Medžių selekcijos programos: miškų gerinimas tvarios ateities labui

Miškai yra gyvybiškai svarbios ekosistemos, teikiančios daugybę privalumų, įskaitant medieną, anglies sekvestraciją, biologinės įvairovės išsaugojimą ir vandenskyrų apsaugą. Stiprėjant globaliems iššūkiams, tokiems kaip klimato kaita, miškų naikinimas ir didėjanti miško produktų paklausa, miškų sveikatos ir produktyvumo užtikrinimas tampa itin svarbus. Medžių selekcijos programos yra esminis įrankis siekiant šio tikslo, taikant genetikos ir atrankinės veislės principus, siekiant sukurti pranašesnius medžius su pageidaujamomis savybėmis.

Kas yra medžių selekcija?

Medžių selekcija, taip pat žinoma kaip medžių gerinimas, yra genetikos principų taikymas siekiant pagerinti ekonomiškai ir ekologiškai svarbias miško medžių savybes. Tai apima medžių, turinčių pranašesnes savybes, tokias kaip greitesnis augimas, atsparumas ligoms, pagerinta medienos kokybė ir prisitaikymas prie specifinių aplinkos sąlygų, atranką ir veisimą. Tikslas yra pagaminti genetiškai pagerintą sodinamąją medžiagą, kuri geriau augtų nei nepagerinti medžiai miško atkūrimo, apželdinimo ir plantacinės miškininkystės projektuose.

Medžių selekcijos programų svarba

Medžių selekcijos programos yra būtinos dėl kelių priežasčių:

• Padidintas produktyvumas: Pagerinti medžiai auga greičiau ir pagamina daugiau medienos ploto vienete, didindami miško produktyvumą ir mažindami spaudimą natūraliems miškams.
• Pagerinta miškų sveikata: Veisimas siekiant atsparumo ligoms ir kenkėjams gali sumažinti nuostolius dėl protrūkių, mažinant cheminių apdorojimo priemonių poreikį ir skatinant sveikesnius miškus.
• Prisitaikymas prie klimato kaitos: Medžių, prisitaikiusių prie kintančių klimato sąlygų, tokių kaip atsparumas sausrai ar karščiui, atranka ir veisimas gali padėti miškams klestėti ateities klimate.
• Pagerinta medienos kokybė: Medžių selekcija gali pagerinti medienos savybes, tokias kaip tankis, stiprumas ir plaušo ilgis, didinant medienos produktų vertę ir universalumą.
• Biologinės įvairovės išsaugojimas: Naudodami įvairų tėvinių medžių asortimentą selekcijos programose, galime išlaikyti ir netgi padidinti genetinę įvairovę miško populiacijose, padarydami jas atsparesnes aplinkos stresoriams.
• Anglies sekvestracija: Greičiau augantys medžiai iš atmosferos sekvestruoja daugiau anglies dioksido, prisidėdami prie klimato kaitos švelninimo.

Pagrindiniai medžių selekcijos programos etapai

Medžių selekcijos programos paprastai apima keletą etapų, įskaitant:

1. Selekcijos tikslų apibrėžimas

Pirmasis žingsnis yra aiškiai apibrėžti selekcijos programos tikslus. Tai apima svarbiausių gerintinų savybių nustatymą, atsižvelgiant į specifinius regiono poreikius, numatomą medienos galutinį panaudojimą ir numatomas ateities aplinkos sąlygas. Pavyzdžiui, regionuose, kuriuose didėja sausra, atsparumas sausrai gali būti pagrindinis selekcijos tikslas. Srityse, orientuotose į celiuliozės gamybą, prioritetas gali būti teikiamas plaušo ilgiui.

2. Pranašesnių medžių (pliusinių medžių) atranka

Tai apima medžių, kurie pasižymi pranašesnėmis savybėmis, palyginti su vidutine populiacija, nustatymą ir atranką. Šie „pliusiniai medžiai“ parenkami atsižvelgiant į jų augimo greitį, formą, atsparumą ligoms, medienos kokybę ir kitas pageidaujamas savybes. Atrankos kriterijai skiriasi priklausomai nuo selekcijos tikslų. Pavyzdžiui, Brazilijos eukaliptų selekcijos programose pliusiniai medžiai atrenkami dėl greito augimo ir didelio celiuliozės išeigos. Pušų selekcijos programose pietryčių JAV, atsparumas verpstiškosioms rūdims yra pagrindinis atrankos kriterijus.

