Всероссийский научно-исследовательский институт лесной генетики селекции и биотехнологии (ФГБУ «ВНИИЛГИСбиотех») является единственным профильным институтом в системе Федерального агентства лесного хозяйства в области лесной генетики, селекции и биотехнологии. Выбор города для организации учреждения был не случаен. В Воронежской обл. расположены такие ценные лесные массивы, как Усманский, Хреновской, Шипов лес, Теллермановская дубрава. Кроме того, еще в 1892 г. в Воронежскую губернию была организована экспедиция В.В. Докучаева, а заложенный во время экспедиции опытный участок «Каменная степь» впоследствии получил всемирную известность. В области более 100 лет назад начали подготовку специалистов в Хреновской лесной школе, 85- летнюю историю имеет и высшее лесное образование Воронежа.
В настоящее время подразделения института обеспечивают научно- методическое сопровождение реализации программ селекции лесообразующих пород и оказывают практическую помощь предприятиям лесного хозяйства в регионах для создания постоянной лесосеменной базы. За время существования института сотрудниками было заложено 925 объектов общей площадью 10 тыс. га. В институте подготовлено 132 нормативных документа, 27 научно-технических программ, получено 28 авторских свидетельств и 1 патент, в производство внедрено 117 рационализаторских предложений, которые используют специалисты лесной отрасли.
Развитие лесной генетики и биотехнологии является приоритетным направлением научной работы института. В лаборатории биотехнологии научные сотрудники одними из первых в стране (а по отдельным позициям и в мире) стали проводить исследования по использованию метода культуры ткани для выявления и усиления генетической изменчивости растений в условиях in vitro как основы их генетического улучшения и создания нового селекционного материала. Коллективу ученых института принадлежит приоритет в разработке способа клонального микроразмножения взрослых деревьев березы карельской с узорчатой древесиной. Сотрудниками разработаны методы и технологии клонального микроразмножения хозяйственно ценных биотипов лиственных пород, которые внедряются в практику лесного хозяйства путем создания опытных лесных культур.
Коллекция in vitro клонов ценных генотипов лиственных древесных растений ФГБУ «ВНИИЛГИСбиотех»
В России нет аналогов плантациям березы, тополя и осины данного возраста, созданным с использованием технологии in vitro. В институте разработан принципиально новый метод длительного хранения in vitro живых образцов ценных генотипов лиственных пород с использованием безгормональных питательных сред. На его основе с 1991 г. стала формироваться первая в России коллекция клонов ценных генотипов. Сегодня она включает 70 клонов быстрорастущих, продуктивных, устойчивых и декоративных гибридов, сортов и полиплоидов березы, тополя, осины и ивы, длительность хранения которых составляет от 1 года до 28 лет. Большинство данных видов трудно размножаются обычным черенкованием, а отдельные генотипы по разным причинам в природе уже не существуют. Коллекция используется и для селективного тиражирования ценных генотипов.
В 2014 г. на базе института организован Центр лесных биотехнологий (ЦЛБ) во исполнение пункта 58 «Создание центра лесных биотехнологий» плана мероприятий («дорожной карты») «Развитие биотехнологий и генной инженерии», утвержденного распоряжением Правительства Российской
Федерации от 18.07.2013 № 1247-р. В сентябре 2014 г. Центр лесных биотехнологий ВНИИЛГИСбиотех принят в члены научно-технического некоммерческого партнерства «Технологическая платформа БиоТех2030».
Селекция и семеноводство хвойных пород
Основными направлениями работ отдела селекции и семеноводства являются: 1. Изучение генетического потенциала при- родных популяций и внутривидовой дифференциации генофонда основных лесообразователей России; 2. Разработка методов сохранения их генофонда; 3. Разработка методов и технологий создания лесосеменных плантаций и постоянных лесосеменных участков для массового производства семян главных лесообразующих видов с известными наследственными свойствами; 4. Изучение биологии плодоношения и эффективных приемов его стимуляции; 5. Рационализация лесного семеноводства; Защита урожая семян от вредителей и болезней на ЛСП и ПЛСУ. Благодаря преемственности в работе трудами нескольких поколений селекционеров и семеноводов создана большая экспериментальная база опытных лесосеменных объектов, дополненная результатами их многолетнего мониторинга. Наличие такой базы повышает эффективность работы ученых и обеспечивает доказательность их рекомендаций производству.
Архив клонов в Моршанском лесничестве
В настоящее время во ВНИИЛГИСбиотех ведется разработка инновационного сценария развития семеноводства сосны обыкновенной, направленного преимущественно на развитие поддерживающей селекции. Сценарий предполагает концентрацию усилий на отборе и репродукции лучших популяций, разработке технологий, обеспечивающих существенное снижение стоимости создания лесосеменных объектов. Поддержка естественной популяционной структуры, сохранение расширенного генофонда сосны повысят устойчивость насаждений к неблагоприятным антропогенным и климатическим факторам.
