Metode očuvanja

7/22/2019 Metode ouvanja

1/46

UMARSKI FAKULTETSVEUILITA U ZAGREBU

OUVANJE GENETSKE RAZNOLIKOSTI UMSKOG DRVEA

I. dio

Metode ouvanja

(rukopis sa predavanja

samo za internu upotrebu)

Predmetni nastavnik:prof. dr. sc. Davorin Kajba

Akad. god. 2009/10

PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
http://www.pdffactory.com/http://www.pdffactory.com/http://www.pdffactory.com/


2/46

2

Uvod - Ouvanje genetikih izvora

Vrste umskog drvea i grmlja, kao i mnoge druge od davnina udomaene vrste slueodravanju ne samo humane populacije, ve i mnogih drugih organizama na Zemlji.

Zahvaljujui njima dobivamo hranu i prirodne sirovine, a na mnoge druge na

ineostvarujemo korist od njihove uloge u podrci ivota u ekosustavima. To znai da

postoji jedinstvena veza izmeu ovjekovog koritenja umskog drvea i grmlja irazvoja civilizacija. Posljednjih je desetljea ta veza jo vie produbljena i nastaviti e seu budunosti, jerovjeku nema opstanka bez umskog drvea i grmlja. Istraivanja irazvoj novih tehnologija nezamislivo je bez njih, njihovih proizvoda, a biti e i sveintenzivniji u budunosti. Suvremena stremljenja, kao i saznanje da je uma sa svojimdrveem jedini obnovljivi bioenergetski izvor daje im jo vei znaaj.Uz sve te spoznaje kao i jaanjem ekoloke svijesti, mijenjaju se i zahtjevi, te seposljednjih godina tei ouvanju i zatiti svih biljnih vrsta. Porast stanovnitva senastavlja, poveava se ukupna potranja za energijom, a eksploatacija i izmjena naina

koritenja zemljita predstavlja opasnost za biljni svijet. Erozija genetikih izvoraumskog drvea i nestajanje mnogih biljnih vrsta deava se velikom brzinom i ovakav

razvoj dogaaja usmjerio je panju na ouvanje gena kao posebnu disciplinu ubiolokim znanostima.

Potreba za ouvanjem gena

Kako bi se razvile efektivne strategije za ouvanje gena, neophodno je razumjeti uzrokegubitka genetike raznolikosti i izumiranje vrsta. Zbog toga je potrebno dati jedan kratkipregled o uzrocima gubitka gena.

Antropogeni utjecaj

U mnogim podrujima u svijetu, nekontrolirano iskoritavanje uma znatno utjee naumanjivanje genetikih izvora. Stalna i selektivno usmjerena sjea visoko kvalitetnihstabala smanjuje veliinu populacije i moe je smanjiti na takvu veliinu da je njen uzgojonemoguen, a sluajno opraivanje te vrste je oteano to vodi prema moguemnestanku, a u tropskim podrujima tako nalazimo brojne primjere. Veoma ozbiljanproblem u tim sredinama predstavlja krenje ume kada dolazi do sjee cijelihkompleksa uma, ienja povrina, paljevina i pretvorbe u poljoprivredno zemljite ili upovrine s nekvalitetnim travnatim vrstama ili grmljem. Na ovaj nain umsko stanite

je fragmentirano i svedeno je na najmanju moguu mjeru. U amazonskoj regiji Brazila,svake godine na ovaj nain nestaju milijuni hektara ume kroz spaljivanje kako bi se

zemljite pripremilo za stoarstvo ili uzgoj ratarskih kultura. Unitavanje uma u takvomobimu vodi prema gubitku cijelih regionalnih populacija, pa moda ak i pojedinih vrsta.Pogoravanje ivotnih uvjeta u okoliu (razliita zagaenja) predstavljaju i dodatnuprijetnju genetikim izvorima, a znaajno napreduju i manifestiraju se i u poveanojpotranji za energijom. Veliki dio poveane energetske potranje zadovoljen je fosilnimgorivima ijim se sagorijevanjem poveava razina CO2 u atmosferi. Tu su i drugi



3/46

3

stakleniki plinovi, ukljuujui stvaranje metana u stonoj proizvodnji, te razliiteindustrijske kemikalije. Takoer rudnici stvaraju velike tzv. industrijske pustinje,povrinske kopove i deponije, tako da je svakoj dravi izgubljeno tisue hektara, anastaje i problem sa kontaminiranim zemljitem na deponijima rudnikog otpada. Kakvisu efekti atmosferskih zagaivaa na ume prikazani su u brojnim studijama, a poznati

su kao odumiranje uma gdje dolazi do nestajanja cijelih populacija mnogih vrsta ili unekim sluajevima pojedine vrste umskog drvea.

Promjena klime

Povijesno praenje klime nakon posljednjeg ledenog doba ukazalo je na izvjesneklimatske promjene koje su karakterizirale taj period, iako su to bile male promjene kojesu odgovarale umskom drveu njihovoj seobi prema sjeveru. U posljednja dva stoljea,a posebice u posljednjih pedeset godina, odreeni ljudski utjecaji doveli su do naglihklimatskih promjena. Tako poveanje koncentracije ugljinog dioksida (CO2) od 25 % uatmosferi od 1850. godine predstavlja veoma vaan imbenik efekta staklenika. Kako je

koncentracija atmosferskog CO2, povezana sa globalnim povienjem temperaturepokazuju rezultati dobiveni istraivanjem ledenjaka (sl.1). Akumulacija CO2 u atmosferise stalno ubrzavala tijekom nekoliko posljednjih desetljea, a globalno zagrijavanje sapoveanjem temperature od 2,8 C do 4,2 C srednje godinje temperature oekuje setijekom sljedeih pedeset godina., tako da ovo naglo povienje temperature nijeutvreno u ranijoj povijesti Zemlje. Bez primjera iz prolosti je i oekivani utjecaj tihpromjenu na klimu: suneva radijacija, u odreenom obimu i padaline koje e daljeovisiti o zemljopisnoj irini, pa e sjeverne zemlje imati blae zime sa kraim danima itoplija ljeta sa duim dnevnim svijetlom.Ukoliko se klimatske promjene nastave prema sadanjim predvianjima, to e ostavitivelikog traga na trenutani model distribucije uma i njihove genetike varijabilnosti.Toplija klima voditi e prema ekspanziji travnjakih povrina i pomjeranju uma nasjever i na vilje nadmorske visine o emu postoje brojni primjeri. Tako e se umesjeverne Europe pomaknuti sjevernije do 200 km, a ume iz njezinog sredinjeg dijelana nekoliko stotina metara vilje nadmorske visine. Pojas sjevernih uma postat eznatno ui, a neke vrste koje rastu na viim nadmorskim visinama zbog nemogunostipomjeranja na vie nadmorske visine mogu nestati. Mnoge populacije iz junih podrujaili niih nadmorskih visina mogu se smanjiti na zanemarive veliine ili pak u potpunostinestati. Prirodna i umjetna obnova uma sa lokalnim sjemenom moda vie nee bitimogua, ali e druge introducirane populacije iste vrste moda pokazati visoki stupanjadaptabilnosti na izmijenjene ekoloke uvjete, te se mogu odrati. Pojaviti e se velikiproblemi sa tetnicima i bolestima, to je ve prisutno kod jelovih i smrekovih sastojinana ovom dijelu rasprostranjenja. Zbog toga je potrebno pokrenuti velike aktivnosti naouvanju gena kako bi se pripremili za mnoge probleme koji e se pojaviti s promjenomklime.



4/46

4

Slika Poveanje koncentracije CO2 i prosjene temperature u sjevernoj hemisferi

Evolucija i uzgoj biljakaNa evoluciju biljaka ne utjeu samo ljudske aktivnosti kojim se smanjuje broj vrsta iukupna veliina populacija, nego i kultivacija i umjetni uzgoj, odnosno udomaivanjevrsta. Udomaivanje je odgovarajui izraz jer je najvei dio udomaenih vrsta drvea,kao to su npr. voke, nekada bile umsko drvee.Udomaivanje moe utjecati na genetiku raznolikost na dva naina: (1) indirektno,metodom prikupljanja sjemena, unoenjem i uvanjem te podizanjem nasadaselekcioniranih jedinki; i (2) direktno, putem svjesne umjetne selekcije kako bi se



5/46

5

poveala uestalost eljenih fenotipskih svojstava, kao to je npr. uska kronja, insercijagrana i bri rast u odnosu na prirodne primjerke u neoplemenjivanim sastojinama sl..Proces selekcije zahtijeva ogranienu veliinu populacije i to dugorono moe umanjitigenetiku raznolikost. Do sada su studije sa izoenzimima dale malo dokaza da su jednaili dvije generacije selekcije smanjile genetiku raznolikost ili varijabilnost umskog

drvea (istraivanja provedena u sjemenskim plantaama), ali kod iskustava izpoljoprivrede evidentan je gubitak odreenih gena. ak to vie, uzgajivai

poljoprivrednih kultura utvrdili su da se borba protiv nekih otpornih kukaca i gljivinihbolesti najbolje postie pronalaenjem gena koji su opstali u divljim precima postojeihsorti i njihovim unoenjem kroz povratna krianja u nau eljenu vrstu. Stoga eouvanje naih divljih populacija uvijek biti poeljno, kao budue rezervevisokovrijednih gena.

Etiki interesiZbog dosadanje veoma loe prakse u koritenju zemljita i njegovog potencijala, zbog

kratkoronog ekonomskog dobitka i na tetu budu

eg potencijala i njegove odrivosti,uski su i kratkoroni ciljevi uzgajanja umskih nasada kojima se smanjuje raznolikost i

etiki su neobranjivi. Veina drava sa svojim raznolikim drutvenim ureenjima imasvoju etiku na iskoristivost zemljinih povrina, ali ljudska pohlepa, kao i sitni drutveni,ekonomski i politiki interesi esto su u konfliktu sa moralnim i vjerskim naelima.Prema Starom zavjetu, obeana zemlja je zemlja meda i mlijeka i uma. Tu se umespominju nekoliko desetaka puta zajedno sa brojnim drugim vrstama biljaka, a poslanicisu upozoravali da e nekontrolirana eksploatacija imati tetne posljedice. Megalomanijanekih kraljeva, ratovi i strane invazije doprinijeli su unitenju uma mediteranske regije iBliskog istoka tijekom proteklih 3000 godina to je ostavilo neizbrisiv trag u genetikojstrukturi tih vrsta, odnosno populacija. Takoer je tu znaajno mjesto odigrala i stihijskamigracija nekih vrsta kroz aktivnosti ovjeka, a kao primjer moe posluiti pitomi kesteni druge plemenite vokarice.Jasno je da naa generacija mora buduim genprenijeti nenaruene ekosustave i vrstesa maksimalnom genetikom raznolikou, a kako bi se kroz brojne opcije koritenjazemljita, ukljuila i mnoga do sada zatiena prirodna podruja i ona sa kojima se vedugi niz godina gospodari.

