Γενετική ποικιλότητα και πιθανή εξέλιξη τεσσάρων...

Γενετική ποικιλότητα και πιθανή εξέλιξη τεσσάρων πληθυσμών της

οξιάς στη Ροδόπη

Αμαρυλλίς Βιδάλη1 Αριστοτέλης Χ. Παπαγεωργίου1

Oliver Gailing2

Ιωάννης Τσιριπίδης3

Reiner Finkeldey2

(1) Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο Θράκης, ΟρεστιάδαΤμήμα Δασολογίας & Διαχείρισης Περιβάλλοντος & Φυσικών Πόρων

Εργαστήριο Δασικής Γενετικής(2) Georg August Universität Göttingen,Abteilung Forstgenetik & Forstpflanzenzüchtung

(3) Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο ΘεσσαλονίκηςΤμήμα Βιολογίας

Εργαστήριο Συστηματικής Βοτανικής και Φυτογεωγραφίας

Η οξιά στην Ευρώπη

• Διάκριση ειδών – υποειδών δεν είναι ξεκάθαρη, ιδιαίτερα στην Αν. Ευρώπη

• Σύγχρονη άποψη: ένα είδος (Fagus sylvatica) με δύο υποείδη– sylvatica (ευρωπαϊκή ή δασική οξιά)

κυρίως στην Ευρώπη– orientalis (ανατολική οξιά) κυρίως στη

ΝΔ Ασία

• Στα Βαλκάνια αναφέρεται η F. moesiaca ως ενδιάμεσο (υπο-)είδος: αμφισβητείται ως αυτόνομη ταξινομική οντότητα

Εξάπλωση στην Ελλάδα

Γενετικές έρευνες

• Για το υποείδος sylvatica– Ποικιλότητα εντός πληθυσμών στην

Ευρώπη και διαφοροποίηση στη Μεσόγειο και στα Βαλκάνια (ισοένζυμα)

– Μεγαλύτερη ποικιλότητα μέσα στους πληθυσμούς στα Βαλκάνια

– Έλλειψη ποικιλότητας στην Ευρώπη στο cpDNA – διαφοροποίηση στην Ιταλία

• Για το υποείδος orientalis– Μεγάλη διαφοροποίηση μεταξύ

πληθυσμών της Τουρκίας (cpDNA)

Η οξιά στη Ροδόπη

• Στα ανατολικά & σε μικρά υψόμετρα, η οξιά μοιάζει με orientalis ενώ στα δυτικά & σε μεγάλα υψόμετρα με sylvatica (Μουλόπουλος 1965, Tsiripidis & Athanasiadis 2003)

• Επιβεβαίωση της τάσης αυτής με μορφομετρικές αναλύσεις (Μπούτσιος κ.α. 2004, Χατζησκάκης κ.α. 2005)

• Αντίστοιχος διαχωρισμός έγινε και με βάση τη χλωριδική σύνθεση των φυτοκοινωνιών (Tsiripidis et al. 2005)

• Διαχωριστική γραμμή για τις δύο κατηγορίες δασών φαίνεται να είναι η οροσειρά της Κούλας (Τσιριπίδης 2001)

Φυτοκοινωνίες της οξιάς

Τσιριπίδης 2001, Tsiripidis et al. 2005

Υπόθεση της έρευνας

• Αν η Ροδόπη είναι σημείο συνάντησης των δύο υποειδών της οξιάς, τότε:– Η γενετική ποικιλότητα εντός

πληθυσμών πρέπει να είναι μεγάλη

– Η διαφοροποίηση μεταξύ πληθυσμών σε μικρή κλίμακα πρέπει να είναι σημαντική

– Πρέπει να υπάρχει «κλιμακωτή» ποικιλότητα / διαφοροποίηση

Οι πληθυσμοί

25 δέντρα / πληθυσμόΣυλλογή οφθαλμών

Ελατιά

ΔαδιάΠαπίκιο

Εχίνος

Αναλύσεις DNA

• Απομόνωση DNA από οφθαλμούς• Πολυμορφισμοί Μήκους

Πολλαπλασιασμένων Τμημάτων DNA (AFLPs): Primer E01/M03 & E38/M64 – 33 γονιδιακοί τόποι τυχαία από όλο το γένωμα

• Μικροδορυφόροι (SSR) σε χλωροπλαστικό DNA (cpDNA): Primer ccmp7 και ccmp10 – μονογονική μεταφορά πληροφορίας

• Abteilung Forstgenetik - Göttingen

Αποτελέσματα

• Υψηλή ποικιλότητα και για τους δύο δείκτες

• Μεγάλη διαφοροποίηση στο cpDNA (λόγω μονογονικής μετάδοσης)