Селекция и семеноводство дуба черешчатого
В системе мероприятий, направленных на повышение продуктивности и качества дубовых лесов, важное место отводится генетико-селекционным методам, позволяющим рационально использовать генетическое разнообразие вида. В процессе изучения биологического разнообразия дуба черешчатого выделяют несколько различных внутривидовых таксонов, наиболее крупными среди которых являются климатические экотипы. С 1970 г. высажены географические культуры дуба в 14 пунктах его ареала. К настоящему времени посадки сохранились в 11 пунктах, приблизительно на площади 104 га. Сотрудники ВНИИЛГИСбиотех, который осуществляет координацию этого проекта, закладывали опыты в Тульской, Воронежской областях и Краснодарском крае. Наиболее крупными по площади и представительству являются географические культуры, заложенные ЦНИИЛГиС в 1976 г. в рамках государственной программы в Шиповом лесу Воронежской обл. Здесь на площади 14,8 га в трех повторностях представлено 40 экотипов.
Материалы исследований географических культур были положены в основу лесосеменного районирования 1982 г. В 2009 г. был предложен вариант из 19 лесосеменных районов дуба. В дальнейшем совершенствование лесосеменного районирования дуба черешчатого было направлено на сокращение количества лесосеменных районов (до 7).
Наследование хозяйственно ценных признаков в потомстве изучается путем закладки испытательных культур. Наиболее удачный и уникальный эксперимент (автор проекта В.К. Ширнин) по изучению полусибсового семенного потомства с соблюдением современных методических указаний был поставлен в Токаревском участковом лесничестве Жердевского лесничества на площади 5,1 га. На участке заложено на испытание 63 семенных потомства плюсовых деревьев, 14 минусовых и 2 смешанных образца от случайно отобранных деревьев в 3-х микропопуляциях.
Успешность лесовосстановления дубрав определяется наличием и качеством лесосеменной базы. В последние несколько лет институтом проведена инвентаризация всех объектов семеноводства дуба в Центральном Черноземье. Большую ценность представляет генофонд плюсовых насаждений: площадь выделенных сотрудниками института или при их непосредственном участии плюсовых насаждений дуба черешчатого составляет 103,5 га. Кроме плюсовых насаждений, в дубравах Центрального Черноземья отобрано 523 плюсовых дерева и на площади 1 511 га созданы постоянные лесосеменные участки. На основе потомства плюсовых деревьев дуба черешчатого сформированы ПЛСУ площадью 10,4 га в Воронежской и Тамбовской областях.
Лесосеменная плантация дуба черешчатого в Уваровском лесничестве
На сегодняшний день один из лучших селекционных объектов в ареале дуба создан в Уваровском лесничестве Тамбовской обл. Данный объект заложили в 1996 г. при методическом руководстве и непосредственном участии В.К. Ширнина. Хозяйственные сборы улучшенных желудей здесь проводятся с 2015 г. За прошедшее время заготовлено несколько центнеров семян в Тамбовской обл. и начат сбор семян в Воронцовском лесничестве Воронежской обл. В помощь организациям, ведущим лесное хозяйство, институтом разработано 9 рекомендаций по вопросам селекции и семеноводства дуба.
Селекция и семеноводство быстрорастущих пород
Тополь – одна из самых быстрорастущих древесных пород умеренного климата Северного полушария. В 1971 г. в институте была создана творческая рабочая группа во главе с А.П. Царевым, перед которой была поставлена задача – провести селекцию, сортоиспытание, гибридизацию и разработку перспективных ассортиментов тополей для их практического применения в различных направлениях лесохозяйственного производства.
Работы проводились по следующим направлениям:
- Селекция тополей в естественных насаждениях. В естественных насаждениях Воронежской обл. проведен отбор гнилеустойчивых осин, тополей белых и черных, которые в дальнейшем были использованы для создания коллекций и в гибридизации.
- Интродукция. В начале исследований были использованы опытные объекты, созданные М.М. Вересиным. Затем более 300 сортов, клонов и гибридов из разных районов СССР и из-за рубежа были испытаны, и на основе этих испытаний созданы многолетние коллекции (на площади около 6 га) и коллекционно-маточные плантации: сначала в опытно- производственных подразделениях института, а затем и в Астраханской, Волгоградской, Воронежской, Липецкой и Тамбовской областях на общей площади более 11 га.
- Сортоиспытание в разных зонах юго-востока европейской территории России. Сортоиспытание проводили в разных почвенно- климатических зонах: в лесостепной зоне – в Воронежской, Липецкой и Тамбовской областях, в степной – в Воронежской, Волгоградской и Донецкой областях; в полупустынной зоне Прикаспия в Астраханской области – в пойменных условиях и на орошаемых землях. Всего было заложено 15 сортоиспытательных участков на площади 35,5 га. Кроме того, созданы 5 коллекций клонов и новых гибридов тополей из более 100 выделенных ранее культиваров и 1 000 новых гибридов тополей на площади около 6 га, маточные плантации в 19 пунктах на площади 11 га, а также мини ротационные и полезащитные насаждения на площади 1,6 га. Всего было создано 54 га опытно-производственных объектов тополей.
