Επίδραση ενδοσυσταδικών παραγόντων στη γενετική δομή των σπόρων ενός δάσους
Αριστοτέλης Χ. Παπαγεωργίου
Δημήτριος Κασιμιάδης
Ludger Leinemann
Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο Θράκης, Ορεστιάδα
Τμήμα Δασολογίας & Διαχείρισης Περιβάλλοντος & Φυσικών Πόρων
Εργαστήριο Δασικής Γενετικής κ. Βελτίωσης Δασοπονικών Ειδών
Georg August University Göttingen, Γερμανία
Institut für Forestgenetik und Forstpflanzenzüchtung
• Σχέση διασποράς γύρης και απόστασης
• Η περίπτωση του Cupressus sempervirens
• Η περίπτωση του Taxus baccata
• Συμπεράσματα
Η διασπορά της γύρης
• Η γύρη των κωνοφόρων καλύπτει τεράστιες αποστάσεις (Ellstrand 1992)
• Γενετική απομόνωση πληθυσμών πρακτικά δεν υπάρχει (Wheeler & Jech 1992)
• Φαινολογία, ασυμμετρία άνθησης και παραγωγικότητα δημιουργούν ετερογένεια στα νέφη γύρης (Mitton 1992)
• Πιο πολλά μοντέλα αναπαραγωγής θεωρούν την απόσταση ως τον πιο σημαντικό παράγοντα (π.χ. Koenig & Ashley 2003)
Η διασπορά της γύρης
• Σήμερα θεωρείται αποδεκτό το μοντέλο της μεταφοράς της γύρης σε μεγάλες αποστάσεις
• Συντριπτικά μεγαλύτερο ποσοστό της γύρης συγκεντρώνεται στα πρώτα μέτρα κοντά στον αρσενικό γονέα
• Αναπαραγωγική επιτυχία μειώνεται με την απόσταση
Cupressus sempervirens
• Ρούβα (Κρήτη): φυσικός πληθυσμός – αραιός – δυσμενείς κλιματεδαφικές συνθήκες
• Αλεποχώρι (Αχαΐα): ημι-φυσικός πληθυσμός – πυκνός – ευνοϊκές κλιματεδαφικές συνθήκες
• Μόνοικο φυτό
• Αμιγείς συστάδες
Υλικό
• Τυχαία δειγματοληψία
• Ρούβα (Κρήτη): 28 δέντρα σπορείς
• Αλεποχώρι (Αχαΐα): 26 δέντρα σπορείς
• 10 σπόροι από κάθε δέντρο
• Εξετάστηκαν ενδοσπέρμια (διπλοειδή) και έμβρυα
• Ισοένζυμα
• Γενετική ανάλυση σε σπορείς και απογόνους
Μέθοδοι
• Χαρτογράφηση πληθυσμών
• 6 ενζυμικά συστήματα (PGI-B, PGM-A, NDH-A, GDH-A, LAP-A, MDH-C)
• Συχνότητες αλληλομόρφων
• Υπολογισμός γενετικής δομής της γύρης
• Γενετική ποικιλότητα (n, He, Ho)
• Διαφοροποίηση (d0)
• Έμμεσος συντελεστής σταυρογονιμοποίησης (tξ)
Αποτελέσματα
• Συχνότητες αλληλομόρφων δεν αλλάζουν σημαντικά στην επόμενη γενιά
• Αλληλόμορφα περισσότερα στους απογόνους – ποικιλότητα λίγο μικρότερη
• «Η ετεροζυγωτία στην επόμενη γενιά αντιστρέφεται»
Σταυροεπικονίαση
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
1,8
2
PGI-B PGM-A NDH-A GDH-A LAP-A MDH-C Μέση
τιμή
Αλεποχώρι
Ρούβα
Αποτελέσματα
• Τιμές > 1: αποκλίσεις από mixed mating model και ασυμμετρίες διαχωρισμού (μικρό δείγμα / δέντρο)
• Σύγκριση μεταξύ δύο πληθυσμών δυνατή
• Αραιός πληθυσμός – χαμηλότερη σταυροεπικονίαση
• Απομακρυσμένα δέντρα – χαμηλή γενετική ποικιλότητα και ετεροζυγωτία απογόνων – ανάλογα με το γενότυπο του σπορέα
