Биологические аспекты в селекции ореха грецкого

Вегетативное размножение ореха рода Juglans

Однако, у гибридов промежуточной группы, наряду с нормальными по размеру выявлены аномальные пыльцевые зерна. Возможно, это гиперанеуп-лоиды с повышенным числом хромосом микроспоры. Обнаруженные мелкие пыльцевые зерна являются, вероятно, гипоанеуплоидными. У деревьев, в числе которых выявлены аномальные пыльцевые зерна, возможно появление разнокачественного потомства и полиплоидных форм.

Полученные данные свидетельствуют о том, что у одной группы деревьев формирование репродуктивной сферы протекает нормально. Это указывает на целесообразность включения их в селекционный процесс.

Рекомендуется продолжить исследования данных гибридов. Перед гибридизацией необходимо определить жизнеспособность пыльцы. Известно несколько методов определения жизнеспособности в лабораторных условиях (Паушева, 1974; Шоферистова, 1974) и др.: — проращивание пыльцы на искусственных жидких средах; — проращивание пыльцы на твердых средах; — экспресс — методы.

В данной работе использовался быстрый метод определения жизнеспособности пыльцы — окрашивание пыльцы йодхлоралгидратом. Реактив готовится за 2-3 суток: 5 г хлоралгидрата смешивают с 2 мл воды, добавляют 0,2 г кристаллического йода и настаивают. Этот метод основан на йодной реакции: обычно, жизнеспособные пыльцевые зерна полностью заполнены крахмалом. Если тело пыльцы окрашивается реактивом полностью в виде фиолетовых зерен, то пыльца является жизнеспособной. Половину частично окрашенных зерен относят к жизнеспособным, а остальные — к нежизнеспособным (Метод, указания.., 1987). Результаты определения жизнеспособности пыльцы гибридов показаны в табл. 33.

При обработке пыльцевых зерен раствором йодхлоралгидрата было определено, что жизнеспособность пыльцы не превышала 15%. Одной из причин выявленной низкой жизнеспособности может быть то, что используемый раствор не оказывает необходимого эффекта. Возможно, следует использовать другой индикатор. Все гибриды с крупными размерами пыльцевых зерен отличались проявлением адаптивного и соматического гетерозиса.

Нами поставлена задача, с помощью методов компьютерной информатики найти пути (построить модель) определения и диагностики зимостойкости отдельных деревьев гибридного происхождения, так как зимостойкость является основным критерием для интродукции и селекции ореха рода Juglans в Воронежской области.

Современные достижения в области математического моделирования, кластерного анализа и нейронных сетей позволяют оперативно и с заданной степенью достоверности проводить анализ данных, полученных опытным путем, составлять наглядные карты и разрабатывать оптимизационные модели.

Важно отметить, что вся информация, которую сеть приобретает о задаче, содержится в наборе примеров. Поэтому качество обучения сети зависит от количества примеров в обучающей выборке, а также от того, насколько полно эти примеры описывают задачу

Считается, что для полноценной тренировки требуется хотя бы несколько десятков (а лучше сотен) примеров.

Программу моделирования нейронной сети обычно называют программой-имитатором, или нейропакетом, понимая под этим программную оболочку, эмулирующую для пользователя среду нейрокомпьютера на обычном компьютере.

В настоящее время на рынке программного обеспечения имеется множество самых разнообразных программ для моделирования нейронных сетей. Использование того или иного пакета определяется удобством решения поставленной задачи.

В период 2002 — 2005 гг. были собраны экспериментальные данные по характеристике листовой пластины гибридов, состоянию, биометрическим показателям растений, качеству плодов, интенсивности зимней транспирации и др.

Результаты послужили основой для создания оптимизационной модели с использованием нейронных сетей. Для создания оптимизационной модели было использовано семейство продуктов Excel Neural Package, которое расширяет функциональные возможности широко распространенного средства работы с данными Microsoft Excel, предоставляя в распоряжение пользователя новейшие алгоритмы обработки данных, использующие последние достижения теории нейронных сетей. Технически семейство продуктов реализовано как набор надстроек (add-ins) над Microsoft Excel.