Osnovna svojstva umskog drvea

umsko drvee razvija se u veoma raznolikim ekolokim okruenjima tijekom duegvremenskog perioda i to se odraava u vrlo visokoj razini genetike varijabilnosti. Ovavarijabilnost prisutna je meu populacijama (geografska varijabilnost), kao i unutar njih(individualna unutarpopulacijska varijabilnost), a prisustvo tih tipova varijabilnostiosigurava nastavak evolucije.U kontekstu prirodne selekcije, varijabilnost se moe ouvati i dormantnou ipreklapanjem generacija sa generacijom. Produkcija sjemena jedne individue, koja seponavlja tijekom mnogo godina, osigurava visok nivo genetike varijabilnosti i odravavisoku razinu populacijske varijabilnosti.



6/46

6

Generativna i vegetativna reprodukcija dodatni je aspekt varijabilnosti. Vegetativna(aseksualna) reprodukcija omoguava umskom drveu da nastanjuje ekstremnastanita u kojima kratka ljeta onemoguavaju cvatnju. Vegetativno razmnoavanje jetakoer sredstvo za razliite tehnike kloniranja koja imaju znaajnu ulogu u metodi exsitu ouvanja gena.

Uzgajanje i gospodarenje umom

Gospodarenje umom nudi i priliku za konzervaciju gena, to nije mogue sapoljoprivrednim biljkama. Za razliku od poljoprivrednih biljaka, umsko drvee moepreivjeti kako u prirodnim tako i u kultiviranom okruenju. Mogu se koristiti in situ i exsitu metode kao to e to kasnije biti opisano u poglavlju o metodama konzervacije.Prirodne populacije mogu se odravati u svojim prirodnim stanitima putem in situmetoda ouvanja gena, ali to moda nee biti optimalno ako gledamo dugorono.Ekoloki uravnoteeno i nepromjenjivo stanje ne smatra se vie idealnim i to posebno

zbog stalne nesigurnosti u okoliu. Maksimalna pogodnost za populacije, u sadanjimokruenjima, vjerojatno se nikada ne postie zbog mnogih ogranienja prirodneselekcije. Stoga je potreban dinaminiji pristup, a to se moe postii kroz ukljuivanjeobje in situ i ex situ metode.

Potrajnost i ciljevi gospodarenja umama

Pojam odrivoga razvoja prvi put je slubeno upotrebljen prije tridesetak godina,u izvjetaju Our Common Future (WCED 1987). Ubrzo je postao geslo i okosnicanove globalne ekoloke politike. Meutim, naelo potrajnosti ili odrivo gospodarenjeumama u europskom umarstvu je poznato jo od 18. stoljea.

Danas potrajnost gospodarenja umama dominira kao kljuna strategija uglobalnoj umarskoj politici (Krott et al. 2000). Prema Schanzu (1995), naelopotrajnosti se moe promatrati na razliite naine:a) trajno ouvanje umske povrine bez obzira na dob sastojinab) trajno iskoritavanje samo prirasloga volumena drvac) prisustvo svih dobnih razreda s jednakim povrinskim udjelimad) kontinuirani novani prihod i dr.

Bez obzira na ovakvu vieznanost, naelo potrajnosti u umarstvu ostaje jedinipravi primjer odrivoga razvitka (Glava 1999).

Naelo potrajnosti danas evoluira u naelo vienamjenske progresivnepotrajnosti (Klepac, 1998). Ono se sastoji u tome da se umski ekosustavi ouvaju ipoboljaju u pogledu bioloke raznolikosti, produktivnosti, vitaliteta, zatitne i socijalneuloge. Prema Deklaraciji iz Apeldoorn-a (Pro Silva 1998) potrajnost u gospodarenjuumama ne obuhvaa samo drvne proizvode, ve se proiruje i na opekorisne funkcijeuma. Kriterijima i indikatorima potrajnoga gospodarenja umama trebale bi seprilagoditi metode gospodarenja umama. Zanimanje za metode potrajnogagospodarenja umama raste i predstavljat e kljunu zadau u budunosti (Rabbinge1998). Ciljevi i metode takvoga gospodarenja od kljunoga su znaenja za ouvanjegenofonda i ekosustava uope (Thomson 2001).



7/46

7

U umarstvo Hrvatske naelo potrajnosti je uvedeno jo 1769. godine kada jeobjavljena Zakonska uredba o umama. Ta se uredba smatra prvim hrvatskimumarskim zakonom, prvom instrukcijom za ureivanje uma i prvim udbenikomumarstva (Metrovi 1995). Naela iz Uredbe ugraena su u kasnije zakone oumama, na temelju kojih je bilo organizirano umsko gospodarenje. I danas su ume i

umska zemljita prepoznati kao dobra od interesa za Hrvatsku, pa imaju njezinuosobitu zatitu (lanci 3., 52. i 69. Ustava Republike Hrvatske). Prema Zakona oumama, ume i umska zemljita definirani su kao specifino prirodno bogatstvo.Upravo zahvaljujui potrajnosti, povrina uma u Republici Hrvatskoj u posljednjihstotinjak godina raste. U razdoblju od 1961. do 1995. godine obrasla povrina umarasla je u prosjenom iznosu od 3857 ha/god. Na alost imamo i primjere koji u novijedoba ugroavaju takav trend umovitosti i uope naelo potrajnosti u nas (primjericeprenamjena umskoga zemljita, izgradnja infrastrukturnih objekata).

Ciljevi gospodarenja umama u Hrvatskoj su:1) osiguranje postojanosti ekosustava;2) odravanje i poboljavanje opekorisnih funkcija uma;

3) napredno i potrajno gospodarenje;4) koritenje uma i umskih zemljita na nain i u takvoj mjeri da se odrava njihovabioloka raznolikost, produktivnost, sposobnost obnavljanja, vitalnost i potencijal;5) da ispune, sada i budunosti, bitne gospodarske, ekoloke i socijalne funkcije nalokalnoj i globalnoj razini, a da to ne teti drugim ekosustavima.

Posljednje dvije toke identine su definiciji pojma potrajnoga gospodarenja kojije definiran na ministarskim konferencijama o zatiti europskih uma. umskouzgojnipostupci u skladu su s navedenim ciljevima i prilagoavaju se zakonitostima prirodnogarazvoja sastojine.

Potrajno gospodarenje u umarstvu, u sluajevima kad je najrazvijenija svijest ookoliu, moe se smatrati jednim oblikom genetikoga ouvanja. Kada bi itava

povrina pod umom bila podvrgnuta reimu odgovarajueg gospodarenja, ouvanjegena bilo bi rasporeeno na sve tipove uma. Iz tih razloga ne bi postojala potreba zaouvanjem genetikih populacija ciljanih vrsta. Pridruene vrste mogle bi biti ovisnije i uveem broju od onih koji se zahtijevaju za ciljane vrste, osobito ukoliko se radi oekoloki kljunim vrstama. Zahtjevi su rijetko tako visoki da potrauju cijelu povrinuume za konzerviranje gena. Sve projekcije buduih oekivanja koja se odnose naumske sastojine, ukazuju na postojano poveanje zahtjeva, zahvaljujui djelomice idramatinome porastu ljudske populacije. Iz te perspektive, mnogi znanstvenicizagovaraju konzerviranje gena na krajobraznoj osnovi, radije nego li na umskimstanitima. To znai da se od odreene umske povrine stvaraju prirodni rezervati, dokdrugi stavljaju teite na proizvodnju drvne zalihe, dok neki opet zauzimaju treu

poziciju, izmeu ove dvije krajnosti. Od krajobraznog pristupa oekuje se zadovoljenjeciljeva na bolji, uinkovitiji nain, no to bi se za itavo podruje moglo uiniti nekimreimom gospodarenja. Ova razmatranja odnose se najprije na umske vrste, ali bi semogli takoer dijelom primijeniti i na van umska podruja.



8/46

8

Metode ouvanja umskih resursa i vrsta umskog drvea u cilju odranjanjihove genetske raznolikosti

Ouvanje genetike raznolikosti metodom in situ podrazumijeva zatitu i ouvanjeugroenih vrsta na njihovom prirodnom stanitu. Neke populacije povezane su s

mnogim problemima, a u prvom redu sa ivotnim vijekom jedinki, antropogenim izoogenim utjecajima, oneienjem zraka, filogenetikom starou vrste i drugo.Poseban problem se pojavljuje pri prenoenju genetike strukture stare (adultne)populacije na mladu (juvenilnu) generaciju. Prenoenje se moe ostvariti prirodnim iliumjetnim pomlaivanjem.Provjera uspjenosti ouvanja genetike raznolikosti mlade populacije moe se obavitiuz pomo morfolokih biljega ili nekom od biokemijskih ili molekularnih analiza.Prirodno pomlaivanje u veini sluajeva smatra se boljim od umjetnog pomlaivanja.Prema nekim istraivaima, broj biljaka sposobnih za plodonoenje od kljunog jeznaaja. Tako je efektivna veliina populacije (Ne) vrlo vana za obnovu genetikeraznolikosti, kao i gustoa biljaka i njihov raspored. Vanost se ogleda u tome kako ne

bi dolazilo do samooplodnje i inbridinga u populaciji, to bi se moglo negativno odrazitina sljedeu generaciju.Umjetno pomlaivanje povezano je s mnogim problemima, od komplicirane proizvodnjeu rasadnicima, zbog posebnih ekolokih zahtjeva vrste, do slabo zastupljenih genetikihizvora u proizvedenom umskom reprodukcijskom materijalu. Istraivanja pokazuju dasadni materijal mnogih vrsta u veini sluajeva sadri nedovoljnu genetiku informaciju,odnosno postojanje velikog broja jedinki nastalih samooplodnjom ili inbridingom, tj.gubitkom adaptacijske sposobnosti, a to je posljedica sabiranja sjemena s malog brojasjemenskih stabala. Zato pri umjetnoj obnovi treba voditi rauna o sljedeem:

o porijeklu sjemena i sadnog materijala, odnosno umski reprodukcijski materijalne bi smio biti optereen loom genetikom strukturom, koja mora odgovarati

lokalnim populacijama izdvojenima na temelju sjemenskih regija; o odreivanju optimalnog broja biljaka u procesu obnove, kako bi se u kasnijimstadijima dobio zadovoljavajui broj biljaka koje bi predstavljale genetikustrukturu populacije;

o koritenju sjemena sabranoga sa to vie stabala ravnomjerno rasporeenih upopulaciji i to po mogunosti sjemena iz razliitih godita, kako bi se smanjilomogue tetno djelovanje inbridinga, i bolje ouvala genetika strukturapopulacije, jer se moe dogoditi da zbog nekog razloga dio stabala u godinisabiranja nije cvao ili plodonosio;

o odravanju to je mogue vee heterozigotnosti nasada te iskljuivanju bilokakvih mjera njege i radova u populaciji, to bi omoguilo prirodnoj selekciji da

eliminira to vie neprilagoenih jedinki.

