Содействие естественному возобновлению популяции карельской березы
@kizhi
В соответствии с программой исследования в 2010 г. продолжено изучение роста и развития саженцев, выращенных из семян карельской березы. Семена были собраны с карельской березы, отличающейся ярко выраженными признаками узорчатой древесины, произрастающей на о.Кижи, поскольку при реинтродукции редких видов растений целесообразно использовать семена местного происхождения.
Изучение роста и развития саженцев карельской березы (103 шт.), высаженных в 2009 г. в «школьное» отделение (на грядки) на территории музея–заповедника «Кижи», показало, что они находятся в очень хорошем состоянии. Приживаемость растений составила 99 %, сохранность – 98%. На сентябрь 2010 г. более половины из них (51,4%), имели высоту от 70 до 115 см (рис.9). Значения высоты еще 40% растений были не менее 50 см. Это обусловлено тем, что в 2010 г. величина прироста у большинства саженцев (60%) составила более 50 см, тогда как в 2009 г. она колебалась от 10 до 25 см.
В соответствии с программой исследования весной 2010 г. в «школьное» отделение, организованное на территории музея–заповедника «Кижи», были пересажены растения, остававшиеся после посева в условиях закрытой корневой системы (197 шт.). Оценка динамики роста растений карельской березы, высаженных в условия открытого грунта весной 2010 г., показала, что к осени 2010 г. высота большинства из них (60%) достигла 70–98 см, тогда как при посадке была 10–15 см (рис.10). Сравнительный анализ показал, что в текущем году величина прироста саженцев, высаженных в почву в 2010 г., в среднем оказалась на 20 см выше по сравнению с растениями, высаженными на грядки в 2009 г. По всей вероятности, это обусловлено более частым поливом свежепосаженных растений в период необычно засушливого вегетационного периода 2010 г.
Учитывая высокие показатели прироста растений карельской березы, в процессе выполнения проекта было принято решение не только определить места для их реинтродукции на территории Заонежского полуострова, но и осуществить собственно посадку саженцев. Для этого были выбраны площадки, расположенные на двух участках: один – на территории прибрежной части полуострова Кушнаволок, другой – вблизи д. Жарниково. При выборе участков для высадки растений нами учитывались биологические особенности карельской березы, поэтому предпочтение отдавали лесным опушкам и осветленным участкам. Посадку выполняли квадратами (примерно 2×2 м) по 1 шт. на одно посадочное место. В целом на первом участке на 14 площадках высажено 197 растений (рис.11а;), на втором – на двух площадках 56 саженцев (рис.11б). Выполнена картографическая привязка посадочных мест на всех площадках. Несколько саженцев (9 шт.), имеющих слабый прирост, оставили на грядке для доращивания.
В дальнейшем, кроме наблюдений, в первые 2–3 года после посадки растений карельской березы на постоянное место, следует проводить уходы, которые заключаются преимущественно в скашивании травы и снятии подроста сопутствующих древесных пород (ива, черемуха, рябина, ель и др.).[текст с сайта музея-заповедника "Кижи": http://kizhi.karelia.ru]
В целях принятия эффективных мер по сохранению карельской березы в местах ее длительного произрастания, включая природную среду района Кижских шхер, необходимо использовать все меры, направленные на ее воспроизводство. Важной частью дальнейших мероприятий по сохранению ресурсов карельской березы на территории охранной зоны музеязаповедника «Кижи» может стать заготовка черенков с лучших деревьев (рис.12), сохранившихся в данной природной популяции. Черенки желательно использовать для клонирования в культуре тканей (клональное микроразмножение) и/или для выполнения прививок. Сбор черенков желательно проводить в зимне–весенний период (февраль – апрель).
В 2010 г. мы начали работы по внедрению инновационных биотехнологий, в частности клонального микроразмножения, для воспроизводства генофонда карельской березы, расположенного на охранной территории музея–заповедника «Кижи». В основе метода клонального микроразмножения в культуре in vitro лежит реализация потенциальной способности вегетативных клеток высших растений дифференцироваться в целый организм (явление тотипотентности). Тотипотентная клетка содержит всю генетическую информацию, необходимую для роста и развития целого организма. Это означает, что изолированная меристематическая ткань под воздействием определенных гормонов в соответствующих стерильных условиях культивирования in vitro может давать в несколько тысяч раз больше новых растений, чем при использовании традиционных способов вегетативного размножения. При создании культуры меристемы в стерильных условиях этот метод позволяет сохранять растительный материал и в случае необходимости его использовать для получения посадочного материала в течение нескольких десятилетий.
Для этого в марте 2010 г. сотрудниками музея–заповедника была осуществлена заготовка черенков с трех деревьев: дерево 1К – карельская береза, о.Кижи (рис.13а), дерево 2К – карельская береза, явно выраженная бугорчатость ствола, о.Кижи (рис.13б), дерево 3К – карельская береза, плюсовое дерево, д.Жарниково (рис.13в).
Выращивание меристемы и ее производных в in vitro ведется в асептических условиях в ламинар–боксе и включает несколько этапов. Наиболее сложным и ответственным этапом в технологии клонального микроразмножения является получение стерильной культуры вводимого in vitro растительного материала.
К шестой неделе у клона 1К 7 из 25 введенных почек оказались способными к морфогенезу и регенерации (28%), у клона 3К таких оказалось 3 из 9 (33%). По мере нарастания биомассы и увеличения числа побегов, а также с целью сохранения жизнедеятельности меристемы и ее способности к делению проводили субкультивирование (обычно через каждые 1–2 недели после введения в культуру) на свежую среду.[текст с сайта музея-заповедника "Кижи": http://kizhi.karelia.ru]
С апреля по июнь 2010 г. нами было проведено 8 пассажей (перенос на свежую среду). Однако спустя 9 недель (после введения в культуру), к сожалению, побеги введенных in vitro генотипов прекратили рост и пожелтели (рис. 14б; 15б). Возможно, это обусловлено недостаточной концентрацией в питательной среде ионов кальция или железа, на что в дальнейшем следует обратить внимание.
У клона 2К морфогенез отсутствовал вовсе, поскольку для введения использовались боковые почки не ауксибластов, а многолетних побегов, которые не прошли этап стерилизации и были выведены из опытов вследствие 100–процентной зараженности. При повторном введении осенних почек 20 сентября и 8 октября морфогенез пока не обнаружен.
В целом эффективность применения инновационных технологий клонального микроразмножения зависит от морфогенетической и регенерационной активности используемых тканей, которая в значительной степени связана с генотипическими особенностями отдельных особей, их возрастом, физиологическим состоянием, условиями культивирования и составом питательной среды. В связи с этим требуется индивидуальный подбор условий, способствующих процессам морфо- и органогенеза, оптимизация которых возможна только при постановке экспериментов. Исследования предполагается продолжить.
Таким образом, из семян карельской березы кижского происхождения выращен посадочный материал, являющийся носителем ее ценного генофонда, и высажен на постоянное место в границах природной популяции. Всего посажено 253 растения на 16 площадках, расположенных в охранной зоне музея–заповедника Кижи. Изучена динамика роста саженцев, полученных в условиях закрытой корневой системы и перенесенных в открытый грунт. Проведены экспериментальные исследования по привлечению современных биотехнологий (клонального микроразмножения) для воспроизводства ценных генотипов карельской березы, сохранившихся на охранной территории музея–заповедника «Кижи».
Текст может отличаться от опубликованного в печатном издании, что обусловлено особенностями подготовки текстов для интернет-сайта.