В данном случае было целесообразно применение Winnet 3.0 — программы-эмулятора нейросети для построения нелинейных моделей. С ее помощью возможно обобщение эмпирических данных. Это удобный и простой в использовании инструмент статистического прогнозирования.

Таблица. Основные формы грецкого ореха, исследованные в 2017 году

Фото 1. Форма грецкого ореха «Слойка»

Маточное дерево формы «Сойка». Результаты исследований и селекции грецкого ореха. Ровенский филиал

УГА публикует в журналах «Орешник» и регулярно предлагает на мероприятиях, на которых собираются фермеры; фирмы, производящие удобрения; в областной и районных администрациях и т.д. (фото 3). Так, например, 8 февраля 2017 года в Млиновской райгосадминистрации. На таком мероприятии профессор НУВГП П. Скрипчук представил результаты селекции грецкого ореха и грантовый проект «Формирование предпринимательской среды для органического производства ягодных культур в трансграничных районах Украины и Белоруссии». Такой проект предусматривает расширение сотрудничества с Республикой Беларусь по различным направлениям садоводства и ягидивництва.

Исследование провела Общественная организация «Зеленые инициативы Ровно»: профессор Национального университета водного хозяйства и природопользования Скрипчук Петр Михайлович, председатель фермерского хозяйства «Био-Трио» Пакуш Михаил Евстафьевич.
Приглашаем селекционеров и бизнес к сотрудничеству.

Хозяйственная ценность ореха грецкого

Орехоплодные породы являются уникальными растениями, имеющими пищевое, лечебное и лесохозяйственное значение. Особую ценность представляют плоды ореха. В состав плода входит много органических и минеральных веществ (Щепотьев и др., 1969, 1985; Команич, 1989;) и др.

Плод ореха — ложная костянка, так как мясистый околоплодник образован не завязью, а сросшимися между собой чешуйками прицветника и околоцветника. Плод состоит из следующих частей: перикарпа — мясистого наружного околоплодника, эндокарпа — косточки ложной костянки скорлупы ореха и заключенного в эндокарпе ядра с зародышем семени.

Главной частью плода ореха является зародыш семени с двумя сильно развитыми семядолями и зачаточным корешком. Ядро заключено в тонкую пленчатую оболочку светло-коричневатой окраски. В состав ядра входят следующие вещества: вода — 4,58%, азотистые вещества — 14,38%, экстрактивные безазотистые вещества — 12,89%, жиры — 55,47%, клетчатка — 7,30%о, минеральные вещества — 1,79%, азот — 2,31%, фосфорная кислота — 0,65%, калий — 0,63% (Кичунов, 1931; Щепотьев, 1969; Гранчаров, 1971; Ермаков и др., 1972) и др. Количественные показатели составных частей ядра изменяются довольно сильно. В состав ядра входят также витамины В, А, Р, РР и К (Stritzke, 1953).

По количеству витамина С в молодых плодах грецкий орех превосходит все наиболее известные витаминозные растения (лимон, шиповник, смородина и др.) (Щепотьев, 1969). Жиры и белковые вещества, входящие в состав плодов ореха, играют большую роль в питании, так как хорошо усваиваются организмом человека.

Орехи в значительной степени варьируют по содержанию масла. Наблюдается как индивидуальная изменчивость отдельных деревьев по этому признаку, так и географическая (Альбенский, 1954; Яблоков, 1970; Кома-нич, 1980). По данным из различных климатических зон следует, что содержание жира в ядре орехов повышается с запада на восток и на юг.

В незрелых плодах, особенно во внутренней ткани перикарпа, содержатся большое количество витамина С и Р, а также цейроновая и яблочная кислоты, сахар, кальций-фосфат (Растительные ресурсы СССР, 1988). Эти компоненты усиливают действие витамина С, повышают устойчивость и проницаемость стенок кровеносных сосудов человека (Ермаков и др., 1972).

