Forestry Information, 2008, no. 3–4, pp. 23–24. (In Russ.).
Политов Д.В. Применение молекулярных маркеров в лесном хозяйстве для идентификации, инвентаризации и оценки генетического разнообразия лесных ресурсов // Лесохоз. информ. 2008. № 3–4. С. 24–27. Politov D.V. Application of Molecular Markers in Forestry for Identification, Inventory and Assessment of Genetic Diversity of Forest Resources. Lesokhozyaistvennaya informatsiya = Forestry Information, 2008, no. 3–4, pp. 24–27. (In Russ.).
Потылев В.Г. Проблемы лесного селекционного семеноводства // Лесохоз. информ. 1997. № 3. С. 14–30. Potylev V.G. Problems of Forest Breeding Seed Production. Lesokhozyaistvennaya informatsiya = Forestry Information, 1997, no. 3, pp. 14–30. (In Russ.).
Правдин Л.Ф. Сосна обыкновенная. Изменчивость, внутривидовая систематика и селекция. М.: Наука, 1964. 191 с. Pravdin L.F. Scots Pine. Variation, Intraspecific Taxonomy and Selection. Moscow, Nauka Publ., 1964. 191 p. (In Russ.).
Семериков Л.Ф., Исаков Ю.Н., Тараканов В.В., Семериков В.Л., Глотов Н.В. О генетико-селекционном аспекте сохранения и улучшения лесов России (окончание) // Лесохоз. информ. 1998. № 10. С. 29–40. Semerikov L.F., Isakov Yu.N., Tarakanov V.V., Semerikov V.L., Glotov N.V. On the Genetic and Selection Aspect of the Conservation and Improvement of Russian Forests (End). Lesokhozyaistvennaya informatsiya = Forestry Information, 1998, no. 10, pp. 29–40. (In Russ.).
Царев А.П. Программы лесной селекции в России и за рубежом: моногр. М.: Моск. гос. ун-т леса, 2013. 164 с. Tsarev A.P. Forest Breeding Programs in Russia and Abroad: Monograph. Moscow, MSFU Publ., 2013. 164 p. (In Russ.).
Царев А.П., Лаур Н.В. Вопросы и проблемы плюсовой селекции // Лесн. вестн. 2006. № 5. С. 118–123. Tsarev A.P., Laur N.V. Issues and Problems of Plus Selection. Lesnoy vestnik = Forestry Bulletin, 2006, no. 5, pp. 118–123. (In Russ.).
Шейкина О.В., Гладков Ю.Ф. Обоснование показателей генетического разнообразия для лесосеменных плантаций сосны обыкновенной в Республике Марий Эл // Изв. Оренбург. гос. аграр. ун-та. 2016. № 4(60). С. 73–76. Sheikina O.V., Gladkov Yu.F. Substantiation of Indicators of Genetic Viability of ForestSeed Plantations of Scotch Pine in the Republic of Mary El. Izvestiya Orengurgskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta = Izvestia Orenburg State Agrarian University, 2016, no. 4(60), pp. 73–76. (In Russ.).
Шейкина О.В., Лебедева Э.П., Шигапов З.Х. Фенотипическая и генетическая изменчивость клонов плюсовых деревьев сосны обыкновенной на лесосеменной плантации в Чувашской Республике: моногр. Йошкар-Ола: ПГТУ, 2013. 160 с. Sheikina O.V., Lebedeva E.P., Shigapov Z.Kh. Phenotypic and Genetic Variability of Clones of Plus Trees of Scotch Pine on a Forest Seed Plantation in the Chuvash Republic: Monograph. Yoskar-Ola, Volga State University of Technology Publ., 2013. 160 p. (In Russ.).
Шейкина О.В., Романов Е.М. SSR-анализ плюсовых деревьев сосны обыкновенной из Республики Марий Эл // Лесохоз. информ. 2023. № 2. С. 91–101. Sheikina О.V., Romanov Е.M. SSR-Аnalysis of Pinus sylvestris Plus Trees from Mari El Republic. Lesokhozyajstvennaya informatsiya = Forestry Information, 2023, no. 2, pp. 91–101. (In Russ.). https://doi.org/10.24419/LHI.2304-3083.2023.2.07
Шигапов З.Х. Сравнительный генетический анализ лесосеменных плантаций и природных популяций сосны обыкновенной // Лесоведение. 1995. № 3. С. 19–24. Shigapov Z.Kh. Comparative Genetic Analysis of Forest Seed Plantations and Natural Populations of Scots Pine. Lesovedenie = Russian Forest Sciences, 1995, no. 3, pp. 19–24. (In Russ.).
Шигапов З.Х., Тимерьянов А.Ш., Янбаев Ю.А., Шигапова А.И. Динамика генетической структуры потомства по годам на лесосеменной плантации и в природной популяции сосны обыкновенной Pinus sylvestris L. // Генетика. 1996. Т. 32, № 10. С. 1363–1370. Shigapov Z.Kh., Timer’yanov A.Sh., Yanbaev Yu.A., Shigapova A.I. The Dynamics of the Genetic Structure of Offspring by Year on a Forest Seed Plantation and in the Natural Population of Scots Pine Pinus sylvestris L. Genetika = Russian Journal of Genetics, 1996, vol. 32, no. 10, pp. 1363–1370 (In Russ.).
