Вестник Оренбургского государственного педагогического университета. Электронный научный журнал. 2021. № 2 (38). С. 1—14
03.00.00 БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
УДК 582.623.2:581.14:57.034
Афонин Алексей Алексеевич, доктор сельскохозяйственных наук
Брянский государственный университет имени академика И. Г. Петровского
ЭПИГЕНЕТИЧЕСКАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ СТРУКТУРЫ СЕЗОННОЙ ДИНАМИКИ РАЗВИТИЯ ПОБЕГОВ ИВЫ ТРЕХТЫЧИНКОВОЙ (Salix triandra, SALICACEAE)
Аннотация
В статье рассматривается влияние негенетических факторов на сезонную динамику развития однолетних побегов ивы трехтычинковой (Salix triandra L.). Наблюдения проводились на саженцах модельной популяции S. triandra на протяжении двух сезонов (2019 и 2020 гг.). Происхождение саженцев 2019 г. — трехлетние из семян. Происхождение саженцев 2020 г. — однолетние из черенков. Выявлены общие закономерности развития побегов. Сезонная динамика роста побегов описывается логистическими кривыми. Сезонная динамика суточного прироста определяется взаимодействием линейных трендов и нелинейных компонент. Линейные тренды характеризуются отрицательной динамикой. Нелинейная динамика суточного прироста определяется взаимодействием субаннуальных и инфрадианных биоритмов. Индивидуальные, внутрикронные и межклоновые различия между побегами не оказывают существенного влияния на сезонную динамику суточного прироста. Вероятно, общие закономерности сезонной динамики суточного прироста определяются генофондом модельной популяции. Выявлены межгодовые различия в динамике развития побегов. Рост побегов в 2019 г. начался на 8 сут раньше, чем в 2020 г. Периодичность субаннуальных биоритмов в 2019 г. — 64, в 2020 г. — 36 сут. Периодичность инфрадианных биоритмов в 2019 г. — 32 и 18 сут, в 2020 г. — 24 и 9—12 сут. Общность генофондов, используемых для наблюдений в разные годы, позволяет предположить, что межгодовые различия в ритмах суточного прироста обусловлены эпигенетической изменчивостью. Наиболее вероятный фактор, определяющий межгодовые различия в сезонной динамике развития побегов, — возраст корневых систем.
1. Афонин А. А. Сезонная динамика развития побегов высокопродуктивных видов ив в контрастных гидротермических условиях. Брянск : РИСО БГУ, 2020. 168 с.
2. Ежов С. Н. Основные концепции биоритмологии // Вестник Тихоокеанского государственного экономического университета. 2008. № 2 (46). С. 104—121.
3. Епанчинцева О. В., Тишкина Е. А., Мищихина Ю. Д. Динамика прироста ив при использовании различных агротехнических приемов // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2020. № 4 (84). С. 97—103. DOI: 10.37670/2073-0853-2020-84-4-97-103.
4. Озернюк Н. Д. Разнообразие онтогенезов: иерархия механизмов // Онтогенез. 2010. Т. 41, № 5. С. 323—324.
5. Петров Д. Ф. Генетически регулируемый апомиксис. Новосибирск : Наука, 1964. 189 с.
6. Санникова Е. Г., Попова О. И., Компанцева Е. В. Ива трехтычинковая (Salix triandra L.) — перспективы и возможности использования в медицине и фармации // Фармация и фармакология. 2018. № 6 (4). С. 318—339. DOI: 10.19163/2307-9266-2018-6-4-318-339.
7. Скворцов А. К. Ивы СССР: систематический и географический обзор. М. : Наука, 1968. 262 с.
8. Старова Н. В. Селекция ивовых. М. : Лесная промышленность, 1980. 208 с.
9. Суханова Л. В. Размножение нектаропродуктивной ивы трехтычинковой черенками // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. 2004. № 4. С. 16—22.
