CC BY
16
УДК 630*165 Ст. наук. ствроб. Л.О. Торосова, канд. с.-г. наук -
УкрНДШ'ГА т. Г.М. Висоцького
ЦИТОЛОГ1ЧН1 МАРКЕРИ ДЛЯ ПРОГНОЗУВАННЯ ШВИДКОСТ1 РОСТУ ВИД1В I Г1БРИД1В ТОПОЛЬ
Дослiджено ростовi характеристики вкоршених живцiв рiзних вищв, гiбридiв i клонiв тополь (тополя Волосистоплода, гiбрид Канадська х Бальзашчну, клони Дружба, Роганська, Стршошдабна, Тронко) та визначено рiвень штенсивност подiлу клiтин меристем 1х коршщв. Кореляцiйний аналiз виявив зв'язок мiж ршнем мгготично! актив-ностi кл^ин i середнiми показниками довжини та дiаметра однорiчного приросту (0,662 та 0,623 вщповщно). Отриманi результати дають змогу запропонувати м^отич-ний шдекс клiтин як маркерну ознаку для прогнозування швидкостi росту тополь на раншх етапах розвитку.
Ключовi слова: тополя, сорт-клон, вкоршеш живцi, меристема, мтотичний iндекс.
Постановка науково! проблеми. Пошук альтернативних видiв енергií став критично важливою проблемою в часи посилення енергетично! кризи. Тому нагальною потребою сьогодення е розвиток бюенергетичного сектору Украши. У лковш галузi задля цього дуже перспективним е створення плантацiйних лкових культур швидкорослих порiд iз коротким перюдом вирощування [1, 2]. Найбшьш придатними для створення таких бюенергетичних плантацiй е рiзнi види, сорти, пбриди та клони тополь.
!нтенсивш селекцiйнi роботи зi створення перспективних сортiв-клонiв та гiбридiв тополь проводяться в Украíнi ще з 50-х ротв минулого сторiччя [6]. Сьогодш накопичено значний гiбридний фонд тополь та верб, представлений, зокрема, на Балаклейськш сортодiльницi (ДП "Балаклейське ЛГ", Берестшське л-во Харкiвськоí обл.) та в Лазiркiвському розсаднику (ДП " Лубенське ЛГ" Пол-тавсько! обл.). Але ще залишаеться вiдкритим питания щодо виявлення максимально швидкорослих та перспективних для бюенергетики видав i гiбридiв. Як вiдомо, вщзначною властивiстю деревних порiд е довготривалий онтогенез i на-вiть для найбшьш швидкорослих порщ потрiбно багато рошв для прояву ознак росту та продуктивности З огляду на це, актуальности набувае питання розробки експрес-методав оцiнювания швидкостi росту деревних порвд на раннiх етапах розвитку за допомогою бюлопчних, цитологiчних маркерiв. Зокрема особливо!' уваги заслуговуе вивчення меристематичних клiтин, подш яких е основою росту та продуктивной рослин. Дослщження цитогенетичних характеристик меристем деревних рослин дають змогу простежити змши генетично зумовлених властивостей ще до моменту 'х фенотипiчного прояву [3, 5]. Саме характеристики мтотично! активносп меристем можуть стати маркерними для прогнозування швидкосп ростових процесiв деревних порiд на раншх етапах розвитку.
Вивчення мтотично!' активносп клiтин досить широко використо-вуеться пiд час дослiджения сшьськогосподарських рослин [4], а для лкових деревних видш цей показник застосовуеться недостатньо [3, 7].
Метою роботи було визначення залежносп мiж ростовими характеристиками вкорiнених живцiв тополь та показниками штенсивносп подiлу клиин íхиiх меристем для подальшого розроблення експрес-методу прогнозування швидкостi росту на раншх етапах.
Об'екти та методика. Для створення маточно1 илантацл р1зних сорив, г1брид1в та вид1в тополь i верб у березн 2013 р. на Балаклейськш сортодшьнищ та в Лазiркiвському розсаднику було зрiзано гiлки рiзних видiв i сорив тополь та верб. З гшок було заготовлено живцi та закладено на вкоршения у вщкрито-му грунта та в теилищ Пiвденного л-ва Данилiвського ДДЛГ Харювсько1 обл. Усерединi жовтня було проведено облж та обмiри ростових характеристик вко-рiнених живцiв. Зокрема вивчено такi варiанти: тополя ВОЛОСИСТОПЛОДА -вид швшчноамериканського походження 3i секцп бальзамiчних тополь (Populus trichocarpa Torr. Et Gray); клон ДРУЖБА - штучний гiбрид тополi волосистоп-лодо1 (P. trichocarpa Torr. Et Gray) та тополi лавролисто!' (P. laurifolia Ldb.); РО-ГАНСЬКА - клон китайсько1 пiрамiдальноí тополi (P. Simonii f. fastigiata); сорт-клон СТР1ЛОПОД1БНА - штучний пбрид тополi дельтоподiбноí (P. deltoides Marsch.) та тополi пiрамiдальноí (P. pyramidalis); сорт-клон ТРОНКО - природ-ний евроамериканський гiбрид (P. х euramericana (Dode)) iталiйськоí селекцп; гiбрид Канадська х бальзамiчну - штучний гiбрид тополi канадсько! (P. deltoides Marsch.) та тополi бальзамiчноí (P. balsamifera L).