Treba dati objanjenje o razlikama izmeu ouvanja vrsta (genotipova) i gena, a nakontoga razjasniti tri kljune komponente bioloke konzervacije - ciljeve, genetiki ustroj idinamiku. Pored toga je potrebno raspraviti i o identificiranju ciljanih vrsta.Ipak se tu postavlja fundamentalno pitanje treba li ouvati vrste (sa njihovimgenotipovima) ili gene? Prvo emo se osvrnuti na pitanje konzerviranja gena, kaotemeljnih nosilaca nasljednih informacija. Danas je tehniki mogue konzervirati gene u



9/46

9

obliku genoma ili cDNK biblioteke i u mnogim sluajevima ponovo ih uvesti u iveorganizme genetikom transformacijom. Ipak e se u praksi, u bliskoj budunosti,ouvanje obavljati konzerviranjem odreenih genotipova. To znai da e geni koji seuobiajeno javljaju biti ouvani, ali samo u ogranienome broju genotipova. Da li je tozadovoljavajue opravdano je pitanje, s obzirom da postoji vjerojatnost interakcije meu

genima, to moe dovesti do potekoa kod ponovljenoga stvaranja dragocjenihgenotipova. Kod meuvrsnih krianaca, sve jedinke imaju specifine genotipove koji se

meusobno razlikuju jedni od drugih. Osim identinih blizanaca, sve spolno razvijenejedinke su razliite, pa je iz tog razloga ouvanje svakog genotipa nemogue. Jednosveobuhvatno konzerviranje genotipova zahtijevalo bi jedan globalni divoski muzej svihpostojeih jedinki. Kao i u mnogim drugim sluajevima, nuno je neophodankompromis, pri emu bi se sauvao najvei mogui broj gena, kojemu bi bili pridrueniuzorci predstavnika postojeih genotipova.

Tri potporna stupa ouvanja gena

Ouvanje gena ima tri potporna stupa ci l j , geneti

ku st ruk turu, metode idinamikuouvanja. Kada se cilj jasno utvrdi, i kada je poznat genetiki ustroj, treba razviti metodu

koja e biti najprikladnija da odgovoriti ovome cilju, odnosno eljenoj vrsti.

Cil jevi ouvanja gena

Kako je naglaeno u mnogim dosadanjim istraivanjima na vrste u prirodi istodobnomoe djelovati nekoliko evolucijskih imbenika. Postoji stalna promjena frekvencijegena u populaciji, u odnosu na stanje okoline i/ili genetike kvalitete prirodnihpopulacija. Iz toga razloga, dinamiko ouvanje gena kod umskog drvea zagovarano

je u mnogo sluajeva, a neke od europskih vlada povukle su i konkretne poteze. Takosu parlamenti nekih europskih zemalja jo poetkom devedesetih godina prolog

stoljea donijeli odluke, koje bi doslovno glasile:.bioloka raznolikost i geneti

kavarijabilnost trebale bi biti zatiene... i biljnim i ivotinjskim vrstama trebalo bi stvoriti

okoli za opstanak u prirodnim uvjetima ivljenja kroz zdrave i vitalne populacije . Ovaodluka sukladna je odlukama mnogih drugih drava koje su potpisnice konvencije obioraznolikosti iz Rio de Janeira (1992), te ministarskih konferencija o zatiti uma uEuropi iz Strasbourga (1990), Helsinkija (1993), Lisabona (1998), Bea (2003), Varave(2007) i u skladu s izjavom najodgovornijega lica za ouvanje gena, Michaela Soulea:Genetiko ouvanje postoji samo iz jednoga razloga, radi promoviranja otpornosticiljanih populacijskih skupina. Srodna formulacija je, da se zatite potencijali koji su

potrebni za prilagodbu vrsta. Potencijal za prilagodbu, trebao bi biti shvaen u iremsmislu, te teiti da ukljuuje populacije koje su genetiki izvori i populacije koje slue zaoplemenjivanje. Za vrste drvea koje su ukljuene u programe oplemenjivanja znaajno

je analizirati da li je mogue kombinirati ouvanje genofonda s oplemenjivanjem, ioplemenjivanje unutar dinamike genetike konzervacije. Usporedna genetikakonzervacija i oplemenjivanje mogli bi biti shvaeni kao jedan cilj.

Drugi cilj je ouvanje sadanje genetike strukture prirodnih populacija, kako bi seosigurao potrebni materijal za potrebe u buduim studijama. Drugi razlog za ouvanjesadanje genetike strukture je da mnogi vjeruju kako je prirodna selekcija stvorila

jedinke koje su savreno adaptirane na prevladavajue uvjete okolia, iako u praksi,



10/46

10

posebice u operativnom gospodarskom umarstvu to vrlo esto i nije sluaj. Trenutnigenetiki ustroj, je samo jedan od moguih, a ipak je kratkotrajan, jer populacija vrlobrzo i esto mijenja strukturu. Osim u sluajevima kada trenutni genetiki sastav trebabiti temelj za budue populacije, on ne bi trebao biti cilj ouvanje gena, nego tek poetnimaterijal za dinamiku genetiku konzervaciju.

Odreeni broj znanstvenika zalae se i za ouvanje i nepoznate genetike varijabilnosti.Razlog za ovo lei i u oekivanje da e se na taj nain mogu otkriti i odreeni genetskimaterijal koji moe biti od velike koristi za kasniji razvoj ljudskog roda.Genetika uestalost koja formira donju granicu ouvanja takoer je vrlo esto bilapredmet polemika. Neki umarski genetiari tvrdili su da je konzerviranje gena potrebnoplanirati na takav nain da su obavezno ukljueni rijetki aleli u genetike resurse. Ostalismatraju da su oni ogranienog znaenja ili bez znaenja za genetiko ouvanje. Ipak

je oigledno iz mnogih istraivanja da aleli niske uestalosti ne doprinose stvaranjudodatne varijabilnosti, oni ne djeluju na ouvanje potencijala za prilagodbu i imaju samoogranienu vrijednost u genetikoj konzervaciji. To se moe obasniti i da se rijetki,recesivni aleli, uglavnom javljaju kod heterozigota i njihova se uestalost ne moe

poveati prirodnom selekcijom. Zbog toga se oekuje da e prirodne populacije imativeliki broj recesivnih alela male uestalosti, koje samo dovode do smanjenja vitalnostirecesivnih homozigota. Ovo je sluaj kod amerike zelene duglazije (Pseudotsugamenziesii), te obine jele (Abies alba) i smreke (Picea abies) za koje su obraeni veomaopseni eksperimentalni materijali. Najuestaliji razlog za nisku uestalost rijetkih alela

je da oni ne doprinose otpornosti jedinki koje sadre ove alele. Drugi rijetki aleli suvjerojatno rezultat skoranjih mutacija.Jedan od ciljeva je ouvanje populacija koje su ugroene, direktno ili posredno, ljudskimdjelovanjem, a to je vrlo izraeno i u naem dijelu rasprostranjenja umskih vrstadrvea. Vrstama drvea, koje danas imaju reduciranu rasprostranjenost na malom brojuplaninskih vrhova, ozbiljno prijeti mogunost nestanka zbog klimatskih promjena, a

nastala bi kao rezultat povienja temperature. Kod takve promjene, ne postojimogunost za vrstu da migrira na veu nadmorsku visinu. Npr. Panieva omorika(Picea omorika), ija su stanita u planinama istone Bosne, kao i munika (Pinusheldreichii) u njezinim junim dijelovima ili dalmatinski crni bor (Pinus nigra ssp.dalmatica) u Hrvatskoj, primjeri su vrsta koje bi mogle biti time pogoene, ukoliko doedo znaajnoga globalnog zagrijavanja. U tom smislu, razmatrat e se trokovi ouvanjagenetikoga izvora tih vrsta. Kod vrsta ritskih uma, kao to je crna topola (Populusnigra), posebice u industrijaliziranim podrujima, izgradnjom raznih infrastukturnihobjekata du tokova naih rijeka njihove obale su stabilizirane, te je dolo dougroavanja njihove normalne dinamike, a fragmentirane populacije nastale su kao

jedan od rezultata tih aktivnosti.

Ciljevi ouvanja razmatrani do sada ti

u se pojedina

nih vrsta, odnosno ciljanih vrstakroz genetiko konzerviranje. Kod veine vrsta umskog drvea, njihovo postojanje

ovisi o drugim vrstama i u tom smislu, drvee se smatra ekolokim vrstama odkljunoga znaaja. Pod pridruenim vrstama podrazumijevaju se vrste iji opstanakovisi o drugim vrstama. Postoje mnogi prijelazni sluajevi poto su vrste uvijek ovisne odrugim vrstama do odreenoga stupnja. Oigledno je da je umsko drvee, s obziromna starost i veliinu rasprostranjenja, od osobitog znaaja za mnoge druge vrste.



11/46

11

Konani cilj genetikoga ouvanja je i ukljuivanje konzerviranja vrsta povezanih sciljanim vrstama.

Genetika struktu ra i strategi ja ouvanja

Strategija genetikog ouvanja ovisi od genetike strukture vrste o kojoj se radi.Poznavanje genetike strukture nezamjenjivo je za zadovoljavajuu genetikukonzervaciju.Nikada nee biti osigurano dovoljno sredstava za studije genetike strukture svih vrsta,tako da e studije biti ograniene na nekoliko komercijalno znaajnih vrsta. Oekuje seda genetiki ustroj varira prema distribuciji, prenosnicima peludi i stadiju unutarekosustava. Iz takvih spoznaja, pretpostavke o populacijskim strukturama su jedinosredstva za predvianje struktura kod mnogih vrsta, kroz koritenje analogija.

Metode ouvanja gena

Tradicionalno, razlikuju se dvije glavne metode konzerviranja gena, in situ i ex situ,statika i dinamika. In situ znai zatitu i ouvanje ugroenih vrsta na njihovuprirodnom stanitu, na mjestu, i veina umara genetiara shvaa taj pojam kaokonzerviranje prirodno obnovljenih sastojina u razliitim tipovima uma. Ex situ znai dase ouvanje gena provodi odravanjem jedinki ili genetskog materijala izvan njezinaprirodnog stanita. Obino su to arhivi, sjemenske plantae, testovi provenijencija ipolusrodnika, pohranjivanje sjemenki i peludi u bankama, uzgoj u kulturi tkiva i sl. Ovametoda upotpunjuje nastojanja da se ugroena vrsta odri u prirodnom stanitu. Postojistanovita konfuzija oko ovoga koncepta, budui da mnogi genetiari koji se baveouvanjem poljoprivrednih kultura, koncept in situ interpretiraju na drugi nain. Onismatraju da se poljoprivredne kulture razvijaju in situ, dok su ex situ za njih limitirane

banke sjemena, peludi i kulture tkiva.Zahvaljujui ovome nesuglasju koncepata, bilo bi bolje klasificirati metode premafunkciji populacija iz razliitih genetikih izvora. Ipak, termini in situ i ex situ toliko suuvrijeeni da nova, neusuglaena terminologija nikako ne bi mogla nadvladati koritenjeovih termina.Osnovni oblici ouvanja genofonda metodom in situ mogu biti:

a. trajno zatieni genski rezervati;b. nacionalni parkovi;c. parkovi prirode;d. prirodni rezervati;e. zatieni pejzai;

f. ume posebne namjene:1. vodozatitne zone;2. vjetrobrani pojasevi;3. antierozijska podruja;

g. grupe starih stabala ili pojedinana stabla od nacionalnog interesa;h. sjemenske sastojine, regije ili zone;i. plus i elitna stabla.