3. Sėklinių plantacijų įkūrimas

Sėklinės plantacijos yra specialiai suprojektuoti želdiniai, įkurti iš atrinktų pliusinių medžių ar jų palikuonių. Jos tarnauja kaip genetiškai pagerintų sėklų šaltinis miškų atkūrimo ir apželdinimo programoms. Sėklinės plantacijos yra tvarkomos taip, kad būtų maksimaliai padidinta sėklų gamyba ir užtikrinta aukšta sėklų kokybė. Yra du pagrindiniai sėklinių plantacijų tipai: sėjinukų sėklinės plantacijos, įkurtos iš sėjinukų ar įšaknytintų auginių, ir kloninės sėklinės plantacijos, įkurtos iš skiepų ar auginių iš atrinktų klonų. Kloninės sėklinės plantacijos leidžia greičiau dauginti pranašesnius genotipus. Švedijoje kloninės sėklinės plantacijos plačiai naudojamos paprastosios pušies ir paprastosios eglės selekcijos programose.

4. Kontroliuojamas apdulkinimas ir kryžminimas

Kontroliuojamas apdulkinimas apima kruopštų atrinktų medžių poravimosi valdymą, siekiant gauti palikuonis su pageidaujamomis savybėmis. Tai galima pasiekti dirbtiniu apdulkinimu, kai žiedadulkės surenkamos iš vieno medžio ir naudojamos apdulkinti kitą, arba naudojant apdulkinimo maišelius, siekiant išvengti nepageidaujamo žiedadulkių užteršimo. Kryžminant skirtingus individus galima sujungti pageidaujamas savybes iš abiejų tėvų. Naujojoje Zelandijoje spindulinės pušies selekcijos programose plačiai naudojamas kontroliuojamas apdulkinimas, siekiant sukurti šeimas su pranašesniu augimu ir medienos kokybe.

5. Palikuonių bandymai

Palikuonių bandymai apima sėklų ar sėjinukų iš skirtingų šeimų (t. y. skirtingų kryžminimų palikuonių) sodinimą lauko bandymuose, siekiant įvertinti jų našumą. Šie bandymai atliekami kontroliuojamomis sąlygomis, o medžių augimas, sveikata ir medienos kokybė kruopščiai stebimi kelerius metus. Palikuonių bandymai leidžia selekcininkams nustatyti geriausias šeimas ir atrinkti perspektyviausius individus tolimesniam veisimui. Britų Kolumbijoje, Kanadoje, atliekami išsamūs dūglaso pocūgės ir suktaspyglės pušies selekcijos programų palikuonių bandymai.

6. Genetinis vertinimas ir atranka

Remdamiesi iš palikuonių bandymų surinktais duomenimis, selekcininkai atlieka genetinius vertinimus, kad įvertintų kiekvieno medžio selekcinę vertę. Selekcinė vertė yra individo genetinės vertės tam tikrai savybei įvertinimas. Ši informacija naudojama atrinkti geriausius individus kitai veisimo kartai. Australijoje genetinis vertinimas yra kritinė jų gaubtinio eukalipto (Eucalyptus globulus) selekcijos programos dalis, kurios tikslas yra pagerinti celiuliozės išeigą ir medienos savybes.

7. Pažangesnės kartos selekcija

Geriausi individai iš palikuonių bandymų naudojami steigti naujas sėklines plantacijas ar selekcines populiacijas kitai veisimo kartai. Šis procesas kartojamas per kelias kartas, siekiant nuolat gerinti medžių genetinę kokybę. Kiekvienas selekcijos ciklas siekia toliau tobulinti pageidaujamas savybes ir pritaikyti medžius prie besikeičiančių aplinkos sąlygų. Pavyzdžiui, pietryčių JAV kvapiosios pušies selekcijos programos praėjo kelias veisimo kartas, dėl kurių ženkliai pagerėjo augimo greitis ir atsparumas ligoms.