10. Barkalov V. Yu., Kozyrenko M. M. Phylogenetic relationships of Salix L. subg. Salix species (Salicaceae) according to sequencing data of intergenic spacers of the chloroplast genome and ITS rDNA // Russian Journal of Genetics. 2014. Vol. 50, N 8. P. 828—837. DOI: 10.1134/S1022795414070035.
11. Berlin S., Trybush S.O., Fogelqvist J., Gyllenstrand N., Hallingbäck H. R., Åhman I., Nordh N-E., Shield I., Powers S. J., Weih M., Lagercrantz U., Rönnberg-Wästljung A.-C., Karp A., Hanley S. J. Genetic diversity, population structure and phenotypic variation in European Salix viminalis L. (Salicaceae) // Tree Genetics & Genomes. 2014. Vol. 10, N 6. P. 1595—1610. DOI: 10.1007/s11295-014-0782-5.
12. Critchfield W. B. Leaf dimorphism in Populus trichocarpa // American Journal of Botany. 1960. Vol. 47. P. 699—711. DOI: 10.1002/j.1537-2197.1960.tb07154.x.
13. Cronk Q. C., Needham I., Rudall P. J. Evolution of Catkins: Inflorescence Morphology of Selected Salicaceae in an Evolutionary and Developmental Context // Frontiers in Plant Science. 2015. Vol. 6. Art. 1030. DOI: 10.3389/fpls.2015.01030.
14. Fabio E. S., Volk T. A., Miller R. O., Serapiglia M. J., Kemanian A. R., Montes F., Kuzovkina Yu. A., Kling G. J., Smart L. B. Contributions of environment and genotype to variation in shrub willow biomass composition // Industrial Crops and Products. 2017. Vol. 108. P. 149—161. DOI: 10.1016/j.indcrop.2017.06.030.
15. Fredette C., Labrecque M., Comeau Y., Brisson J. Willows for environmental projects: A literature review of results on evapotranspiration rate and its driving factors across the genus Salix // Journal of Environmental Management. 2019. Vol. 246. P. 526—537. DOI: 10.1016/j.jenvman.2019.06.010.
16. Fuchylo Ya. D., Afonin A. A., Sbytna M. V. Selection bases of developing new varieties of willow family (Salicaceae Mirb.) to create energy plantations // Plant Varieties Studying and Protection. 2016. N 4 (33). P. 18—25. DOI: 10.21498/2518-1017.4(33).2016.88607 [In Ukrainian]
17. Ghelardini L., Berlin S., Weih M., Lagercrantz U., Gyllenstrand N., Rönnberg-Wästljung A. C. Genetic architecture of spring and autumn phenology in Salix // BMC Plant Biology. 2014. Vol. 14 (1). A.n. 31. DOI: 10.1186/1471-2229-14-31.
18. Hallingbäck H., Fogelqvist J., Powers S., Turrion‐Gomez J., Rossiter R., Amey J., Martin T., Weih M., Gyllenstrand N., Karp A., Lagercrantz U., Hanley S. J., Berlin S., Rönnberg‐Wästljung A. C. Association mapping in Salix viminalis L. (Salicaceae) — identification of candidate genes associated with growth and phenology // Global Change Biology Bioenergy. 2015. Vol. 8 (3). P. 670—685. DOI: 10.1111/gcbb.12280.
19. Hanley S. J., Karp A. Genetic strategies for dissecting complex traits in biomass willows (Salix spp.) // Tree Physiology. 2014. Vol. 34 (11). P. 1167—1180. DOI: 10.1093/treephys/tpt089.
20. Junttila O. Apical Growth Cessation and Shoot Tip Abscission in Salix // Physiologia Plantarum. 1976. Vol. 38 (4). P. 278—286. DOI: 10.1111/j.1399-3054.1976.tb04004.x.
21. Kuzovkina Yu. A. Compilation of the checklist for cultivars of Salix L. (Willow) // HortScience. 2015. Vol. 50 (11). P. 1608—1609. DOI: 10.21273/HORTSCI.50.11.1608.
22. Li W., Wu H., Li X., Chen Y. Fine mapping of the sex locus in Salix triandra confirms a consistent sex determination mechanism in genus Salix // Horticulture Research. 2020. Vol. 7. Art. 64. DOI: 10.1038/s41438-020-0289-1.