12/46

12

U toku razvoja programa oplemenjivanja razvile su se razliite metode ex situ ouvanjagenofonda vrsta drvea. Sve one imaju za cilj konzervaciju komponenata genetikeraznolikosti izvan njihovog prirodnog stanita metodom ex situ, to se moe ostvariti navie naina:

a. arboretumib. klonski arhivic. testovi provenijencijad. testovi potomstavae. sjemenske plantae

1. klonske2. generativne

Prije pristupanja analizi razliitih metoda znaajno je naglasiti da e ouvanje gena

uvijek biti financijski ogranieno, stoga je zna

ajno razviti metode koje uklju

uju to jemogue vie ciljeva. Znaajno je dati prvenstvo odreenim vrstama, a vrste kojima je

dana prednost nazivaju se ciljane vrste. Kada se ciljane vrste jednom identificiraju, tektada se moe pristupiti odgovarajuoj metodi ouvanja njihovih gena.

Metode ouvanja genetske raznolikosti umskog drvea

Metoda in si tu

In situ konzervacija gena znai ouvanje populacija umskog drvea u njihovimprirodnim stanitima sa njihovim biljnim zajednicama, ivotinjama i mikroorganizmima smogunou njihovog nastavka evolucije na tim stanitima. Ova metoda omoguava dase cijeli ekosustavi odre ukoliko su podruja ukljuena u ouvanje dovoljno velika. Insitu konzervacija gena moe se koordinirati i ukljuivanjem potencijalnih stanita zaekoloke rezervate, nacionalne i regionalne parkove, utoita ivota u divljini i sl. Nekisu autori posebno naglaavali i prednost odravanja odreenih kompleksa gena koji sunastali kao rezultat kroz dugo razdoblje prirodne selekcije na odreenim stanitima. Utom sluaju moemo imati jedinstvenu kombinaciju svojstava i adaptacijsku otpornostna autohtone kukce i bolesti.In situ je moda jedina raspoloiva metoda za vrste koje se ne kultiviraju i za koje nepostoji dovoljno znanja o zahtjevima za uvanjem sjemena, njihovoj rasadnikojproizvodnji i osnivanju umjetnih nasada. U ovu kategoriju moemo svrstati mnogerijetke i endemske vrste umskog drvea i grmlja.Glavna prednost ove metode je kompatibilnost sa gospodarenjem umama. Populacijedrvea koje su selekcionirane i onda prirodno obnovljene ili poumljene u velikom broju,a kod kojih je podrijetlo sjemena iz lokalnih populacija, vjerojatno e odrati svojuraznolikost. Sjemenske sastojine, regije i zone takoer osiguravaju da ne doe dogubitka i eventualnog preseljenja autohtonih vrsta. Meutim, sve aktivnosti ugospodarenju umom trebaju biti paljivo pripremljene. Nemarno i pretjeranoiskoritavanje uma, kao to je sjea najkvalitetnijih stabala, iste sjee na velikim



13/46

13

povrinama bez pruanja mogunosti za prirodnu obnovu ili sadnja biljaka podrijetlom iznekontroliranih sjemenskih sastojina, regija i zona ne bi smjela biti dozvoljena. Na sliciXX prikazana je populacija u kojoj se provode sve uzgajivake mjere u sklopugospodarenja umom, dobivena je prirodnom obnovom i dobro se uklapa u metodu insitu konzervacije gena.

Ciljane vrste drvea, odnosno one koje imaju visok prioritet u programima gospodarenjaumom i uzgajanja umom, zasluuju posebnu panju. Moe se oekivati da e se

selekcionirani genotipovi reproducirani kroz reprodukcijski materijal razlikovati oddivljih ishodinih populacija nakon jedne ili dvije generacije od provedene selekcije.Zbog toga se rade uzgojni zahvati, uz odravanje mree sjemenskih sastojina, regija izona za sjemensku proizvodnju ili za prirodnu obnovu kako bi se ouvale prirodnepopulacije u svrhu budueg oplemenjivanja umskog drvea. Openito in situ i ex situmetode konzervacije gena treba koordinirati sa programima oplemenjivanja.Kada se planira aktivnost za in situ konzervaciju gena, poeljno je da se pridravamonekih naela: (1) ostaviti dio populacija u podrujima u kojima je znatno izmjenjenostanite njihovim koritenjem; (2) sauvati neke populacije u sreditu rasprostranjenosti

gdje se oekuje najve

a geneti

ka raznolikost; (3) sa

uvati najmanje jednu velikupopulaciju u svakoj ekolokoj nii; (4) ouvati marginalne i rubne populacije, ak iako su

povrinom male, a posebno ukoliko postoji opasnost njihova nestanka. U tom bi sluajutrebalo uraditi odgovarajui popis objekata kako bi se to sve moglo oblikovati (kao npr.registar sjemenskih objekata i zatienih podruja).Kao to je ranije navedeno, iako in situ konzervacija gena moda jeste najjednostavnijai najjeftinija metoda, nije uvijek najbolja metoda za dugorono osiguranje nastavkaevolucije vrste. Stoga ex situ metode mogu predstavljati posebno korisnu metodutijekom brzih klimatskih promjena kojima smo izloeni.

Metoda ex situ

Metoda ex situ konzervacije gena ukljuuje uvanje sjemena, peludi, biljaka ugenerativnim i klonskim arhivima, u kulturama biljnog tkiva, umskog drvea ubotanikom vrtu, sjemenskim plantaama, u testovima provenijencija i polusrodnika, teu mnogim drugim nasadima.Mnoge nedavno razvijene tehnologije imaju moguu primjenu za ouvanje umskogdrvea metodom ex situ. Konzervacija pomou dubinskog zamrzavanja(krioprezervacija - uvanje u tekuem duiku na -196 C), sada se testira i koristi kodmnogih vrsta drvea. Jedna dodatna tehnika ukljuuje pohranjivanje germplazme.Takoer je razvijena tehnologija koja e osigurati pohranjivanje DNA sekvenci koje suosnovni vid germplazme u genomskim bibliotekama, a moi e se prebacivati iz jednevrste u drugu. Tehnologije klonskog (vegetativnog) razmnoavanja u umarstvu takoersu vane, a posebno za vrste ije sjeme ima kratak vijek uvanja kao to su vrste izrodova Quercus, Acer, Aesculus, kao i kod mnogih drugih vrsta.Ex situ ouvanje moe imati posebnu ulogu kod autohtonih vrsta koje su u opasnosti odindustrijskog zagaenja ili klimatskih promjena. Prenoenje i izmjetanje genetskogmaterijala u sigurnija podruja sa pogodnom klimom moe biti jedino odrivo rjeenje.Tako je prilikom odumiranja obine jele u sredinjoj Europi ona izmjetena na podrujepanjolskih Pirineja. Takoer i aktivnosti na ouvanju europske crne i bijele topole



14/46

14

rezultirale su podizanjem vie klonskih arhiva u Europi (sl. 2). Pokusi provenijencijatakoer pruaju veliku priliku za ex situ konzervaciju gena, a posebno ukoliko seuzimaju uzorci sa velikog broja stabala iz pojedine provenijencije i kada je osnovan veibroj pokusa.Trea metoda koja se zasniva na radikalno drugaijoj perspektivi zagovara aktivniji vid

koritenja i ouvanja genofonda kroz Metodu viestrukog populacijskog oplemenjivanja(MVPO) koju zagovara Eriksson i suradnici, a o kojoj e se posebno raspraviti u daljnjim

poglavljima.

Slika 2. Klonski arhiv topola i vrba



15/46

15

Veliine uzorka za ex si tuouvanje

Procjena veliine uzroka za ex situ ouvanje gena posebno je vana i obino imamodva pristupa kako doi do njezine odgovarajue veliine.Ispitano je nekoliko metoda koje su koritene u prolosti, a posebno one koje su

primjenjivane u poljoprivredi. Grupa istraivaa na ovom problemu razmotrila je iobjasnila uzimanje uzoraka na nain kojim e se ouvati najmanje 95 % genetike

varijabilnosti. Rezultati su pokazali da zbog ukupne efikasnosti, openito je bolje uzimatiuzorke sa vie lokaliteta i sa manjeg broja biljaka po lokalitetu nego li obratno.Zakljueno je da u veini sluajeva veliina uzorka ne treba prelaziti 50 biljaka polokalitetu ili populaciji. Naravno, struktura populacije i zemljopisno rasprostranjenje vrstetreba biti razmotrena prije nego se planira prikupljanje. Nakon ispitivanja nekolikostrategija uzorkovanja, zakljueno je da ouvanje samo 10 % od prvobitne populacijepredstavlja ve dostian cilj.Drugi pristup zasniva se na pogledu da treba ouvati to je mogue vie alelomorfnihgena. Rijetke alelomorfe koji su neutralni, u pogledu prirodne selekcije u nekim

okruenjima, imaju vrlo vjerojatno vanu adaptivnu vrijednost. Zbog toga je u mnogimistraivanjima mnogo panje bilo usmjereno na rijetke alelomorfe.Kako je Namkoong procijenio da kod etinjaa moe biti 10 000 do 50 000 lokusa, tada

je zakljueno da bilo koji uzorak odreene populacije moe posluiti da se predvide iodreeni geni na nekom lokusu. Zbog toga cilj treba biti da ograniava ovaj gubitak naprihvatljivu razinu. Gregorius pak daje vrlo openito matematiko rjeenje problemagubitka alelomorfnih gena prilikom uzorkovanja diploidnih genotipova.Tako se razvila i sljedea metoda za procjenu potrebne veliine uzorka, a kako bi seminimalizirali gubici rijetkih alelomorfa kod diploidnih organizama. Pretpostavimo dadiploidna zigota (sjeme ili biljka) bude izuzeta sluajnim uzorkom iz populacije. Nakromosomima postoji jedan posebni lokus sa alelomorfnim genom i frekvencijom q.Ukoliko biljka nije autohtona, mogunost da ova sluajna zigota ne sadri alelomorf

jeste (1 - q)2. Za uzorak tkod biljaka, Pr(gubitak) = (1 - q)2.Minimalni broj stabala u sluajnom uzorku potreban za smanjenje Pr (gubitka) naeljenu razinu dat je u jednadbi:

ln [Pr(gubitak)]2 ln [1 - q]

to je nia frekvencija alelomorfa koji se pokuava konzervirati, to je tvee. Koristeiovaj odnos, pripremljene su tablice potrebnih veliina uzoraka. Na primjer, za 100lokusa sa etiri alelomorfa po lokusu, sa frekvencijom od 0.005 po svakom lokusu iprosjenim gubitkom od jednog alelomorfa po lokusu, potrebno je 1196 stabala.