Для кожного живця визначено кшьккть новоутворених пагонiв та вимь ряно довжину та дiаметр однорiчного приросту найбiльшого з них. Також, од-ночасно з цим, було вивчено рiвень мiтотичноí активностi клгган у корiнцях живцiв зазначених клошв, видiв i гiбридiв тополь для подальшого розроблення експрес-методу оцiнювання швидкосп росту. Задля цього зрiзанi навесш живцi було розмiщено в лабораторних умовах у склянi посудини з водою для утворен-ня корiнцiв. Коли довжина корiнцiв сягала 3-7 см, 1х кiнчики зрiзано (у ранковi години доби) та зафжсовано в розчинi Карнуа (3:1). Пкля цього вмiщено у 70о етиловий спирт та збережено у холодильнику. Для приготування тиснених препаратш проведено фарбування ацетозалiзогематоксилiном. Стандартну методику фарбування [8] цим реактивом було модифжовано вiдповiдно до тополi (час мацерацп клiтин за допомогою 3N HCl було скорочено до 3 хв; у розчиш 45 % оцтово1 кислоти зi слiдами хлорного залiза корiнцi витримано 10 хв, пкля цього фарбовано ацетозалiзогематоксилiном за Шоферистовою протягом 1 год). Тиснет препарати готовано у Сумiшi Гойера.
Виготовлеш таким чином препарати вивчено за допомогою мшроскопу Axiostar Carl Zeiss та сфотографовано. Всього було проглянуто бiльше 10000 клiтин. Фотографп оброблено за допомогою програми AxioVision. Прик-лади фото наведено на рисунку. Для кожного виду та пбриду визначено серед-нiй рiвень мiтотичноí активностi клiтин за допомогою мистичного iндексу. Mi-тотичний шдекс (MI) - вiдношення числа клггин, що перебувають у мiтозi, до íх загально1 кшькосп у тканиш, що дослiджуеться: MI = (П+М+А+Т) / (1+П+М+А+Т) * 100 % (I - штерфаза, П - профаза, М - метафаза, А - анафаза, Т - телофаза). Також вичислено шдекси окремих фаз мггозу (частка кттин в ок-ремiй фазi вщ загально1 кшькосп виражена у вiдсотках).
Виклад основного MaTepiany. Результати о6мГрГв ростових показнитв однорГчних приростш вкорiнених живщв подано у табл. 1.
Кшьккть новоутворених пагошв для рГзних варiантiв змiнювалася вщ 1 до 5. За даними о6мГрГв визначено велику варiабельнiсть ростових характе-
ристик. Середня довжина однорiчного приросту дослiджених тополь змь нюеться вiд 43,2 см (Тронко) до 130,3 см (Волосистоплода). Найбтьш швидко-рослими виявилися клони Дружба та Стрiлоподiбна - середш прирости у висо-ту 124,1 та 120,0 см вщповщно. Найменше значення середнього дiаметра одно-рiчного приросту виявлено для клону Тронко (4,4 мм), найбтьше - для пбриду Канадська х Бальзамiчну (9,5 мм). Для клону Стрiлоподiбна характерний не максимальний, а значний прирют i у висоту, i за дiаметром - 8,2 мм (табл. 1).