8. Pagerintos sodinamosios medžiagos diegimas

Paskutinis žingsnis yra padaryti genetiškai pagerintą sodinamąją medžiagą prieinamą miškų valdytojams ir žemės savininkams. Tai galima padaryti gaminant sėklas iš sėklinių plantacijų, dauginant įšaknytintus auginius ar audinių kultūros sodinukus iš atrinktų klonų, arba platinant genetiškai pagerintus sėjinukus. Aukštos kokybės, genetiškai pagerintos sodinamosios medžiagos prieinamumo užtikrinimas yra labai svarbus siekiant maksimaliai išnaudoti medžių selekcijos programų teikiamą naudą. Suomijoje genetiškai pagerinta sodinamoji medžiaga iš eglės ir pušies selekcijos programų yra plačiai naudojama miškų atkūrimo pastangose.

Sėkmingų medžių selekcijos programų pavyzdžiai visame pasaulyje

Visame pasaulyje įgyvendinta daugybė sėkmingų medžių selekcijos programų, kurios parodo šios technologijos potencialą gerinti miškų produktyvumą ir atsparumą. Štai keli pavyzdžiai:

• Spindulinė pušis Naujojoje Zelandijoje: Naujosios Zelandijos spindulinės pušies selekcijos programa yra viena sėkmingiausių pasaulyje. Per kelias kartas pasiekta reikšmingų augimo greičio, medienos tankio ir kamieno tiesumo pagerėjimų. Tai reikšmingai prisidėjo prie šalies miškininkystės pramonės.
• Eukaliptas Brazilijoje: Brazilijos eukaliptų selekcijos programos buvo sutelktos į augimo greičio, celiuliozės išeigos ir atsparumo ligoms gerinimą. Šios programos suvaidino lemiamą vaidmenį paverčiant Braziliją viena iš pirmaujančių eukalipto celiuliozės ir popieriaus gamintojų.
• Kvapioji pušis pietryčių JAV: Kvapiosios pušies selekcijos programos pietryčių JAV buvo sutelktos į augimo greičio, atsparumo ligoms (ypač verpstiškosioms rūdims) ir medienos kokybės gerinimą. Šios programos lėmė didelį medienos gamybos padidėjimą.
• Paprastoji pušis ir paprastoji eglė Skandinavijoje: Skandinavijos šalys turi ilgametes paprastosios pušies ir paprastosios eglės selekcijos programas, kuriomis siekiama pagerinti augimo greitį, medienos kokybę ir prisitaikymą prie šalto klimato. Šios programos prisidėjo prie tvarios jų borealiųjų miškų valdymo.
• Tikmedis Indijoje ir Pietryčių Azijoje: Tikmedžio selekcijos programomis Indijoje ir Pietryčių Azijoje siekiama pagerinti augimo greitį, kamieno formą ir atsparumą kenkėjams bei ligoms. Tikmedis yra vertinga medienos rūšis, ir šios programos yra labai svarbios siekiant užtikrinti tvarią jo gamybą.

Iššūkiai ir svarstymai medžių selekcijoje

Nors medžių selekcija siūlo didelį potencialą, taip pat yra keletas iššūkių ir svarstymų, kuriuos reikia turėti omenyje:

• Ilgi kartų ciklai: Medžiai turi ilgus kartų ciklus, palyginti su žemės ūkio kultūromis, o tai reiškia, kad gali prireikti daugelio metų, kol bus matomi selekcijos pastangų rezultatai.
• Genetinės įvairovės išlaikymas: Labai svarbu išlaikyti genetinę įvairovę selekcinėse populiacijose, siekiant užtikrinti, kad jos būtų atsparios būsimiems aplinkos pokyčiams ir ligų protrūkiams. Pernelyg didelė atranka pagal kelias savybes gali lemti genetinės įvairovės praradimą ir padidėjusį pažeidžiamumą.
• Inbrydingo depresija: Inbrydingas gali atsirasti, kai artimai susiję medžiai yra kryžminami, o tai lemia sumažėjusį augimą ir gyvybingumą. Selekcininkai turi atidžiai valdyti selekcines populiacijas, kad išvengtų inbrydingo depresijos.
• Prisitaikymas prie ateities klimato: Svarbu atsižvelgti į galimą klimato kaitos poveikį renkantis medžius veisimui. Medžiai, gerai prisitaikę prie dabartinių sąlygų, gali būti nepritaikyti ateities klimatui. Selekcininkams reikia rinktis medžius, kurie tikėtinai klestės įvairiuose ateities klimato scenarijuose.
• Visuomenės požiūris: Gali kilti visuomenės susirūpinimas dėl genetinės modifikacijos naudojimo miškininkystėje. Svarbu aiškiai komunikuoti apie medžių selekcijos programų tikslus ir metodus bei spręsti bet kokius visuomenės nuogąstavimus.
• Finansavimas ir ištekliai: Medžių selekcijos programos reikalauja ilgalaikio finansavimo ir išteklių, kad būtų sėkmingos. Tvarios investicijos yra būtinos siekiant užtikrinti selekcijos pastangų tęstinumą.

Medžių selekcijos ateitis

Medžių selekcijos ateitis yra daug žadanti, nes naujos technologijos ir metodai siūlo įdomių galimybių paspartinti genetinį gerinimą ir padidinti miškų atsparumą. Kai kurios pagrindinės medžių selekcijos tendencijos apima:

• Genomika ir žymenimis paremta atranka: Genomikos pažanga leidžia selekcininkams nustatyti genus, susijusius su pageidaujamomis savybėmis. Žymenimis paremta atranka (angl. Marker-assisted selection, MAS) naudoja DNR žymenis, kad atrinktų medžius su specifiniais genais, paspartindama selekcijos procesą.
• Genomo redagavimas: Genomo redagavimo technologijos, tokios kaip CRISPR-Cas9, siūlo galimybę tiksliai modifikuoti medžių genus, leidžiant greitai įdiegti pageidaujamas savybes. Tačiau genomo redagavimo naudojimas miškininkystėje vis dar yra ankstyvoje stadijoje ir kelia etinių bei reguliavimo klausimų.
• Kiekybinė genetika ir statistinis modeliavimas: Pažangūs statistiniai modeliai naudojami analizuoti palikuonių bandymų duomenis ir pagerinti genetinių vertinimų tikslumą. Tai leidžia selekcininkams priimti labiau pagrįstus sprendimus, kuriuos medžius rinktis veisimui.
• Klimatui palanki miškininkystė: Medžių selekcija atlieka vis svarbesnį vaidmenį klimatui palankioje miškininkystėje, kuria siekiama valdyti miškus siekiant švelninti klimato kaitą ir prisitaikyti prie jos poveikio. Veisimas siekiant atsparumo sausrai, karščiui ir anglies sekvestracijos tampa vis svarbesnis.
• Tarptautinis bendradarbiavimas: Bendradarbiavimas tarp medžių selekcijos programų visame pasaulyje yra būtinas dalijantis žiniomis, germaplazma ir technologijomis. Tai gali paspartinti genetinį gerinimą ir padėti spręsti globalias problemas, tokias kaip klimato kaita ir invaziniai kenkėjai.

Išvada

Medžių selekcijos programos yra galingas įrankis gerinant mūsų miškų produktyvumą, sveikatą ir atsparumą. Taikydami genetikos ir atrankinės veislės principus, galime sukurti pranašesnius medžius, kurie yra geriau prisitaikę prie kintančių aplinkos sąlygų ir labiau pajėgūs patenkinti augančią miško produktų paklausą. Susiduriant su didėjančiais iššūkiais dėl klimato kaitos, miškų naikinimo ir invazinių kenkėjų, medžių selekcija atliks vis svarbesnį vaidmenį užtikrinant tvarų mūsų miškų valdymą ateities kartoms. Tęstinės investicijos į medžių selekcijos tyrimus ir plėtrą yra būtinos norint realizuoti visą šios technologijos potencialą ir užtikrinti daugybę miškų teikiamų privalumų.