Druga grupa autora razvila je slinu jednadbu koja je laka za izraun. Oni su postavilisljedee pretpostavke:

1. genotipovi su homozigotni (to dovodi do dvostruko veih uzoraka od onihukoliko se koriste odnosi prema Hardy-Weinbergovom zakonu);

2. pojedinani lokusi genotipova su neovisno distribuirani;



16/46

16

3. frekvencija alelomorfa koji su vani za adaptabilnost jednaka je ili vea od qna svim lokusima.

Veliina uzorka (N) koja je potrebna da bi se minimalizirao gubitak je prema tome:

N= log (1 - [1 - V)1/M) / log (1 - q)

gdje je

1 - V = vjerojatnost da je u uzorku N veliine svaki alelomorf sa frekvencijomveom od q predstavljen barem jednom;M = suma rijetkih alelomorfa na svim lokusima;q = frekvencija rijetkih alelomorfa koji su od adaptacijskog znaaja.

Koristei ovu jednadbu, napravljena je tablica minimalnih veliina uzorka za specifinebrojeve lokusa i frekvencije gena. Npr. 500 lokusa sa rijetkim alelomorfom u svakom

lokusu (M = 1000) i frekvencijom od > 0,005, za uzorak je potrebno uzeti 2296 stabala.Ukoliko se koriste odnosi prema Hardy-Weinbergovom zakonu, potrebno je samo polaod navedenog broja. Ukoliko se eli sauvati sjeme, treba razmotriti i gubitak ivotnesposobnosti sjemena, do koje dolazi s vremenom (tijekom prirodne selekcije). Slinotome, preivljavanje se takoer mora uzeti u obzir ukoliko se osnivaju terenski pokusi.U obje studije autori se slau u tome da efektivna veliina populacije od 1000 do 60 000stabala pokriva veliki raspon oekivanih alelomorfnih gubitaka. Takoer je navedeno dasu pojedinane sjemenske plantae sa oko 30 klonova, koji nisu povezani s nekomveom prirodnom populacijom, vrlo neadekvatno sredstvo za sprjeavanje gubitkarijetkih alelomorfa.Ovi izrauni su zanimljivi, ali ih je teko direktno povezati sa adaptacijom. Postoji vrlomalo preciznih informacija o rijetkim alelomorfima koji kontroliraju adaptaciju kodumskog drvea. Naalost, frekvencije genskih alelomorfa kod umskog drvea, koji sunedavno procijenjeni na temelju rezultata dobivenih primjenom izoenzima, obino se nezasnivaju na lokusima koji kontroliraju adaptaciju.

Veliina uzorka za ex si tuouvanje

Genetska varijabilnost rezultat je razliitosti u genetskim sekvencama, u odnosu narazlike koje su uvjetovane okoliem. Genetska varijabilnost vrste ukljuujemeupopulacijsku i unutarpopulacijsku varijabilnost, a moe se karakterizirati u dvatipa: neutralna i adaptivna. Neutralna varijabilnost rezultat je razlika izmeu genotipova

koji ne djeluju na sposobnost preivljenja ili reprodukcije, dok adaptivna varijabilnostpredstavlja one razlike koje utjeu na ivotnu sposobnost organizma ili populacije.Prirodna selekcija uklanja najmanje prilagoene genotipove na stanitu i na taj nainformira princip lokalno je najbolje. Konzervacijski genetiari openito tee odratistrukturu ovih evolucijskih linija budui da oni odraavaju povijesnu biogeografiju vrste,to se takoer koristi u definiranju evolucijski znaajnih jedinica (konzervacijskih

jedinica). Da bi neka prirodna populacija odgovarala kao ivotno pogodna mora imatisposobnost odgovora na promjene okolia, kompeticije sa drugim vrstama, te



17/46

17

sposobnost reprodukcije. Za potrebe ouvanja genofonda vrsta umskog drveapotrebno je zatititi postojei genetski varijabilitet, njegovu adaptabilnost za proceseprirodne evolucije i za oplemenjivanje, te unaprijediti saznanja i identificiranjetolerantnih jedinki na pojedine bolesti i tetnike, uz izbjegavanje smanjenja veliinegenetskih resursa ugroenih vrsta.

Zatita metodom ex situ predstavlja ouvanje vrsta umskog drvea izvan njihovihprirodnih stanita. Ova metoda se primjenjuje paralelno sa metodom in situ, a naroitose koristi kod vrsta kod kojih je onemoguena ili je pak nemogua konzervacija dijelovaili cijelih populacija. U tu svrhu potrebno je osnivanje ex situ eksperimentalnih ploha,to ukljuuje istraivanja u pokusima provenijencija, testovima potomstava i klonskimtestovima. Ovom metodom, ouvanje genetskog diverziteta pojedine vrste mogue jesauvati osnivanjem kolekcija kao to su: testovi provenijencija i polusrodnika, klonskiarhivi, klonske sjemenske plantae, banke sjemena, peludi i biljnog tkiva.Procjena veliine uzroka za ex situ ouvanje gena posebno je vana i obino imamo viepristupa kako doi do njezine odgovarajue veliine. Do sada je ispitano nekolikometoda koje su koritene u prolosti, a pojedini autori su razmotrili i objasnili uzimanjeuzoraka na nain kojim e se ouvati najmanje 95 % genetike varijabilnosti. Rezultatisu pokazali da je zbog ukupne efikasnosti, openito bolje uzimati uzorke sa vielokaliteta i sa manjeg broja biljaka po lokalitetu nego li obratno. Zakljueno je da uveini sluajeva veliina uzorka ne treba prelaziti 50 biljaka po lokalitetu ili populaciji(slika 3). Naravno, struktura populacije i zemljopisno rasprostranjenje vrste treba bitirazmotrena prije nego se planira prikupljanje. Dobro je poznata formula 1 [1/(2Ne)] 100 koja predstavlja odnos izmeu veliine populacije i postotka ouvane aditivnegenetske varijabilnosti (heterozigotnosti) (Lande i Barrowclough 1987). Efektivnaveliina populacije (Ne) predstavlja veliinu uzorka ili broj stabala u uzorku za kojeprocjenjujemo da nisu u srodstvu. Ovaj tip adaptivne (aditivne) genetske varijabilnosti

predstavlja najznaajniju varijabilnost za oplemenjivanje i za evolucijsko adaptacijskasvojstva.



18/46

18

Slika 3. Odnos izmeu veliine populacije i postotka ouvane aditivne genetskevarijabilnosti (heterozigotnosti)

Drugi pristup zasniva se na pogledu da treba ouvati to je mogue viealelomorfnih gena. Rijetki alelomorfi koji su neutralni, u pogledu prirodne selekcije unekim okruenjima, imaju vrlo vjerojatno vanu adaptivnu vrijednost. Zbog toga je umnogim istraivanjima mnogo panje bilo usmjereno na rijetke alelomorfe. Izrauni zarijetke alelomorfe su zanimljivi, ali ih je teko direktno povezati sa adaptacijom. Postojivrlo malo preciznih informacija o rijetkim alelomorfima koji kontroliraju adaptaciju kodumskog drvea. Naalost, frekvencije genskih alelomorfa kod umskog drvea, koji sunedavno procijenjeni na temelju rezultata dobivenih primjenom izoenzima i nekihmolekularnih biljega, obino se ne zasnivaju na lokusima koji kontroliraju adaptaciju.



19/46

19

Slika 4. Pokus provenijencija hrasta lunjaka (Q. robur)

Ouvanje i uzgajanje uma

Testovi provenijencija su vrlo esto prva aktivnost u istraivanju i uzgoju odreene vrsteumskog drvea, a kao takvi ti su testovi esto od velikog interesa za ouvanje gena(Slika ). Jedan razlog je to to se testovi provenijencija mogu koristiti za izuavanjestrukture populacije, a to je osnovno znanje u planiranju uzorkovanja kod provoenjaefikasnih in situ i ex situ mjera ouvanja. Testovi provenijencija, posebno ako sudugorono planirani, predstavljaju glavni pristup za odreivanje adaptivne genetikevarijabilnosti. Istraivanja koje se provode uz pomo DNK i izoenzimskih biljega, kao ikratkoroni testovi ne mogu otkriti otpornost na kukce, bolesti i izloenost ukupnomstresu u okoliu.Osnovani testovi mogu se koristiti u predvianju efekata oekivanih klimatskihpromjena. Provenijencije koje se izmjeste na drugo podruje pozitivno e odgovoriti na

vilju temperaturu, ali krai fotoperiod na pokusnoj povrini, temeljem odreenihogranienja pojedinih svojstava. Testovi sa zelenom duglazijom pokazuju da ujugoistonom dijelu Europe (npr. Hrvatska, BiH) ona pokazuje bolji rast nego utestovima na sjeveru Europe. Slina zapaanja zabiljeena su i u nizu eksperimenatasa drugim vrstama u Europi.Predviene klimatske promjene jo uvijek su kontroverzne i postoji veliki stupanjnesigurnosti to nas oekuje u bliskoj budunosti, iako postoje odreeni trendovi kojiukazuju na pravce u kojima e se to kretati. U ovoj situaciji najbolje je koristiti i testirati



20/46

20

razliite vrste i provenijencije na velikom broju lokacija u nekoliko klimatskih podruja.Ista nesigurnost takoer obeshrabruje uzgajivae uma, ija je aktivnost usmjerena nausko definirana obiljeja sa specifinim lokacijama, uporabom reprodukcijskogmaterijala iz mnogo malih sjemenskih sastojina i zona. Ipak se tu openito moe rei da

je dobra genetika raznolikost najbolja zatita protiv svih nesigurnosti koje

karakteriziraju jedan okoli.

Ciljane vrste

Postoji nekoliko opcija za odabir vrsta kao ciljanih vrsta: znanstveni razlozi, ugroenost,karizmai gospodarski razlozi.to se tie znanstvenih razloga, postoji elja za primjenu odabira vrsta koji bi obuhvatiorazliite kombinacije ekolokih svojstava, kao to su rasprostranjenost, irenje peludi,rasprivanje sjemena i njihov stadij u ekosustavu.Ukoliko su odabrane na ovaj nain, mogue je da e vrste, koje se smatraju ekoloki

kljunim vrstama, biti grupirane kao ciljane vrste. Da li neka vrsta ima bliske srodnike,drugo je pitanje znanstvenog karaktera, na koje treba staviti teite za tu ciljanu vrstu.

