Длительное хранение семян генетических ресурсов растений в условиях многолетней мерзлоты

Коллекции генетических ресурсов растений являются гарантом сохранения как природного биологического разнообразия, так и достижений селекции. В основном генетические коллекции состоят из семян, и надлежащее их хранение в оптимальных условиях является необходимостью (освобождает от их частого воспроизводства, связанного с материальными и трудовыми затратами). Необходим поиск оптимальных природных условий для длительного хранения семян, потому как в случае нештатных ситуаций техногенного характера они окажутся наиболее неуязвимыми. Проводится многолетний эксперимент по длительному хранению в условиях многолетней мерзлоты семян сельскохозяйственных растений. Цель работы – поиск оптимальных и безопасных условий для длительного хранения семян и зерна как на посевные цели, так и на продовольственные, изучение условий естественных хранилищ для создания стратегических запасов семян и продовольствия. В 2010 г. на хранение были заложены партии семян основных хлебных зерновых культур (пшеница яровая, ячмень яровой, рожь озимая, овес); в 2016 г. произведена закладка коллекции семян 26 сортообразцов 8 видов овощных культур. Проведены метеорологические наблюдения, применены термографы, гигрографы в хранилище. Первая выемка образцов состоялась после 6 лет хранения. Лабораторный анализ качества семян проводился с применением ГОСТ 12036-85; ГОСТ 12038-84; ГОСТ 12041-82; ГОСТ 12042-80; ГОСТ Р 52325-2005. Результаты показали высокую сохранность жизнеспособности семян зерновых и овощных культур. Семена всех образцов зерновых культур соответствовали требованиям, предъявляемым к репродукционным семенам (всхожесть более 87 %) согласно ГОСТ Р 52325-2005. Семена 17 образцов овощных культур сохранили всхожесть на уровне первого класса согласно требованиям ГОСТ 12038-84. Многолетние метеонаблюдения показывают постепенное потепление арктического климата за счет относительно высоких летних температур. В целом растет континентальность климата, и эксперимент продолжается, большая часть вышеназванных партий семян остаются еще на хранении, намечены дальнейшие экспедиции с выемкой образцов на 2025, 2035 и 2050 гг. Полученные данные метеоусловий свидетельствуют о повышении континентальности арктического климата и общем его потеплении. Полученные данные по жизнеспособности зерна злаковых и семян овощных культур при длительном хранении показывают эффективность использования условий многолетней мерзлоты для данной цели.

1. Genebank standards for plant genetic resources for food and agriculture / FAO, Commis. on Genetic Resources for Food a. Agriculture. - Rome: FAO, 2014. - URL: http://www.fao.org/3/a-i3704e.pdf (date of access: 06.03.2024).

2. Priming of long-term stored cotton seeds using combined UV-A, B and C radiation and its influence on germination / J. Dana, A. K. Issam, S. Aghyad [et al.] // Journal of Stress Physiology & Biochemistry. - 2020. - Vol. 16, № 4. - P. 82-94.

3. Changes in the biochemical composition of the seed material of sunflower hybrids during long-term storage / O. A. Yere menko, L. А. Pokoptseva, L. V. Тоdorova, А. V. Shepel // Ukrainian Journal of Ecology. - 2020. - Vol. 10, № 2. - P. 126-130. https://doi.org/10.15421/2020_74

4. Seed storage behavior of Musa balbisiana Colla, a wild progenitor of bananas and plantains - implications for ex situ germplasm conservation / S. A. Singh, R. Agrawal, R. Kumar, K. J. J. Thangjam // Scientia Horticulturae. - 2021. - Vol. 280. - Art. ID 109926. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2021.109926

5. Zhang, J. Negative association between seed dormancy and seed longevity in bread wheat / J. Zhang, S. Xiang, H. Wan // American Journal of Plant Sciences. - 2021. - Vol. 12, № 3. - P. 347-365. https://doi.org/10.4236/ajps.2021.123022

6. Niino, T. Cryopreservation for preservation of potato genetic resources / T. Niino, M. V. Arizaga // Breeding Science. - 2015. - Vol. 65, № 1. - P. 41-52. https://doi.org/10.1270/jsbbs.65.41

7. Muthoni, J. Long-term conservation of potato genetic resources: Methods and status of conservation / J. Muthoni, H. Shimelis, R. Melis // Australian Journal of Crop Science. - 2019. - Vol. 13, № 5. - P. 717-725. https://doi.org/10.21475/ajcs.19.13.05.p1400

8. A global strategy for the conservation of potato / M. Nagel, M. E. Dulloo, P. Bissessur [et al.]. - Bonn: Global Crop Diversity Trust, 2022. - 159 p. https://doi.org/10.5447/ipk/2022/29

9. Recovery and longevity of cryopreserved dormant apple buds / F. L. Forsline, L. E. Towill, J. W. Waddell [et al.] // Journal of the American Society for Horticultural Science. - 1998. - Vol. 123, № 3. - P. 365-370. https://doi.org/10.21273/JASHS.123.3.365

10. Криоконсервирование как метод сохранения отдельных видов плодово-ягодных культур и дикорастущих лекарственных растений / А. В. Павлов, В. Г. Вержук, С. Ю. Орлова [и др.] // Проблеми кріобіології і кріомедицини. - 2019. - Т. 29, № 1. - P. 44-57. https://doi.org/10.15407/cryo29.01.044

11. Post-cryogenic viability of peach (Persica vulgaris Mill.) dormant buds from the VIR genetic collection / V. Verzhuk, V. Eremin, T. Gasanova [et al.] // Agriculture. - 2023. - Vol. 13, № 1. - Art. 111. https://doi.org/10.3390/agriculture13010111

