Изменение генетических параметров плюсового генофонда сосны обыкновенной в Республике Марий Эл под влиянием индивидуального отбора клонов по фенотипу

Настоящее исследование направлено на оценку риска трансформации генетической структуры и снижения генетического разнообразия при сокращении размера отселектированной популяции вследствие отбора клонов плюсовых деревьев по фенотипическим признакам. На основе анализа фенотипических признаков отобрано по разным направлениям селекции от 8 до 16 лучших клонов. Интенсивность отбора составила 16,3–29,9%, а селекционный дифференциал для разных признаков 108,1–256,6%. Анализ изменения генетических параметров отселектированной популяций выполнен с применением двух типов ДНК-маркеров – nSSR и ISSR. Выявлено существенное изменение частот встречаемости ISSR-маркеров в группах отобранных клонов по сравнению с исходной выборкой. Частоты встречаемости аллелей nSSR-маркеров в целом сохранялись. Показано, что основная угроза сокращения размера отселектированной популяции заключается в потере аллельного разнообразия в случае nSSR-маркеров (15,6–31,3%) и числа ПЦР-фрагментов у ISSR-маркеров (11,8–19,9%). Другие показатели генетического разнообразия, такие как эффективное число аллелей, гетерозиготность и коэффициент инбридинга незначительно зависят от размера отселектированной популяции. Для nSSR-маркеров число эффективных аллелей варьировало в разных группах отселектированных клонов в пределах 2,97–3,77 при исходном значении 3,47, коэффициент инбридинга в пределах 0,460–0,480 при исходном значении 0,503, ожидаемая гетерозиготность в пределах 0,606–0,694 при исходном значении 0,685, а наблюдаемая гетерозиготность в пределах 0,325–0,375 при исходном значении 0,355. Для ISSR-маркеров можно отметить некоторое снижение числа эффективных аллелей вследствие индивидуального отбора с 1,31 до 1,28–1,29, а ожидаемой гетерозиготности с 0,205 до 0,175–0,193. Для обеспечения возможности мониторинга генетической трансформации отселектированной популяций рекомендуется осуществлять генетическую паспортизацию всех отобранных плюсовых деревьев. Для обеспечения возможности отбора на следующем этапе селекции без существенной потери генетического разнообразия необходимо вовлекать в селекционный процесс как можно большее количество плюсовых деревьев.

1. Видякин А.И. Эффективность плюсовой селекции древесных растений // Хвойные бореальной зоны. 2010. Т. 27. № 1–2. С. 18–24.

2. Ильинов А.А., Раевский Б.В. Генетическое разнообразие деревьев сосны обыкновенной Pinus sylvestris L. различных селекционных категорий в плюсовых насаждениях Карелии // Экологическая генетика. 2021. Т. 19. № 1. С. 23–35. URL: https://doi.org/10.17816/ecogen50176

3. Криворотова Т.Н., Прохорова Е.В., Шейкина О.В., Новиков П.С. Оценка клонового потомства плюсовых деревьев сосны обыкновенной на коллекционноматочном участке Республики Марий Эл // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2013. № 1(39). С. 18–20.

4. Криворотова Т.Н., Шейкина О.В. Генетическая структура лесосеменных плантаций и насаждений сосны обыкновенной в Среднем Поволжье // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Серия: Лес. Экология. Природопользование. 2014. № 1 (21). С. 77–86.

5. Новиков П.С., Шейкина О.В. ISSR-анализ деревьев сосны обыкновенной (Pinus sylvestris) различных селекционных категорий // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета (Научный журнал КубГАУ). 2012. № 08(82). URL: http://ej.kubagro.ru/2012/08/pdf/65.pdf

6. Раевский Б.В., Щурова М.Л. Методика селекционно-генетической оценки клонов сосны обыкновенной на лесосеменных плантациях // Сибирский лесной журнал. 2016. № 5. С. 91–98. URL: https://doi.org/10.15372/SJFS20160509

7. Раевский Б.В., Игнатенко Р.В., Новичонок Е.В., Прокопюк В.М., Куклина К.К. Современное состояние селекции и семеноводства хвойных пород // ИВУЗ. Лесной журнал. 2022. № 6. С. 9–37. URL: https://doi.org/10.37482/0536-1036-2022-6-9-37

8. Чудный А.В. Отбор высокосмолопродуктивных деревьев сосны и их использование при создании насаждений для целей подсочки: автореф. дисс. … канд. с.-х. наук. Свердловск:УЛТИ, 1966. 18 с.

9. Шейкина О.В., Лебедева Э.П. Опыт создания лесосеменной плантации повышенной генетической ценности в Чувашской Республике // ИВУЗ. Лесной журнал. 2010. № 3. С. 35–40.

10. Шейкина О.В., Гладков Ю.Ф. Моделирование показателей генетического разнообразия в зависимости от количества плюсовых деревьев сосны обыкновенной // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Серия: Лес. Экология. Природопользование. 2018. № 1 (37). С. 33–44. URL: https://doi.org/10.15350/2306-2827.2018.1.33

11. Шигапов З.Х. Сравнительный генетический анализ лесосеменных плантаций и природных популяций сосны обыкновенной // Лесоведение. 1995. № 3. С. 19–24.

12. Booy G., Hendriks R.J.J., Smulders M.J.M., Van Groenendael J.M., Vosman B. Genetic diversity and the survival of populations // Plant biology. 2000. No. 2. P. 379–395. URL: https://doi.org/10.1055/s-2000-5958

13. Doyle J.J., Doyle J.L. A rapid DNA isolation procedure for small quantities of fresh leaf tissue // Phytochemical Bulletin. 1987. Nо. 19. P. 11–15.

14. Dzialuk A., Burczyk J. Comparison of genetic diversity of Scots pine (Pinus sylvestris L.) from qualified seed – tree stand and clonal seed orchard // Ecological Questions. 2002. No. 2. P. 89–94.

15. El-Kassaby Y.A. Domestication and genetic diversity – should we be concerned? // The Forestry Chronicle. 1992. Vol. 68, no. 6. P. 687–700.

16. Muona O., Harju A. Effective population sizes genetic variability and mating system in natural stands and seed orchards of Pinus sylvestris // Silvae Genetica. 1989. Vol. 38, no. 5–6. Р. 221–228.

17. Peakall R., Smouse P.E. GenAlEx6: Genetic analysis in Excel. Population genetic software for teaching and research // Molecular Ecology Notes. 2006. No. 6. Р. 288–295. URL: https://doi.org/10.1111/j.1471-8286.2005.01155.x