Neki znanstvenici smatraju da vrste bez bliskih srodnika ne bi trebale niti biti birane kaociljane vrste, s obzirom da se stjee dojam njihove evolucijske smrti. Ukoliko su ciljanevrste selekcionirane meu vrstama koje su pokazale skoranju specijaciju, sredstva seusmjeravaju na vrste koje su s monim potencijalom za nastavak evolucije. Drugagrupa znanstvenika tvrdi suprotno, da su i vrste bez bliskih srodnika po svoj prilicigenetiki jedinstvene i zasluuju biti klasificirane kao ciljane vrste.Potonji tip vrsta, od kojih su mnoge endemine, tj.javljaju se samo na ogranienimpodrujima i ponekad su ugroene, a nerijetko se ukljuuju i u procese ouvanja iprirodno je da je ovo sluaj iz praktinih razloga. Analiza potencijala za prilagodbu tihvrsta treba biti napravljena prije nego se poduzmu bilo koji koraci za velika ulaganja unjihovoj konzervaciji.Odabir karizmatinih vrsta moe se doimati i kao nepravilan nain za koritenjeogranienih sredstava za samo jednu vrstu.Suoeni smo s iskoritavanjem prirodnih resursa od strane ljudske populacije, kakvaranije nije zabiljeena, a potrebe za drvetom i drvnim preraevinama za razliitunamjenu biti e dramatino poveane. Takoer, poveanje ljudske populacije doprinosipogoranoj situaciji sa zagaivaima i klimatskim promjenama. Poboljanje uvjetaivota, kao i put pribliavanja ekonomskoj jednakosti sa drugim zemljama, a jedan odnaina da se postigne ovaj cilj je koritenje umskih resursa koji su sposobni da seobnavljaju. Inae potranja za drvetom vjerojatno e se dramatino poveavati dosredine 21. stoljea, pa tako FAO predvia da e porast iznositi oko 5 % godinje.Jednako tako, odmjeravanje gospodarskih i ekolokih razloga, biti e dobra polaznatoka za selekciju ciljanih vrsta, no ipak e se za svaki pojedinani sluaj morati uzeti uobzir razliiti razlozi. Od velikog je znaenja da su metode genetikog ouvanja, koje sesugeriraju, dorasle za buduim zahtjevima za drvom, a ukoliko to nije mogue,populacije sa autohtonim genetikim resursima mogu biti drastino smanjenje.



21/46

21

Kl imatske p rom jene i ulog a klonskih s jemenskih plantaa u ouvanju genofonda

Klima predstavlja vrlo sloen sustav i povezana je kroz vie interakcija izmeupojedinih komponenata (atmosfera, hidrosfera, biosfera i dr.). Danas postoje brojnidokazi da je ovjek kljuni imbenik suvremenim promjenama klime i one e znatno

izmijeniti postojee okoline prilike na koje je umsko drve

e u Europi adaptirano, atakoere ih izloiti novim tetnicima i bolestima. Predvianja ukazuju da bi klimatske

promjene u Europi mogle poveati prosjenu temperaturu za 2 do 4 C u slijedeih 50godina, te uzrokovati znaajne promjene u regionalnim i godinjim vrijednostimakoliina padalina. Novi uvjeti stvoriti e dodatne izazove u gospodarenju umama saposljedicama utjecaja na ekonomsku i socijalnu korist koje direktno proistiu iz ume,kao i iz bioloke raznolikosti umskih ekosustava. Nije uobiajeno da se europske vrsteumskog drvea suoavaju sa svojim nestajanjem na razini vrsta, no svakako nekelokalne populacije na putu su nestanka zbog utjecaja klimatskih promjena, prvenstvenoone populacije na rubovima suljih podruja rasprostranjenja. umsko drveepredstavlja vrlo divergentne organizme kojima je do dananjeg dana predstojao

prolazak kroz nekoliko klimatskih promjena tijekom njihove evolucije, dok dosadanjirezultati ukazuju da bi se veina vrsta mogla prilagoditi novim klimatskim promjenama.Nekoliko bitnih toaka identificirani su kao kljuni elementi ouvanja genetskih resursaeuropskih vrsta umskog drvea s obzirom na klimatske promjene (Koskela i dr. 2007).Genetska raznolikost ima odluujuu ulogu u odranju umskih ekosustava i toprvenstveno u ouvanju varijabilnosti unutar pojedinih vrsta u vidu konzervacijskih

jedinica, naroito na marginama rasprostranjenja vrste ili kod vrsta s prekinutimarealom, a znaajnije su ugroene klimatskim promjenama, to moe promijenitikompeticiju izmeu umskih vrsta i drugih biljnih vrsta, te tetnika s nepovoljnimdjelovanjem na ciljanu vrstu.Navesti emo primjer hrasta lunjaka (Quercus robur) i mogunosti novih migracijavrsta uslijed utjecaja klimatskih promjena. Filogeografska struktura hrastova je relativnodobro poznata u Europi i u pravilu razlike rastu s zemljopisnom udaljenou (sl. 5). Uzpretpostavku da je svaka populacija najbolje prilagoena lokalnim staninim uvjetima,utjecaj ovjeka i klimatskih promjena moe znaajno naruiti genetsku strukturu istabilnost postojeih ekosustava hrasta lunjaka.Opsenim istraivanjima genomakloroplasta hrastova, koji se nasljeuje putem enske linije (putem sjemena), utvreno

je postojanje 26 razliitih haplotipova, kao i njihova zemljopisna distribucija u Europi.Mora se naglasiti da je sadanja struktura populacija hrastova rezultat postglacijalnerekolonizacije iz junih krajeva Europe (Dumolin-Lapegue i dr. 1997, Petit i dr. 1997).Sve europske populacije potjeu iz tri glavna glacijalna pribjeita: 1) Balkanskipoluotok (haplotipovi grupe A); 2) Iberijski poluotok (grupa B); i 3) Apeninski poluotok(grupa C), pri emu je Balkanski nedostatno istraen. Pojedini haplotipovi prevladavajuu odreenim podrujima, a to je posljedica migracija vrste iz razliitih smjerova, dakle izpodruja u kojima su prevladavali razliiti genotipovi. Putevi postglacijalne kolonizacijesu se meusobno kriali, to za posljedicu ima mozainost populacija. Takoer nekihaplotipovi su se vie irili, dok su drugi ostali ogranieni na prvotna podruja, veinomna jugu kontinenta. U Hrvatskoj treba oekivati prisustvo haplotiva grupe A (4, 5, 7) igrupe C (haplotip 2). U prethodnim istraivanjima (Dumolin-Lapegue i dr. 1997, Bordcsi dr. 2002, Petit i dr. 2002). analizirano je i nekoliko hrvatskih populacija. Haplotip 2



22/46

22

naen je sjeverozapadnoj Hrvatskoj, haplotip 7 u sredinjoj, te haplotip 5 u Slavoniji.Putevi postglacijalne kolonizacije na podruju Hrvatske su se meusobno kriali, aprisutni su haplotipovi balkanskog i apeninskog pribjeita, no jasno je da sekolonizacija openito u veoj mjeri deavala iz bliih sklonita. Pretpostavljamo da je nataj nain sauvan i znaajniji genetski heterogenitet u hrvatskim populacijama u odnosu

na druge europske provenijencije u kojima prevladavaju haplotipovi iz jednogpribjeita. Iako je jezgrina DNA manje ouvana od kloroplastne u vremenskoj skali,analiza cpDNA moe biti vaan pokazatelj u ouvanju populacija naih populacijahrasta lunjaka, koritenjem umskog reprodukcijskog materijala prilagoenog lokalnimuvjetima u cilju ouvanja njegove prepoznatljive kvalitete. Sadanje populacije hrastova,koje potjeu iz istog pribjeita (refugija) ledenog doba, a danas rastu na razliitimekolokim stanitima, iskazuju jaku fenotipsku diferencijaciju za svojstva ivotnesposobnosti (fitnes), ali nije utvrena diferencijacija za neutralne markere.Populacije umskog drvea mogu migrirati prirodno putem irenja sjemenom u viepovoljnije klimate u trenucima stresa, ali to je vrlo spor proces. Paljivim i dobroplaniranim prijenosom umskog reprodukcijskog materijala, veinom sjemena, moe se

pripomoi migraciji umskog drve

a, ali zato je potrebno razviti pan-europsku strategiju idetaljnija uputstva za njegovu primjenu. Za umovlasnike poveanje koritenja

genetske raznolikosti kod umskog drvea osiguravati e prihvatljiv rizik kod strategijepoveanja fleksibilnosti u gospodarenju umama, te im ujedno osiguravati buduusocijalnu ulogu potrebe za dobrima pridobivenima od uma. Svaka pojedina zemljamorala bi ojaati napore u ouvanju umskih genetskih resursa kao dijela odrivoggospodarenja umama (sl. 6).

Slika 5. Postglacijalno irenje pojedinih grupa kod hrasta lunjaka (Quercus robur) injegova filogeografska struktura



23/46

23

U znanstvenim krugovima ve dulje se vodi rasprava kako e dugovjeni organizmi kaoto je umsko drvee odoljeti rapidnom utjecaju klimatskih promjena. Na primjer,ekoloka nia kao osnovni model koji se koristi u predvianju budue rasprostranjenostivrste, baziran je na ouvanju bioklimatskog okruenja vrste, ignorirajui kapacitet same

populacije da modificira svoju ekoloku niu. Suprostavljaju se rezultati dobivenipopulacijskom genetikom s rezultatima provedenih istraivanja iz testova provenijencija.Mogu se navesti tri sabrane grupe rezultata iz tri izvora podataka koji argumentiranopredviaju da bi se umsko drvee moglo nositi sa klimatskim promjenama. Prvi izvorpodataka ukazuje da je transfer provenijencija na velike udaljenosti rezultirao, u dostasluajeva, u vrlo rapidnoj diferencijaciji populacija (pa ak i kod egzotinih vrsta). Drugugrupu ine rezultati dobiveni kroz 50 godina istraivanja testova provenijencija kojiukazuju da su populacije pretrpjele temeljitu genetsku diferencijaciju kao rezultatprirodne selekcije. Trea grupa podataka okrenuta je predvianjima i na teoretskesimulacije. Ekoloki i genetiki mehanizmi potiu evolucijske promjene, a opisani su naindividualnoj, populacijskoj razini i na razini pojedine vrste. Od znaaja su mehanizmi na

individualnoj razini (kao to su plastinost, heterozigotnost, promjene u ekspresiji gena)i to kao reakcija umskog drvea unutar samo jedne generacije. Na primjer, kod

hrastova je utvreno da lokus za kvantitativna svojstva (QTL) otkriven za adaptivnasvojstva, u uvjetima koji oponaaju klimatske promjene, s razliitim genima moerazliito djelovati pri izmijenjenim uvjetima koliine CO2.

Slika 6. Areal rasprostranjenja hrasta lunjaka (Quercusrobur)

Nestanak vrsta je bio prisutan ve kod poetka povezivanja zemljine orbite i klime (prviMilankoviev ciklus), a broj vrsta se nije smanjio od tada, usprkos akumulaciji sa vie od15 ciklusa meuledenih perioda tijekom kojih su vrste bile suprostavljene drastinimklimatskim promjenama. Lokalna adaptacija populacija je vrsto prihvatljiva izdosadanjih rezultata dobivenih kroz testove provenijencija na razliitim stanitima, u



24/46

24

kojim su one kroz reakcijsku normu pokazale da iako ponekad ispod optimalnihtemperaturnih uvjeta jo uvijek posjeduju kapacitet za adaptaciju na vilje temperature.Takoer migracija i kolonizacija mogu biti pojaane sa klimatskim promjenama. Iskustvaiz prolih dinamika kolonizacija, tijekom zadnjeg ledenog doba, sugeriraju da migracijamoe biti izuzetno uspjeni mehanizam odolijevanju klimatskim promjenama.