Andersson B., Elfving B., Persson T., Ericsson T., Kroon J. Characteristics and Development of Improved Pinus sylvestris in Northern Sweden. Canadian Journal of Forest Research, 2007, vol. 37, no. 1, pp. 84–92. https://doi.org/10.1139/x06-224
Androsiuk P., Zielinski R., Polok K. B-SAP Markers Derived from the Bacterial KatG Gene Differentiate Populations of Pinus sylvestris and Provide New Insights into Their Postglacial History. Silva Fennica, 2011, vol. 45, no. 1, art. no. 29. https://doi.org/10.14214/sf.29
Ackzell L. A Сomparison of Planting, Sowing and Natural Regeneration for Pinus sylvestris (L.) in Boreal Sweden. Forest Ecology and Management, 1993, vol. 61, iss. 3–4, pp. 229–245. https://doi.org/10.1016/0378-1127(93)90204-Z
Eding H., Crooijmans R.P.M.A., Groenen M.A.M., Meuwissen T.H.E. Assessing the Contribution of Breeds to Genetic Diversity in Conservation Schemes. Genetics Selection Evolution, 2002, vol. 34, art. no. 613. https://doi.org/10.1186/1297-9686-34-5-613
Feng F.-J., Wang F.-Y., Liu T. The Influence Factors of the ISSR-PCR Experiment System on Pinus koraiensis Sieb. et Zucc. Chinese Bulletin of Botany, 2004, vol. 21, iss. 3, pp. 326–331.
Feng F.-J., Han S.-J., Wang H.-M. Genetic Diversity and Genetic Differentiation of Natural Pinus koraiensis Population. Journal of Forestry Research, 2006, vol. 17, pp. 21–24. https://doi.org/10.1007/s11676-006-0005-5
Gömöry D., Bruchánik R., Paule L. Effective Population Number Estimation of Three Scots Pine (Pinus sylvestris L.) Seed Orchards Based on an Integrated Assessment of Flowering, Floral Phenology, and Seed Orchard Design. Forest Genetics, 2000, vol. 7, iss. 1, pp. 65–75.
Gömöry D., Bruchánik R., Longauer R. Fertility Variation and Flowering Asynchrony in Pinus sylvestris: Consequences for the Genetic Structure in Seed Orchards. Forest Ecology and Management, 2003, vol. 174, iss. 1–3, pp. 117–126. https://doi.org/10.1016/S0378-1127(02)00031-2
Haapanen M., Hynynen J., Ruotsalainen S., Siipilehto J., Kilpeläinen M.-L. Realized and Projected Gains in Growth, Quality and Simulated Yield of Genetically Improved Scots Pine in Southern Finland. European Journal of Forest Research, 2016, vol. 135, pp. 997–1009. https://doi.org/10.1007.s10342-016-0989-0
Haapanen M., Ruotsalainen S. Adaptive Performance of Genetically Improved and Unimproved Seedlings of Scots Pine. Silva Fennica, 2021, vol. 55, no. 5, art. no. 10534. https://doi.org/10.14214/sf.10534
Huili W., Shuxue Y., Li G., Hailong L., Wei L. Genetic Diversity Assessment and Fingerprint Construction of Superior Tree Populations of Pinus sylvestris var. mongolica. Journal of GANSU Agricultural University, 2022, vol. 57, iss. 3, art. no. 057. https://doi.org/10.13432/j.cnki.jgsau.2022.03.013
Jansson G., Hansen J.K., Haapanen M., Kvaalen H., Steffenrem A. The Genetic and Economic Gains from Forest Tree Breeding Programmes in Scandinavia and Finland. Scandinavian Journal of Forest Research, 2017, vol. 32, iss. 4, pp. 273–286. https://doi.org/10.1080/02827581.2016.1242770
Ivetić V., Devetaković J., Nonić M., Stanković D., Šijačić-Nikolić M. Genetic Diversity and Forest Reproductive Material – from Seed Source Selection to Planting. iForest-Biogeosciences Forestry, 2016, vol. 9, iss. 5, pp. 801–812. https://doi.org/10.3832/ifor1577-009
Kroon J. Spatiotemporal Patterns of Genetic Variation for Growth and Fertility in Scots Pine. Doctoral Thesis. Umeå, Swedish University of Agricultural Sciences, 2011. 59 p.
Li L., Lejing L., Zhiyong Z., Bo L., Jie R. Construction of SSR Fingerprint and Genetic Diversity Analysis of 93 Maple Germplasm Resources. Molecular Plant Breeding, 2022, vol. 20, iss. 4, pp. 1250–1263. https://doi.org/10.13271/j.mpb.020.001250
Wasielewska M., Klemm M., Burczyk J. Genetic Diversity and Mating System of Scots Pine Plus Trees. Dendrobiology, 2005, vol. 53, pp. 57–62.
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Copyright (c) 2024 В.Ф. Коновалов, А.А. Габитова, А.К. Габделхаков, Д.А. Рафикова, Э.Р. Ханова (Автор)
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