Рис. Клшини аткальног меристеми кортщв живщв тополи А - загальний вигляд клтин нарiзних стадiях подыу; Б - окрема клтина в анафазi
Табл. 1. Ростовi характеристики приростiв вкортених живщв рiзних клотв,
гiбриду та виду тополь
Назва клону, пбриду, виду
Середня довжина _0днор1чногоприросту1_см_
124,1±10,43
Середнш дiаметр одно-рiчного приросту, мм
30-54
Дружба
7,0
Роганська
9563
:±3"59-
5,2±
1±Х24"
Тронко
43,2
4,4
,±0,43
Стр1лопод1бна_
120,0±6,49 97 4±13,31
82
Канадська х Бальзамiчну
9,5±
Волосистоплода
130,3=
Показники рiвню мiтотичноí активностi клггин у корiнцях живцiв зазна-чених клонiв, виду та гiбриду тополь наведено в табл. 2
Табл. 2. Рiвень мЫотичног активностi клШин кортщв живщв рiзних клотв,
гiбриду та виду тополь
Назва клону, гiбриду, виду М1, % П рофази Метафази Анафази Телофази
% % вщ М1 % % вщ М1 % % вщ М1 % % вщ М1
Дружба 1,60 0,66 41,3 0,40 25,0 0,20 12,5 0,34 21,3
Роганська 2,40 1,00 41,7 0,60 25,0 0,30 12,5 0,50 20,8
Тронко 1,27 0,60 47,4 0,40 31,6 0,13 10,5 0,13 10,5
Стрiлоподiбна 3,07 1,20 39,1 0,73 23,9 0,60 19,6 0,53 17,4
Канадськах Бальзамiчна 2,40 1,20 50,0 0,60 25,0 0,20 8,3 0,40 16,7
Воло систоплода 2,85 0,98 34,3 0,79 27,7 0,42 14,6 0,67 23,4
Прими-ка: М1 - мпотичний шдекс.
Результати проведених до^джень показали, що максимальним ршнем миотичного iндексу характеризуеться тополя Стрiлоподiбна (3,07 %) мшмаль-ним - Тронко (1,27 %). Показники шдексш окремих фаз мiтозу виявилися мало-iнформативними. За даними iнших дослщнитв [3], вони можуть свiдчити про тривалкть перебiгу окремих фаз миозу. Загальною вiдмiннiстю для всiх досль джених клонiв, виду та гiбридiв тополь виявлено перевагу кiлькостi кттини у профазi (частка вiд М1 становить вiд 34,3 до 50,0 %). Тобто можна зробити при-пущення, що ця стад1я миозу е найбiльш довготривалою, що не суперечить за-гальновiдомим даним [5].
Для подальшо!' розробки експрес-методу прогнозування швидкостi росту гiбридiв тополi визначено зв'язок рiвня мiтотичноí активносп клiтин iз окреми-ми ростовими показниками. Кореляцiйний аналiз виявив таю зв'язки: мiж рiв-нем М1 клiтин та середньою довжиною однорiчного приросту (г = 0,662); мiж рiвнем М1 клiтин та середшм дiаметром однорiчного приросту (г = 0,623). Тобто рiвень зв'язку достатньо ткний. Це дае змогу припустити, що мiтотичний ш-декс кттин апiкальних меристем можна запропонувати як маркерну ознаку для попереднього прогнозування швидкосп росту тополь на раншх етапах розвитку в лабораторних умовах.
Висновки. Одночасне вивчення ростових та цитологiчних характеристик вкоршених живцiв рiзних клонiв, видш i гiбридiв тополь дало змогу вперше виявити зв'язок мiж рiвнем мгготично1 активностi клiтин меристем i середшми показниками довжини та дiаметра однорiчного приросту. За умови подальшого шдтвердження отриманих результатiв, визначення мiтотичного шдексу клiтин можна запропонувати як експрес-метод для прогнозування швидкостi росту тополь на раншх етапах розвитку.
Лггература
1. Дебринюк Ю.М. Плантацшш люов1 насадження як об'екти невичерпного виробництва енергетично! бiомаси / Ю.М. Дебринюк // Лiсiвництво i агролюомелюрацш : зб. наук. праць. -Харюв : Вид-во УкрНД1ЛГА. - 2009. - Вип. 116. - С. 170-178.
2. Дебринюк Ю.М. Насадження з коротким оборотом рубки як вщновлюване джерело енергл / Ю.М. Дебринюк // Науковий вюннк НУБШ Украши : зб. наук. праць. - К. : Вид-во НУБШ Украши. - 2010. - Вип. 147. - С. 201-208.
3. Калаев В.Н. Цитогенетические характеристики семенного потомства деревьев березы повислой в Хреновском бору / В.Н. Калаев, С.С. Карпова, В.Г. Артюхов, С.М. Матвеев,
B.И. Таранков // Лесоведение : науч.-теорет. журнал. - М. : Изд-во "Наука". - 2009. - № 3. - С. 43- 51.
4. Лебедев П.В. Суточная ритмика митозов в верхушечных меристемах ежи / П.В. Лебедев, И.А. Уткина, М.Ф. Мельникова, Г.Я. Кириллова // Записки Свердловского отделение Всесоюз. бот. о-ва. - 1977. - № 7. - С. 107-110.