Predvianja dosadanja dva modela o utjecaju temperature na umske vrste, od kojihse kod jednog uzima u obzirekoloka nia kao osnovni model BIOMOD ili pak procesno

baziran model PHENOFIT, slau se u znatnom globalnom poveanju temperature od4,5 do 5C do 2100. godine, a odgovor umskih vrsta moe se grubo klasificirati u trikategorije. U prvu su kategoriju uvrtene vrste koje relativno ne bi bile znaajnougroene klimatskim promjenama (to npr. hrast lunjak i kitnjak). U drugoj su kategorijivrste ija e rasprostranjenost biti znaajno smanjena pod utjecajem klimatskihimbenika (Pinus sylevstris - bijeli bor i Piceaabies - obina smreka u Europi, a Pinuscontorta i Populus tremuloides u sjevernoj Americi), budui da e njihova migracijaprema sjevernim krajevima biti limitirana granicom kopna prema moru. Treu kategorijupredstavljaju vrste koje e znaajno biti ugroene, a to su vrste mediteranskog podruja

i umjerenog pojasa, kao to su Abies alba - obina jela, Larix decidua - europski ari,Pinus nigra - crni bor, primorski bor, Acer saccharum, Pinus monticola. One bi mogle

nestati sa veeg dijela svoga sadanjeg areala, kao i nabrojane vrste sadiskontinuiranim arealom (crni i primorski bor). Modeli izraeni sa dvostruko poveanomkoliinom CO2 ukazuju da e se vrste postepeno seliti prema sjeveru. Sve e tozahtijevati da e se vjerojatno postojee ekogeografske sjemenske zone u skorojbudunosti morati zamijeniti sjemenskim zonama koje e biti definirane novonastalimklimatskim promjenama. Klimatske promjene i strategija adaptacije umskog drveamorati e biti sagledana i kao komponenta rizika u sljedeim planovima odrivoggospodarenja umskim sastojinama.



25/46

25

Slika 7 Razdjelba uma hrasta lunjaka (Quercus robur) na sjemenske jedinice

Selekcija plus stabala hrasta lunjaka i osnivanje klonskih sjemenskih plantaaprovedeno je sukladno dosadanjim znanstvenim spoznajama. Pretpostavka je da

sjemenske plantaeine prikladnu bazu za ex situ o

uvanje genetske raznolikosti vrste,kao i za proizvodnju genetski kvalitetnog sjemena za obnovu hrastovih sastojina.

Pretpostavlja se i da je potomstvo selekcioniranih plus stabala superiorno u odnosu napotomstvo prosjenih stabala iz prirodnih sastojina, to treba potvrditi istraivanjima upostojeim testovima familija srodnika dobivenih slobodnim opraivanjem izabranih plusstabala (Kajba i dr. 2006).Tri osnovane klonske sjemenske plantae hrasta lunjaka osnovane su sa po 40 do 57klonova (plus stabala) i predstavljaju uzorak iz triju sjemenskih jedinica: 1.1.2.sjemenska regija srednje Podravine, U..P Naice), 1.2.3. sjemenska regija gornjePosavine i Pokuplja (U..P Bjelovar), te 1.2.1. sjemenska regija donja Posavina (U..P.Vinkovci). One ujedno predstavljaju i uzorak triju ekogeografskih sjemenskih regija

hrasta lunjaka na podruju Hrvatske (sl.7). Uo

ene su me

uklonske razlike u fenologijilistanja (rane i kasne forme). Kasne forme vjerojatno posjeduju veu otpornost na kasne

mrazeve, to moe biti vano za kasnija istraivanja i praksu. U osnivanju je i klonskasjemenska plantaa kasne forme hrasta lunjaka, a obuhvaa genotipove iz sjemenskeregije 1.2.3. gornje Posavine i Pokuplja (U..P Zagreb).



26/46

26

Slika 8. Klonska sjemenska plantaa hrasta lunjaka (Quercus robur) na podrujusjemenske regije gornje Posavine i Pokuplja (U..P Bjelovar, azma)

Klonske sjemenske plantae hrasta lunjaka u Hrvatskoj, prema prije navedenom,predstavljaju jezgro ouvanja genofonda za tu vrstu metodom ex situ, a odnos izmeuveliine populacije i postotka ouvane aditivne genetske varijabilnosti (heterozigotnosti)sveden je na taj nain na gubitak od svega 1 do 2,5 % aditivne genetske varijabilnostito omoguuje odravanje evolucijski stvorenog adaptacijskog potencijala ove vrste.

Grupiranje vrsta kod genet ikog ouvanja

1. Prema ekolokim k arakt erist ikama

Vrste drvea razlikuju se po svojim svojstvima, i mogu zahtijevati razliite metode zaouvanje gena. Stoga je od vitalnog interesa utvrditi da li se grupiranje vrsta zakonzerviranje genetikih izvora moe ostvariti pomou svojstava kao to su:

- Rasprostranjenost vrste, da li je rasprostranjenost ireg opsega ili je ograniena;kontinuirana ili diskontinuirana rasprostranjenost; velika ili mala populacija;

- Sustav oplodnje, opraivanje vjetrom - opraivanje posredstvom kukaca iliivotinja;

- Poloaj u ekosustavu, optimalna (klimaks) faza, terminalna, inicijalna faza,pionirska vrsta.

Stoga veliina populacije pokriva sve od ekstremo velike populacije se sluajnom

oplodnjom, do znaajno udaljenih gupa ili pojedinanih stabala. Efektivna veliinapopulacije (Ne) je od velikog znaaja za sluajnu oplodnju. Vrste koje se sastoje od viemalih i diskontinuiranih populacija, bez ikakva genetikog toka meu populacijama,rezultirat e velikom, ali neadaptivnom genetikom varijabilnou meu populacijama,nasuprot adaptivnim varijabilnostima do kojih moe doi kod populacija koje se sluajnooplouju po principu panmiksije. Vrste su stoga ponajprije grupirane po uestalosti,odnosno, po tome da li se javljaju rijetko ili uestalo.



27/46

27

Neke od rijetkih vrsta drvea pripadaju srednjoj skupini i zbog toga se sjeama znatnoprorjeuju, a na taj nain se nee pospjeiti njihov rast i dosegnuti najvii stadij urazvoju, odnosno optimum (klimaks) vrste. S obzirom na loe taksonomsko poznavanjerijetkih vrsta meu nekim umarima koji se bave iskoriivanjem uma, ponekad sjeasluajno ukljuuje i vrste drvea koje se rijetko javljaju, bez namjere da se to drvee na

taj nain trajno ugroava, pa i do mogu

nosti nestanka.Opraivanje vjetrom i opraivanje koje vre kukci, ptice i ivotinje, dva su

najrasprostranjenija sustava opraivanja. Studije sustava opraivanja uz pomoizoenzima otkrile su da sustav oplodnje direktno utjee na genetiku strukturupopulacija umskog drvea. Opraivanje drvea i biljaka vjetrom openito ima viimeupopulacijski i unutarpopulacijski opseg varijabilnosti nego kad su u pitanju vrstekoje oprauju kukci. Ovo pak ne znai da svaka vrsta koju oprai vjetar na velikimodstojanjima ima odmah i veu disperziju od neke vrste koju oprae kukci. Openito,vrsta koja se oprauje pomou kukaca trebati e vie genetikih izvora nego vrsta kojuoprauje vjetar. Ipak, razlike izmeu ta dva sustava oplodnje imaju vjerojatno drukijiznaaj od razlika meu vrstama koje se javljaju rijetko (endemske) ili esto (ostale

vrste).Pod pozicijom u ekosustavu podrazumijevamo da li je neka vrsta pionirska, odnosnovrsta u punoj snazi optimumu (klimaksu) ili pak zauzima poziciju izmeu ove dvijekrajnosti. Tipine pionirske vrste osvajaju otvorena podruja s prilino homogenimuvjetima rasta i ne zahtijevaju veliku genetiku varijabilnost. Kada se jednom razvijegenotip s dobrim aspektom prilagodbe na prevladavajue uvjete stanita, on eteoretski, predstavljati prednost za tu vrstu u nekom kraem periodu, kao i oslonac zataj genotip. Stoga e vegetativno razmnoavanje visoko adaptiranih genotipova (kodnpr. topola i vrba) tada predstavljati prednost. Nasuprot tomu, vrste u stadiju optimuma(klimaksa) prolaze kroz stadij heterogenosti, kako u prostoru tako i u vremenu tijekomivota, a velika genetika varijabilnost unutar populacija mora se stoga smatratiprednou. Razlika izmeu vrsta u optimumu (klimaksu) i pionirskih vrsta, analogna jeopraivanju pomou vjetra ili kukaca, i vjerojatno je od manjeg znaenja od klasifikacije:rijetke vrste (endemine) ili vrste koje su uobiajene (obine vrste).

2. Prema mog unost i ukl juivanja u op lemenj ivanje

Dugotrajni napori na oplemenjivanju populacija sa zadovoljavajuim aditivnimvarijancama, takoer su glavna pretpostavka za ouvanje gena. Ukoliko je ovajpreduvjet za vee aditivne varijance ispunjen, ouvanje gena je dobro pokriveno uokviru procesa oplemenjivanja, a da li je ili nije ukljueno u proces oplemenjivanjatakoer moe biti dio same klasifikacije vrsta. Konano, intenzitet oplemenjivanja moevarirati, a kao logian zakljuak, vrijednost aditivnih varijanci u oplemenjenoj populacijimoe varirati. Ciljevi unapreenja mogu ukljuivati jedno ili vie svojstava. Kada seciljevi oplemenjivanja kod pojedine vrste sastoje od razliitih i suprotnih svojstava, kaoto su npr. dobar prirast uz tehniku kvalitetu drva i selekciju na plod, onda nije samo posebi jasno da li se poboljanje moe postii kod jedne obine oplemenjene populacije.Ovo je osobito izraeno kod pitomog kestena ili oraha, kod kojih je odabir kvaliteteploda i njihov prinos bio stoljeima najznaajniji, dok se na poboljanje kvalitete drva



28/46

28

nije poklanjala vea panja. Stoga ouvanje gena kod vrsta koje imaju viestrukunamjenu zahtijeva posebnu pozornost.

3. Prema bio loko j ugr oenos ti

Osim opasnosti koje prijete zbog djelovanjaovjeka, bioloka ugroenost od nekogpatogena ili od kukaca igra znaajnu ulogu. Dobro su poznati sluajevi ozbiljnih prijetnji

kao to su su gljivina oboljenja holandske bolesti brijesta u Europi i Americi. Samonajsjevernije i one populacije brijesta rasprostranjene na viljim nadmorskim visinama uEuropi, nisu napadnute ovom boleu, budui da potkornjak Scolytus, koji je prijenosnikovoga oboljenja sa stabla na stablo, ne preivi otre klimatske uvjete u sjevernimkrajevima i na veim nadmorskim visinama.Drugi primjer je pitomi kesten (Castanea sativa), koji stradava i gotovo je nestao unekim podrujima zahvaljujui gljivinim oboljenjima, raku kestenove korekoji izazivajuCryphonectria i Phytophtora.