- Гибридизация. Всего выполнено 736 вариантов скрещиваний. Получено 54 150 гибридных сеянцев. Полученные гибриды изучают на созданных сортоиспытательных участках в Воронежской и Липецкой областях.
- Работы по селекции тополей во ВНИИЛГИСбиотех осуществляются и сегодня. С 2014 г. по настоящее время в рамках проработки тем НИР (заказчик Рослесхоз) возобновлены работы по селекции, репродукции, сортоиспытанию и гибридизации тополей. Ведутся работы по ювенилизации, черенкованию и размножению in vivo на ювенилизационном участке и в укоренительном отделении лесопаркового участка ВНИИЛГИСбиотех вегетативного материала тополей, заготовленных с сохранившихся спелых и перестойных сортоиспытательных участков, созданных с 1971 по 1997 г. В 2016 г. организована коллекционно-маточная плантация тополей, в настоящее время насчитывающая более 30 форм белых и настоящих тополей. Ежегодно на данной плантации заготавливают до 2 тыс. шт. стеблевых черенков, из которых в укоренительном отделении выращивают укорененные саженцы. Полученные саженцы передают заинтересованным лесохозяйственным предприятиям и другим организациям для посадки, а также используют для закладки собственных сортоиспытательных участков.
Тополь ‘Болид’ (гибрид между тополем белым из Воронежа и Болле из Астрахани). В возрасте 29 лет дерево достигало в высоту 27 м, по диаметру 31 см
- Патентование сортов, выведенных во ВНИИЛГИбиотех. За последние 5 лет институт представил несколько сортов в Госсорткомиссию России с целью патентования селекционных достижений. Патенты получены на 2 гибрида тополей белых с пирамидальной кроной. Это сорта ‘Болид’ и ‘Ведуга’ (селекции А.П. Царева). Кроме того, получено извещение, что еще один гибридный сорт тополей белых ‘Белар’ (селекции А.П. Царева и Р.П. Царевой) принят к патентованию. Из черных тополей патенты получены на сорта ‘Степная Лада’ (селекции А.П. Царева), а также ‘Бриз’ и ‘Сюрприз’ (селекции Р.П. Царевой и В.А. Царева).
Тополь «Сюрприз» в возрасте 35 лет высота была 21,5 м, диаметр ствола – 44 см, диаметр кроны в 2-х направлениях 5,0×4,0 м
- Международные связи. Наиболее часто международные делегации посещали институт с 1979 по 1990 г., когда сотрудниками института и подразделений ВНПО «Союзлесселекция» уже были заложены генетические, селекционно-семеноводческие, интродукционные и другие опытные объекты. Наиболее значимым событием стало проведение Международного семинара ИЮФРО. Институт посетили делегации из Румынии, Финляндии, Канады, Франции, США, Греции, США.
Кроме того, в институте состоялся первый в стране Международный симпозиум по лесной генетике, селекции и физиологии древесных растений (1989). На симпозиуме присутствовало более сотни отечественных ученых и представители делегаций 10 стран: США, Федеративной Республики Германии, Нидерландов, Венгрии и др. После симпозиума в институт приезжала делегация из Китайской Народной Республики и Вьетнама (1990). В целом проведенные за 50-летний период деятельности института исследования по селекции позволили разработать многолетнюю программу селекции, изучить и отобрать ряд хозяйственно ценных форм, клонов и сортов, получить новую совокупность гибридного материала, вывести и запатентовать новые сорта древесных пород.
Программа развития ВНИИЛГИСбиотех В настоящее время ФГБУ
«ВНИИЛГИСбиотех» является стабильно функционирующей и развивающейся организацией. В 2018 г. утверждена Программа развития института на 2019–2023 гг., в которой предполагается реализовать существующие и разработать новые научные направления:
генетическая инженерия, внедрение результатов которой в области лесного хозяйства позволит получить высокопродуктивные насаждения с нужными хозяйственными свойствами;
клеточная и тканевая селекция, направленная на получение новых форм древесных растений с целевыми признаками;
сохранение лесных генетических ресурсов посредством наполнения и длительного поддержания банка лесных древесных растений (коллекции семян, географические культуры, банки in vitro, маточные коллекции и др.); создание информационного центра лесных генетических ресурсов.
Перспективными направлениями деятельности «ВНИИЛГИСбиотех» сегодня являются:
генетика, селекция и семеноводство: получение новых генотипов лесных древесных растений, разработка мероприятий по повышению урожайности и селекционной ценности семян основных лесообразующих пород, селекционная инвентаризация и отбор ценного генетического фонда перспективных интродуцентов, изучение эколого-генетических параметров лесных древесных видов и создание селекционных объектов целевого назначения, создание генетических карт по выведению новых перспективных сортов и гибридов;
биотехнология: сохранение и воспроизводство представителей ценного генофонда лиственных древесных растений (формирование коллекционного банка in vitro на основе использования безгормональных питательных сред и депонирования, разработка технологии клонального микроразмножения, освоение новых направлений, методов и технологий: соматический эмбриогенез, криосохранение, молекулярно-генетическое маркирование, слияние протопластов).