12. Николаева, М. А. Влияние температурных режимов хранения семян сосны и ели на всхожесть и зараженность патогенными грибами / М. А. Николаева, Е. Ю. Варенцова, Г. Ф. Сафина // Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. - 2021. - T. 182, № 1. - С. 157-167. https://doi.org/10.30901/2227-8834-2021-1-157-167

13. Benelli, C. Plant cryopreservation: a look at the present and the future / C. Benelli // Plants. - 2021. - Vol. 10, № 12. - Art. 2744. https://doi.org/10.3390/plants10122744

14. Polish cryobanks: research and conservation of plant genetic resources / E. Zimnoch-Guzowska, P. Chmielarz, M. K. Wawrzyniak [et al.] // Acta Societatis Botanicorum Poloniae. - 2022. - Vol. 91. - Art. 9121. https://doi.org/10.5586/asbp.9121

15. Филипенко, Г. И. Использование вечной мерзлоты с целью сохранения генетических ресурсов растений / Г. И. Филипенко, О. И. Силаева, Н. Н. Сторожева // Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. - 2012. - Т. 169. - С. 240-244.

16. Хлесткина, Е. К. Генетические ресурсы России: от коллекций к биоресурсным центрам // Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. - 2022. - Т. 183, № 1. - С. 9-30. https://doi.org/10.30901/2227-8834-2022-1-9-30

17. Seeds: physiology of development, germination and dormancy / J. D. Bewley, K. J. Bradford, H. W. M. Hilhorst, H. Nonogaki. - 3rd ed. - New York: Springer, 2013. - 392 p. https://doi.org/10.1007/978-1-4614-4693-4

18. Walters, C. Orthodoxy, recalcitrance and in-between: describing variation in seed storage characteristics using threshold responses to water loss / C. Walters // Planta. - 2015. - Vol. 242, № 2. - P. 397-406. https://doi.org/10.1007/s00425015-2312-6

19. Svalbard Global Seed Vault. - URL: https://www.seedvault.no (date of access: 09.04.2024).

20. Asdal, Å. The Svalbard Global Seed Vault: 10 years - 1 million samples / Å. Asdal, L. Guarino // Biopreservation and Biobanking. - 2018. - Vol. 16, № 5. - P. 391-392. https://doi.org/10.1089/bio.2018.0025

21. Гурьева, К. Б. Влияние продолжительности и условий хранения на посевные качества зерна и семян / К. Б. Гурьева, Н. А. Хаба, С. Л. Белецкий // Хлебопродукты. - 2022. - № 4. - С. 42-47. https://doi.org/10.32462/0235-2508-2022-31-4-42-47

22. Юрченко, В. А. Вечная мерзлота: геокриологические опасности и региональная деградация мерзлых грунтов / В. А. Юрченко, А. В. Манько // Инженерный вестник Дона. - 2023. - № 8 (104). - С. 1- 9.

23. Шац, М. М. Мировая практика долговременного хранения семенного материала в условиях низких температур / М. М. Шац // Климат и природа. - 2018. - № 1 (26). - С. 40-68.

24. Сторожева, Н. Н. Криохранилище семян в толще многолетнемерзлых пород: история, современное состояние и перспективы / Н. Н. Сторожева, В. И. Алексеева // Международный сельскохозяйственный журнал. - 2019. - № 6. - С. 39-42. https://doi.org/10.24411/2587-6740-2019-16102

25. Использование естественного холода многолетнемерзлых пород для длительного хранения генетических ресурсов / Б. М. Кершенгольц, Б. И. Иванов, Р. В. Десяткин [и др.] // Информационный вестник ВОГиС. - 2008. - Т. 12, № 4. - С. 524-533.

26. Влияние протатранов на всхожесть семян пшеницы и тритикале после их длительного хранения / Г. И. Филипенко, С. Н. Адамович, Е. Н. Оборина [и др.] // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. - 2021. - Т. 11, № 2 (37). - С. 272-280. https://doi.org/10.21285/2227-2925-2021-11-2-272-280

27. Всхожесть, биохимические и цитогенетические характеристики проростков после долговременного хранения семян гороха в условиях вечной мерзлоты / А. Н. Журавская, Г. В. Филиппова, Б. М. Кершенгольц, Р. В. Чжан // Сельскохозяйственная биология. - 2014. - Т. 49, № 1. - С. 72-78.

28. Снегирев, В. Н. Путь на Север / В. Н. Снегирев, Д. И. Шпаро. - М.: Молодая гвардия, 1979. - 271 с.

29. Вечная мерзлота на страже качества продуктов. Клад Эдуарда Толля / сост.: Д. И. Шпаро, А. А. Семенова, С. Л. Белецкий; под общ. ред. А. Б. Лисицына, Д. Ю. Гогина. - Изд. 2-е, доп. и перераб. - М.: Паулсен, 2021. - 246 с.

30. Уланин, С. Е. Эксперимент по длительному хранению продовольственных товаров и сырья в условиях вечной мерзлоты успешно продолжается - Арктика, 2016 / С. Е. Уланин, С. Л. Белецкий // Овощи России. - 2016. - № 4 (33). - C. 66-75. https://doi.org/10.18619/2072-9146-2016-4-66-75

31. Бухаров, А. Ф. Морфометрия в системе тестирования качества семян / А. Ф. Бухаров, Д. Н. Балеев, А. Р. Бухарова. - М.: Изд-во ФГБНУ ФНЦО, 2020. - 80 с.