Multidimensional assessment of plus trees of Norway spruce (Picea abies) in the pigment composition of needles

Abstract

Исследовали многопараметрическую близость плюсовых деревьев ели европейской по комплексу показателей пигментного состава хвои. Изучены вегетативные потомства 21 плюсового дерева ели европейской в возрасте 34 лет. Они размещены по единой схеме в архиве клонов на территории Нижегородской области. Комплексная оценка генетической близости сравниваемых объектов дана с помощью методов кластерного и факторного анализа по 24 признакам пигментного состава 1-летней и 2-летней хвои. Вытяжки пигментов в 96% этаноле анализировали спектрофотометром «Grating 722». Выбор длин волн, соответствовал максимумам поглощения: хлорофилла-a (663 Нм), хлорофилла-b (645 Нм), каротиноидов (440 Нм). Определяли их раздельное и общее содержание, а также соотношение между ними. Обнаружена дифференциация ассортиментного состава плюсовых деревьев ели европейской. Масштаб проявления их фенотипической неоднородности по многочисленным признакам, введенным в схему опыта, неодинаков. Подтверждена устойчивость соотношений между исследованными плюсовыми деревьями. Их состав был организован в кластеры, в той или иной степени удалённые один от другого. Поскольку зафиксированные различия и отмеченный характер группировки плюсовых деревьев сформировались на выровненном экофоне, возникают все основания признать их наследственный характер. Контрастность проявления и генотипическая обусловленность многопараметрических различий между плюсовыми деревьями ели европейской по пигментному составу разновозрастной хвои может служить основанием для привлечения данных показателей для осуществления многомерной идентификации и классификации объектов лесной селекции. Плюсовые деревья, представляющие разные кластеры, имеют меньше шансов оказаться близкими родственниками, в то время как объекты, входящие в состав одного кластера или, тем более, микрокластера, потенциально сходны в генетическом плане. Полученная информация об их комплексной близости позволит формировать оптимальный состав лесосеменных плантаций, исключая риск возникновения негативного эффекта инбредной депрессии семенного потомства. Researched multi-parameter affinity plus trees of Norway spruce using a range of indicators of the pigment composition of needles. Studied vegetative progeny of 21 plus trees of Norway spruce at the age of 34 years. They are placed according to a uniform scheme in the clone archive in the territory of the Nizhny Novgorod region. Cluster and factor analysis of 24 characteristics of the pigment composition 1-year and 2-year-old pine established the genetic closeness of objects. Extraction of pigments in 96% ethanol were analyzed with a spectrophotometer «Grating 722». The choice of wavelengths correspond to absorption maxima: chlorophyll-a (663 Nm), chlorophyll-b (645 Nm), carotenoids (440 Nm). Defined their separate and total contents, and the ratio between them. Discovered differentiation in assortment composition plus trees of Norway spruce. The extent of their phenotypic heterogeneity due to numerous features introduced in the scheme experience varies. Confirmed the stability of the ratios between the investigated plus trees. Their composition was organized into clusters, in varying degrees, distant from each other. As fixed differences and the nature of the groupings of plus trees was formed in aligned environmental conditions, there is every reason to recognize their hereditary character. Plus trees representing different clusters are less likely to be close relatives, while the objects included in the same cluster, potentially similar in genetic terms. Received information about their comprehensive reach allows to form the optimal composition of seed orchards, eliminating the risk of the negative effect of inbreeding depression in seed progeny.