Νέφη γύρης απομονωμένων δέντρων
0,000
0,050
0,100
0,150
0,200
0,250
0,300
0,350
Ψ21 Ψ30 Ψ11 Σύνολο
πληθυσμού
Νέφη γύρης
He
Κυπαρίσσι: σύνοψη
• Απομονωμένα δέντρα δέχονται γύρη από λιγότερους γονείς
• Πυκνότητα πληθυσμού σημαντική
• Η γύρη πετά σε μεγάλες αποστάσεις, αλλά το μεγαλύτερο ποσοστό της γονιμοποιεί τα κοντινά δέντρα
• Αμιγείς συστάδες
• Μόνοικο φυτό
Taxus baccata
• Είδος που εμφανίζει σποραδική εξάπλωση και αραιούς πληθυσμούς σε μείξη με άλλα είδη
• Δίοικο αναπαραγωγικό σύστημα
• Θεωρείται απειλούμενο
• Ιδιαίτερα σημαντικό για τις χημικές του ιδιότητες
Υλικό
• 1 πληθυσμός Reichensachsen, Έσση, Γερμανία
• 15 θηλυκά και 10 αρσενικά δέντρα μέσα σε πυκνή οξιά – απομόνωση 200 μ. από άλλους ίταμους
• Δείγμα οφθαλμών από τα 25 δέντρα και σπόροι (40/δέντρο) από 7 σπορείς
• Ισοένζυμα
• Σύγκριση μεγαγαμετόφυτου με έμβρυο
Αναλύσεις
• Χαρτογράφηση δέντρων
• ADH-A, PGI-B, GOT-B, PGM-A, IDH-B, SKD-B
• Γενότυποι δέντρων από οφθαλμούς
• Επιτυχούσα γύρη στους σπορείς
• Συχνότητες αλληλομόρφων
• Υπολογισμός γενετικής δομής της γύρης
• Γενετική ποικιλότητα (n, He, Ho)
• Διαφοροποίηση (d0)
Αποτελέσματα
• Ροή γύρης από «έξω» τουλάχιστον 28%
• Η ποικιλότητα στους απογόνους είναι ελαφρά υψηλότερη, ενώ η ετεροζυγωτία χαμηλότερη
• Πολύ μεγάλη ανομοιογένεια ανάμεσα στα «νέφη γύρης» των θηλυκών δέντρων
• Σχετικά ομοιογενής ομάδα νεφών των δέντρων 10, 11, 12, 14
• 4, 8, 17 διαφέρουν τελείως από τα υπόλοιπα
Νέφη γύρης: αριθμός αλληλομόρφων
Χωρίς ADH & SKD
Νέφη γύρης: He
Χωρίς ADH & SKD
Δέντρο σπορέας 4
0,000 0,200 0,400 0,600
2
3
6
7
9
13
16
19
21
22
Γενετική απόσταση
Δέντρο σπορέας 8
0,000 0,100 0,200 0,300 0,400 0,500
2
3
6
7
9
13
16
19
21
22 Γενετική απόσταση
Δέντρο σπορέας 17
0,000 0,100 0,200 0,300 0,400 0,500 0,600
2
3
6
7
9
13
16
19
21
22
Γενετική απόσταση
Ίταμος: σύνοψη
• Απομονωμένα δέντρα δέχονται γύρη από περισσότερους γονείς
• Ασυμμετρία στην άνθηση σημαντική
• Η γύρη πετά σε μεγάλες αποστάσεις, αλλά το μεγαλύτερο ποσοστό της γονιμοποιεί τα κοντινά δέντρα
• Η πυκνή μείξη με οξιά εμποδίζει την ευρεία διασπορά του μεγαλύτερου ποσοστού της γύρης του ίταμου
• Δίοικο φυτό
Συμπεράσματα
• Πολλοί παράγοντες επηρεάζουν το αναπαραγωγικό σύστημα
• Θεώρηση της απόστασης μόνο δεν αρκεί
• Απομόνωση δεν συνεπάγεται πάντα απογόνους με στενή γενετική βάση
Συμπεράσματα
• Πριν τη συλλογή σπόρων για αναδασώσεις ή άλλους σκοπούς, να εξετάζονται και άλλοι παράγοντες:
– Αναπαραγωγικό σύστημα
– Μείξη
– Πυκνότητα – ανομοιογένεια - ομαδοποίηση
– Τοπογραφία συστάδας
– Τυχόν πληροφορίες για τη φαινολογία της άνθησης
Ευχαριστώ για την προσοχή σας