23. Lüttge U., Hertel B. Diurnal and annual rhythms in trees // Trees. 2009. Vol. 23. Art. 683. DOI: 10.1007/s00468-009-0324-1.
24. McIvor I., Desrochers V. Tree willow root growth in sediments varying in texture // Forests. 2019. Vol. 10. Art. 517. DOI: 10.3390/f10060517.
25. Mikhalevskaya O. B. Growth rhythms at different stages of shoot morphogenesis in woody plants // Russian Journal of Developmental Biology. 2008. Vol. 39, N 2. P. 65—72. DOI: 10.1134/S106236040802001X.
26. Noleto-Dias C., Wu Y., Bellisai A., Macalpine W., Beale M. H., Ward J. L. Phenylalkanoid Glycosides (Non-Salicinoids) from Wood Chips of Salix triandra × dasyclados Hybrid Willow // Molecules. 2019. Vol. 24,
N 6. Art. 1152. DOI: 10.3390/molecules24061152.
27. Rogers E. R., Zalesny R. S., Hallett R. A., Headlee W. L., Wiese A. H. Relationships among root-shoot ratio, early growth, and health of hybrid poplar and willow clones grown in different landfill soils // Forests. 2019. Vol. 10, N 1. Art. 49. DOI: 10.3390/f10010049.
28. Sitzia T., Barcaccia G., Lucchin M. Genetic diversity and stand structure of neighboring white willow (Salix alba L.) populations along fragmented riparian corridors: A case study // Silvae Genetica. 2018. Vol. 67, N 1. P. 79–88. DOI: 10.2478/sg-2018-0011.
29. Stolarski M. J., Niksa D., Krzyżaniak M., Tworkowski J., Szczukowski S. Willow productivity from small- and large-scale experimental plantations in Poland from 2000 to 2017 // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2019. Vol. 101. P. 461—475. DOI: 10.1016/j.rser.2018.11.034.
30. Tumminello G., Volk T. A., McArt S. H., Fierke M. K. Maximizing pollinator diversity in willow biomass plantings: A comparison between willow sexes and among pedigrees // Biomass and Bioenergy. 2018. Vol. 117.
P. 124—130. DOI: 10.1016/j.biombioe.2018.07.013.
31. Weih M., Nordh N.-E., Manzoni S., Hoeber S. Functional traits of individual varieties as determinants of growth and nitrogen use patterns in mixed stands of willow (Salix spp.) // Forest Ecology and Management. 2021. Vol. 479. Art. 118605. DOI: 10.1016/j.foreco.2020.118605.
32. Welc M., Lundkvist A., Verwijst T. Effects of cutting phenology (non-dormant versus dormant) on early growth performance of three willow clones grown under different weed treatments and planting dates // BioEnergy Research. 2017. Vol. 10. P. 1094—1104. DOI: 10.1007/s12155-017-9871-2.
33. Wu D., Wang Y., Zhang L., Dou L., Gao L. The complete chloroplast genome and phylogenetic analysis of Salix triandra from China // Mitochondrial DNA Part B. 2019. Vol. 4, N 2. P. 3571—3572. DOI: 10.1080/23802359.2019.1674743.
34. Zhao F., Yang W. Review on application of willows (Salix spp.) in remediation of contaminated environment // Acta Agriculturae Zhejiangensis. 2017. Vol. 29, N 2. P. 300—306. DOI: 10.3969/j.issn.1004-1524.2017.02.17.
Библиографическая ссылка на данную статью:
Афонин А. А. Эпигенетическая изменчивость структуры сезонной динамики развития побегов ивы трехтычинковой (Salix triandra, Salicaceae) [Электронный ресурс] // Вестник Оренбургского государственного педагогического университета. Электронный научный журнал. 2021. № 2 (38). С. 1—14. URL: http://vestospu.ru/archive/2021/articles/1_38_2021.pdf. DOI: 10.32516/2303-9922.2021.38.1.