Наружная оболочка перикарпа при растирании издает сильный запах юглона, который применяется в медицине для лечения туберкулёза и различных кожных заболеваний (Яблоков, 1970; Гранчаров, 1971) и др. Эндо-карп ореха особенно богат жирами. Жировое масло обладает приятным ароматом и высокими вкусовыми достоинствами. Оно относится к быстровы-сыхающим маслам и используется как для пищевых, так и для технических целей (Колесников, 1955; Колесникова и др., 1979) и др. Листья ореха могут служить сырьём для получения концентратов витамина С и каротина.

Хозяйственное значение имеет и скорлупа орехов. Она используется при изготовлении линолеума, толя, активированного угля, может служить удобрением, так как содержит в себе фосфор, калий, кальций (Ган, 1975; Иванов, и др., 1979).

Деревья ореха грецкого имеют мощные кроны, поэтому их высаживают вокруг садов и виноградников, вдоль дорог, используют для защитных полос (Казарян и др., 1974; Рубцов, 1977; Щепотьев, 1985). Они пригодны для закрепления оврагов и оползневых участков, так как имеют мощные или глубокие корни, охватывающие большой объем почвы (Барышман, 1968; Образцов, 1973; Титова, 1981; Щепотьев, 1983; Кузнецов, 1983; Чеботарёв, 1983). В зелёном строительстве ценятся его высокие декоративные качества — мощный ствол, красивая куполообразная или шаровидная форма кроны, перистость листьев и их крупные размеры, окраска листьев (Гора, 1975; Щепотьев, 1978; Бонев, 1980).

В декоративном отношении по изменчивости листьев Ф.Л. Щепотьев (1969) выделил четыре формы: 1) форма monophylla DC-о, простыми листочками; 2) форма laciniata A deC-z расщеплёнными листочками; 3) форма variegata, hort — с белоокаймлёнными листочками; 4) форма macrophylla hort-с крупными листочками.

Древесина ореха грецкого твердая, слабо растрескивается, не коробится, хорошо колется, поэтому легка в обработке, прекрасно полируется, об ладает красивой текстурой. Особенно ценится древесина капов (наплывов), которая используется для изготовления дорогих изделий в мебельном производстве (Яблоков, 1970).

Сдержанный рост

Фенотипическое разнообразие габитуса форм ореха грецкого очень велико. Тем не менее, так сложилось исторически, что для селекции ореха грецкого использовались достаточно высокорослые или среднерослые формы. Отчасти это может быть связано с тем, что древесина ореха грецкого высоко ценится, и, используя формы с высокой силой роста, селекционеры рассчитывали помимо спроса на плоды ореха грецкого, удовлетворить и существующий спрос на древесину.

В конце 20 века стали активно внедряться сады интенсивного типа, наиболее эффективно использующие биологический потенциал культуры. Низкорослые спуровые формы, используемые в данной технологии, были получены для большинства плодовых культур. Однако и на сегодняшний день, сортимент ореха грецкого во всем мире, насчитывает весьма ограниченный перечень сортов и подвоев, отвечающих требованиям садов интенсивного типа.

Карликовые и полукарликовые формы ореха грецкого встречаются в средней Азии. Такие формы также характеризуются таким ценнейшим признаком, как повышенная способность к укоренению при вертикальной отводке.

На сегодняшний день большинство форм ореха грецкого, характеризующихся исследователями, как карликовые или же полукарликовые, не превышают 8 м в высоту. Эти формы рано вступают в плодоношение (в большинстве случаев на 2-3 год), отличаются преимущественной закладкой плодовых почек, а, следовательно, в короткий срок выходят на плато по урожайности. Однако период зрелости у них значительно короче, нежели у большинства сильнорослых деревьев и составляет 20-25 лет, тогда как большинство деревьев с преимущественной закладкой вегетативных почек живут 120-150 лет и более.

Значительным недостатком карликов и полукарликов является низкое качество плодов, а также мелкий (9-10 грамм и менее) размер плодов.