5. Марс Э.М. Структура клеточного цикла и ритм делений клеток в меристемах растений. / Э.М. Марс, В.Г. Гриф // Цитология и генетика : междунар. науч. журнал. - 1996. - Vol. 38, № 8. -
C. 842-853.
6. Старова Н.В. Селекция ивовых / Н.В. Старова. - М. : Изд-во "Лесн. пром-сть", 1980. -
208 с.
7. Торосова Л.О. Динамжа мгготично! активности клггин меристеми хво! модрини захщно! (Larix occidentals Nutt.) // Жсшництво i агролюомелюращя : зб. наук. праць. - Харкв : Вид-во УкрНДШГА. - 2008. - Вип. 113. - С. 206-209.
8. Шоферистова Е.Г. К методике окраски хромосом и пыльцы / Е.Г. Шоферистова // Ботанический журнал : науч. период. журнал. - 1973. - Т. 58, № 7. - С. 1011-1012.
Торосова Л.А. Цитологические маркеры для прогнозирования скорости роста видов и гибридов тополей
Исследованы ростовые характеристики укорененных черенков разных видов, гибридов и клонов тополей (тополь Волосистоплодный, гибрид Канадский х Бальзамический, клоны Дружба, Роганский, Стреловидный, Тронко) и определен уровень интенсивности деления клеток меристем их корешков. Корреляционный анализ выявил связь между уровнем митотической активности клеток и средними показателями длины и диаметра однолетнего прироста (0,662 и 0,623 соответственно). Полученные результаты дают возможность использовать митотический индекс клеток меристем в качестве маркерного признака для прогноза скорости роста тополей на ранних этапах развития.
Ключевые слова: тополь, сорт-клон, укорененные черенки, меристема, митотический индекс.
Torosova L.O. Some Cytological Markers for the Forecasting of Growth Rate of Poplar Species and Hybrids
Growth characteristics of the rooted cuttings of different species, hybrids and clones of poplars (Populus trichocarpa Torr. Et Gray, a hybrid P. deltoides Marsch. х P. balsamifera L., the clones Drughba, Rogansky, Strilopodibny, Tronko) are investigated and the level of intensity of cell division of meristems of their roots is defined. The correlation analysis revealed the connection between the level of mitotic activity of cells and average values of the one-year sprouts' length and diameter (0,662 and 0,623 respectively). The received results give the possibility to offer a mitotic index of meristems' cells as a marker sign for forecasting of growth rate of poplars at early stages of development.
Key words: poplar, grade-clone, meristem, cuttings, mitotic index.
УДК630*5:582.632.1(477.51/52) Acnip. Я.В. Ковбаса1 -
НУ 6iopecypcie i природокористування Украти, м. Кшв
МОДЕЛЮВАННЯ МОРТМАСИ ДЕРЕВНО1 ЛАМАН1 БЕРЕЗОВИХ Л1С1В СХ1ДНОГО ПОЛ1ССЯ УКРА1НИ
Опрацьовано наявний досвщ оцшки запасов вщмерло! оргашчно! речовини дерев у люових бюгеоценозах. Висв^лено методичш особливост подшу мортмаси деревно! ламаш на класи деструкцп. Здшснено оцшку деревно! ламаш в насадженнях берези повисло! (Betulapendula Roth.) Схщного Полюся Укра!ни. Встановлено базисну щшьшсть мортмаси деревно! ламаш за класами розкладання. Проведено статистичний та графiч-ний аналiз мортмаси деревно! ламаш залежно вiд основних таксацiйних показникiв. Розроблено математичнi моделi для оцiнки запасу мортмаси в абсолютно сухому сташ на 1 га люових насаджень.
Ключовi слова: Betula pendula Roth., мортмаса, деревна ламань, середнш дiаметр, середня висота, базисна щшьшсть, класи деструкщ!, Схщне Полiсся Укра!ни.
Лiси е надзвичайно цiнним природним та вiдновним ресурсом. Зусилля, спрямованi на ефективне ведения лкового господарства з орiентацiею на стале природокористування, дало змогу збшьшити площу лiсiв в Украíнi, а ввдповщ-но - i лкисткть територií краши до 15,9 % [5]. Береза повисла е швидкорослою деревною породою, яка здатна швидко накопичувати вуглець. Береза в УкраЫ займае 5,7 % [5] вщ загально1 площi вкритих лiсовою рослиннктю лiсових дшя-нок. У Схщному Полiссi Украши, де дослiджувана деревна порода формуе про-
1 Наук. кергвник: ст. наук. сп1вроб. А.М. Бшоус, канд. с.-г. наук