• Εντυπωσιακή διαφορά με Ευρώπη

Hs Ht Gst

AFLPsAFLPs 0,234 0,255 0,089

cpDNA cpDNA SSRSSR

0,551 0,925 0,405

AFLPs: ποικιλότητα εντός πληθυσμών

Ποσοστό πολυμορφικών θέσεων

0102030405060708090100

Ελατιά Εχίνος Παπίκιο Δαδιά

%

Αναμενόμενη ετεροζυγωτία

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

Ελατιά Εχίνος Παπίκιο Δαδιά

AFLPs: γενετικές αποστάσεις

• Πολύ μικρή διαφοροποίηση• Τάση ομαδοποίησης (με

επιφύλαξη)

cpDNA: ποικιλότητα εντός πληθυσμών

• Άνοδος ποικιλότητας στα ανατολικά

• Εντυπωσιακός αριθμός απλοτύπων

Ποικιλότητα SSR

012345678910

Ελατιά Εχίνος Παπίκιο Δαδιά

n

ne

cpDNA: γενετικές αποστάσεις

• Πολύ «χαλαρές» ομάδες λόγω μεγάλης διαφοροποίησης

• Παπίκιο – Εχίνος έχουν κοινά στοιχεία

• Δαδιά – Ελατιά είναι απομακρυσμένοι από τους άλλους

cpDNA / ccmp 7 Συχνότητες απλοτύπων

• Μεγάλη ανομοιότητα μεταξύ των δύο ακραίων πληθυσμών και της ομάδας των κεντρικών πληθυσμών

Έλεγχος υπόθεσης

• Μεγάλη γενετική ποικιλότητα– Ισχύει και για τους δύο δείκτες,

ιδιαίτερα για το ανατολικό τμήμα της οροσειράς

• Μεγάλη διαφοροποίηση σε μικρή κλίμακα– Ισχύει για το cpDNA αλλά όχι για

το συνολικό γενωμικό DNA– Μικρή ως μηδαμινή κίνηση

σπόρων / υψηλή κίνηση γύρης

Έλεγχος υπόθεσης

• Βαθμιδωτή ποικιλότητα (clinal)– Και στους 2 δείκτες έχουμε

κλιμακωτή αύξηση της ποικιλότητας προς τα ανατολικά

– Η αύξηση ή η μείωση συγκεκριμένων απλοτύπων cpDNA είναι σε γενικές γραμμές κλιμακωτή

Επιπλέον...

• Αυξημένη ποικιλότητα στα ανατολικά βρέθηκε και στα μορφολογικά χαρακτηριστικά (Μπούτσιος κ.α. 2004, Χατζησκάκης κ.α. 2005)

• Ο απλότυπος του ccmp7 που κυριαρχεί στην Ελατιά βρέθηκε και σε μικρά δείγματα της κεντρικής Ελλάδας (Gailing & v. Wuehlisch 2004)

• Οι απλότυποι των ανατολικών πληθυσμών υπάρχουν διάσπαρτοι σε πληθυσμούς της Τουρκίας (Gailing & v. Wuehlisch 2004)

Α π λ ό τ υ π οι c p D N A

– cc m p 7Με στοιχεία από:Gailing & v. Wuehlisch 2004

Συμπεράσματα

• Ενίσχυση της υπόθεσης της έρευνας αυτής– Συνάντηση των δύο υποειδών στη

Ροδόπη

• Η ανατολική Ροδόπη είναι πιθανόν παγετώδες «καταφύγιο» (refugium)– Συμφωνία με αναλύσεις γύρης (Pott

1997)– Περιοχή προέλευσης της ευρωπαϊκής

οξιάς (Taberlet et al. 1998)

Μεταπαγετώδης κίνηση

Taberlet et al. 1998, από τα στοιχεία των Demesure et al. (1996) από αναλύσεις cpDNA

Συμπεράσματα - ερωτήματα

• Υπάρχουν «σημάδια» της ανατολικής οξιάς στη Ροδόπη

• Δεν υπάρχει μία ανατολική οξιά: αυτό που λέμε σήμερα orientalis είναι το «συμπατρικό» αποτέλεσμα της συνάντησης διαφόρων κέντρων διασποράς μετά τους παγετώνες (Huntley & Birks 1983, Duty 1985, Filipova-Marinova 1995)

• Η κίνηση της οξιάς στην Ευρώπη έγινε πιθανόν σε άδειο χώρο και υπήρξε εκτροπή (Denk 1999)

Ερωτήματα

• Από που προήλθε ο απλότυπος 145 (ccmp7) της Ευρώπης;

• Ποια είναι η ποικιλότητα των περιοχών της ανατολικής Θράκης;

• Πως έγινε η κίνηση από και προς τη Ροδόπη μετά τους παγετώνες;

• Υπάρχει και δεύτερο καταφύγιο της οξιάς στην Πίνδο;

• Ποια είναι η ποικιλότητα των υπόλοιπων ελληνικών πληθυσμών;

Ερευνητικές προτάσεις

• Πύκνωση δικτύου πληθυσμών στη Ροδόπη

• Περισσότεροι πληθυσμοί στον άξονα Α-Δ και Β-Ν

• Περισσότεροι δείκτες• Έρευνα πληθυσμών από τη

Βουλγαρία, την Τουρκία και τις διάφορες φυλές της orientalis

• Έρευνα σε προσαρμοστικούς χαρακτήρες

Νέα δειγματοληψία...

Ευχαριστούμε θερμά για...

• τη βοήθεια στις αναλύσεις DNA:– Ludger Leinemann– Olga Artes

• τη βοήθεια στη δειγματοληψία:– Δημήτρη Κασιμιάδη– Στέφανο Μπούτσιο– Αρτέμιδα Καυκαλέτου – Ντιεζ– Σεραφείμ Χατζησκάκη

• Μέρος της οικονομικής στήριξης:– Socrates / Erasmus

Ευχαριστούμε για την προσοχή σας