В целом, карликовые и полукарликовые формы представляют интерес для селекции с точки зрения получения подвоев, способных к вегетативному размножению, а также сортов, приспособленных для насаждений с высокой плотностью посадки.

Проявление признаков и качеств, представляющих интерес для селекции ореха грецкого, варьируют в значительной мере, в зависимости от региона произрастания, что обусловлено, с одной стороны, воздействием климатических и почвенных факторов, происхождением и возрастом популяции с другой. Задачей современной селекции видится не только накопление и обобщение знаний о данной культуре, но и активное внедрение этих знаний в селекционные программы. Наряду с использованием тех или иных источников и доноров ценных признаков, следует оценивать полиморфизм используемой генплазмы во избежание негативных эффектов инбридинга.

В селекции ореха грецкого в Украине мало практиковался отбор форм на способность к закладке плодов в латеральном положении, не проводился анализ генплазмы ореха грецкого на генетический полиморфизм. Методика оценки индекса урожайности представляет большой интерес для отбора отечественными селекционерами перспективных по признаку урожайности форм.

На сегодняшний день селекционерами Северного Кавказа с использованием данной методики были идентифицированы 6 урожайных форм в генколлекции института.

Селекционеры Украины и России не уделяли должного внимания такому признаку ореха грецкого, как карликовость (карликовыми считаются формы ореха грецкого не превышающие 5 м в высоту в возрасте более 12 лет). Перспективность данного признака в селекции ореха грецкого остается под вопросом. Однако положительные результаты, показанные на других плодовых культурах, для которых разработаны технологии интенсивных садов с использованием карликовых и полукарликовых форм, являются основанием для благоприятных прогнозов в отношении развития данного направления.

Качество ореха и ядра

Высокое качество орехов и ядра является важнейшим качеством сорта. Размер ореха должен быть большим для рынка неочищенных орехов (12-14 г и более) и более мелким или средним для рынка очищенных орехов (9-11 г). Главная цель селекции на форму ореха заключается в получении правильной, сглаженной формы.

Скорлупа должна быть относительно тонкой (0,8-1,2 мм), легко раскалывающейся, гладкой, округлой, и со сглаженными ребрами.

Две последних характеристики очень важны для механической заготовки и калибровки.

Ядро должно иметь светло-соломенную окраску, хорошую выполненность и легкую извлекаемость. Оно должно быть от 48% до 55% веса ореха.

Выше этой границы, скорлупа слишком тонкая и легко преодолевается различного рода патогенами, а также может быть расколота при транспортировке.

Если вес ядра ниже 48%, такой орех считается низкокачественным.

Наряду с этим, ядро ореха должно легко выделяться из скорлупы, что является важным фактором как при продаже в скорлупе, так и при механической обработке.

Позднее распускание почек и цветение

Этот признак является ценным в тех странах, где высок риск поздних весенних заморозков. За исключением мест с мягкими зимами, закалка растений происходит уже в конце декабря, и время распускания листьев зависит только от способности каждой формы реагировать на повышение температур. При температурах ниже 12 градусов Цельсия почки рано вегетирующих форм развиваются быстрее, чем у сортов с поздним раскрытием листьев. Это объясняет большой разброс времени раскрытия почек у различных генотипов.

Во Франции распускание листьев происходит между серединой марта и серединой июня в течение 2-х месяцев. В Краснодарском крае начало вегетации большинства ранних сортов грецкого ореха происходит в третьей декаде марта — первой декаде апреля. Появление плодовых почек происходит через 2 недели после начала вегетации, а цветение через месяц после начала вегетации. Формы из Калифорнии и Средиземноморской зоны очень рано распускают почки. Подобное раннее распускание происходит в сортах континентальных стран, типа Германии, Восточной Европы, стран бывшего Советского Союза, Ирана, Центральной Азии и Маньчжурии. С другой стороны, большинство Французских, Словенских и Хорватских сортов, поздно распускают почки, т.е. в конце апреля, в начале Мая, и являются ценным источником этого признака.