Metode ouvanja gena

Jedna od metoda ouvanja gena je Metoda viestrukog populacijskogaoplemenjivanja - MVPO-u (Eriksson i Ekberg 2001, Eriksson i sur. 2007), koja jeopeprihvaena u aktivnostima na ouvanju umskog drvea i ima vrlo znaajnu uloguu kombiniranom oplemenjivanju i genetikom ouvanju. Ta metoda pokazuje prednosti

jer dovodi do podjele kombiniranih genetikih izvora i populacija za oplemenjivanje usubpopulacije. Ilustrativno se moe prikazati tako, da je svaka toka u kvadratu jednasubpopulacija koja daje ukupni broj od 64 subpopulacije (slika 9). Neophodno jenaglasiti da uvjeti rasta nisu jednostavni kako je to prikazano i prije e biti da neke odovih kombinacija u stvarnosti ne postoje. Korist od ove podjele je da svakasubpopulacija moe biti obogaena alelima koji promoviraju prilagodbu za odreene

specifine ekoloke uvjete. To znai da vrijedni rijetki aleli, pod ekstremnim uvjetimaokolia, mogu znatno poveati svoju uestalost. Iz sluajnosti takvi aleli bili bi izgubljeniukoliko bi postojao samo jedan veliki genetiki izvor populacije. Da bi se ovo jo vieistaknulo, neki od genetikih izvora subpopulacija mogu biti zasaeni izvan sadanjegpodruja rasprostranjenja vrste, to bi dovelo do ire genetike varijabilnosti nego usluaju kada imamo jedan veliki genetiki izvor populacije. Metoda viestrukogapopulacijskog oplemenjivanja (MVPO) za genetiko ouvanje i oplemenjivanje, osvajaprostor, to znai da vrste drvea, ukljuene u intenzivne programe oplemenjivanja netrebaju i odvojene aktivnosti na konzerviranju gena.

Osim MVPO razvijen je i jo jedan sustav za simultano ouvanje gena i odrivooplemenjivanje poljoprivrednih kultura za odreene uvjete okoline, ali je od ogranienogznaaja za umsko drvee koje raste u razliitim staninim uvjetima. Drugi nedostatak

je da se povratno krianje ne moe izvesti s istom lakoom kod umskog drvea, kaoto je to mogue kod poljoprivrednog bilja. Sam princip konzervacije gena je cijepanjegenetikih resursa populacije na subpopulacije koje su prilagoene razliitimkombinacijama fotoperiodizma, temperaturnim oscilacijama i dostupnim hranivima.Putem prirodne selekcije i porasta adaptabilnosti za specifinu kombinaciju staninihuvjeta to e se postii kod razliitih subpopulacija i nee biti zadrano u pojedinim,velikim genetikim izvorima poveanjem same veliine populacije.



29/46

29

Slika 9. Shema Metode viestrukog populacijskoga oplemenjivanja umskog drvea(MVPO)

Kada zbrojimo podatke dobijemo samo odgovor za metode koje bi trebale biti koritene,i koje mogu odgovoriti razliitim ciljevima ouvanja gena kod umskoga drvea. Najveinaglasak stavlja se uvijek na primarni cilj konzerviranja gena, odnosno da se ouva

potencijal za adaptaciju ciljanih vrsta.Openito moemo rei da je Metoda viestrukog populacijskoga oplemenjivanja -

MVPO-u razvijena kao model podjele velikih populacija u vei broj manjihsubpopulacija. Minimalan broj od 50 genotipova (koji nisu u srodstvu), u svakoj odnajmanje 20 subpopulacija, preporuuje se za veinu monoecinih vrsta. Subpopulacijesu takoer izgospodarene za ubrzanu adaptaciju na razliite okoline uvjete iselekcijske pritiske. To poveava unutarpopulacijsku varijabilnost, vie naglaava i jaedjeluje na alele sa niskom frekvencijom, te openito ubrzava evolucijske procese.Demografski kriteriji se mogu smatrati najrelevantnijim za ouvanje, jer katastrofalniefekti inbridinga postaju vidljivi tek kroz nekoliko generacija.

Drugi od teoretskih pristupa je i koncept metode Najmanje odrive veliine

populacije (NOVP) kod umskog drvea, a predstavlja populaciju koja je relativnosigurna od rizika nestajanja zbog genetikih, demografskih, okolinih i drugih razloga, teukoliko je njezina veliina dovoljna da se odri odreeno vremensko razdoblje. Naprimjer, standardni model populacije od 50 stabala u dobi cvatnje kod monoecinihvrsta i u panmiksiji, te njezino direktno potomstvo u populaciji konstantne veliine,osigurati e vjerojatno 99 % svoje izvorne genetike varijabilnosti u smislu bogatstvaalela kroz slijedeih sto godina, te e preivjeti ako uzmemo u obzir samo genetskeuzroke (Lawrence & Marshall 1997). Openita preporuka za najmanju odrivu veliinu



30/46

30

populacije (NOVP) za dui period, kod umskog drvea, a baziranom na ovomteoretskom modelu, smatra se veliina od najmanje 500 do 2000 stabala (Geburek1992, Lynch 1996).

Ouvanje genetikog potencijala za adaptaciju

Vrste umskog drvea ukljuene u dugorone programe oplemenjivanja ne trebajuodvojene programe ouvanja gena. Glavna ex situ metoda za ove vrste biti e Metodaviestrukoga populacijskog oplemenjivanja (MVPO). U tu svrhu je potrebno obavitiniz testova potomstava, pri emu e biti koriteni za hibridizaciju najbolji genotipovi(OKS i SKS) radi dobivanja nove generacije kod kombiniranoga oplemenjivanja i kodpopulacija sa visokovrijednim genetikim izvorima, a proces se moe ponoviti i usuprotnom pravcu. Mogue je da e oplemenjene subpopulacije odreenih genetikihizvora biti upotpunjene dodatnim populacijama i da nee biti dostatne za pokrivanjegenetike varijabilnosti pojedine vrste.U sluajevima kada je oplemenjivanje slabijega intenziteta ili gdje se ono uope ne

provodi, ali nam je poznata genetika varijabilnost vrste, preporua se manje intenzivnaMetoda viestrukoga populacijskog oplemenjivanja (MVPO) kod metode in situ. Ona setakoer preporuuje kod sluajeva kod kojih nedostaje potrebno genetiko znanje. Pritom, moramo izabrati subpopulaciju na ekogeografskim principima. Neke smjernicevjerojatno se mogu dobiti na temelju osobina iz povijesnog razvoja vrste. U tomu smislu,vrste s dobrim irenjem peludi putem prenosnika npr. kukaca, koji prelaze kratkerazdaljine, biti e vjerojatno vie izdiferencirane od vrsta koje su opraene pomouvjetra. Ovo je zacijelo takoer sluaj i s vrstama koje su prekinutog arealarasprostranjenja, uz ogranien genetski protok meu tako razdvojenim populacijama(Tablica 1).



31/46

31

Tablica 1. Metoda konzervacije gena sa poznatim svrhom zatite i potencijalom za adaptacijuu snanoj skupini vrsta

Svrha: zatita i stvaranje potencijala za adaptaciju

Jednostavno

nalaenje

Vrste ukljuene u intenzivno oplemenjivanjeEx situ MVPO +komplementarnost sa

prirodnim populacijama kad je potrebno

Neoplemenjene ili oplemenjene niskimintenzitetom sa nepoznatom genetikomstrukturom

In situ MVPO selekcija u skladu sanepoznatom genetikom strukturom

Neoplemenjene ili oplemenjene niskimintenzitetom bez nepoznate genetike

strukture

In situ MVPO selekcija naekogeografskom principu

Viestruko oplemenjivanje: drvo i plodMVPO za drvo i prirodnim umama +

klonska arhiva za plod

Otpornost na nizozemsku bolest brijestovaNiski klonovi + in situ MVPO gdje god je

mogue

Rijetke vrste: s moguim istraivanjimaKlonski arhiv + plantaa od potomstva

za svaku ekogeografsku zonu

Rijetke vrste: alternativna niska cijena

Predstavljanje uvjeta rasta + podjela

sjemena za slobodno koritenje naumskom zemljitu raznih vlasnika

U mediteranskom podruju oplemenjivanje se provodi radi priroda plodova i kvalitetekestena (Castanea sativa) i oraha (Juglans regia) kroz dugi niz stoljea. Cijepljenjesuperiornih jedinki koji su proizvodni genotipovi ve se obavlja stoljeima, to znai daplantae sadravaju vie kultivara/genotipova, a neki od njih su ak primjerci samukom sterilnou. U prirodnim sastojinama vjerojatno je dolo do adaptacije nauvjete koji prevladavaju u umama, dok su se kultivari udomaili u visokom stupnju istekli znaajnu otpornost, dok populacije u prirodi pokazuju neki znaajniji stupanjDarwinijanske otpornosti. Ovo moe izazvati problem kod konzerviranja gena, ukoliko

postoji veliki genetiki tok izme

u kultivara, nasuprot populacijama koje imaju prirodnegenetike resurse i s obzirom da postoji bojazan da takav tok gena moe u znaajnoj

mjeri smanjiti ivotnu otpornost prirodnih populacija. Slian problem javlja se kodunoenja azijskih kestena Castanea crenata i C. mollisima i njihove hibridizacije sa C.sativa, kako bi se dobili hibridi koji su otporni na rak kore pitomoga kestenaCryphonectria parasitica i na gljivina oboljenja Phytophthora. Hibridi ovih vrsta manjesu tolerantni na suu i imaju drukiji ritam rasta, to znai da oni ne mogu biti koriteni upodrujima u kojima kasni proljetni mraz predstavlja prepreku za njihov rast. Da bi serijeio taj problem sugerirano je da se prihvati ex situ Metoda viestrukogapopulacijskog oplemenjivanja, (MVPO) s ciljem poboljanja kvalitete drveta i prirodaploda. Ukoliko nisu osigurana sredstva za ovu metodu, preporua se za in situ istametoda kao kod prirodnih umskih populacije. Kod in situ subpopulacija one moraju bitiselekcionirane na nain kako bi genetski tok od kultivara u populacije bio smanjen naminimum. Vjerojatno je oplemenjivanje oraha dosta gubilo zbog svoje male efektivneveliine populacije (Ne). Stoga se preporuuje osnivanje serije klonskih arhiva urazliitim ekogeografskim regijama to e omoguiti efikasnije oplemenjivanje, podpretpostavkom da je zastupljeno vie genotipova.Holandska bolest brijesta (Ophiostoma ulmi i O. novo-ulmi) najtee napada nizinskibrijest (Ulmus minor) i to u odreenim vremenskim ciklusima. Tako se dugoronije



32/46

32

genetiko ouvanje ove vrste mora osloniti na odreena ogranienja u niskom uzgoju(headging ili tzv. sjea u glavu) kod konzervacije i ne predstavlja temelj oplemenjivanjaza otpornost i tolerantnost prema prenosnicima bolesti (potkornjaci iz roda Scolytus).Kada god je to mogue preporua se MVPO metoda za in situ ouvanje genofonda. Dabi se u daljnjoj perspektivi, rijeio problem s holandskom boleu brijestova, kao i sa

ostalim ozbiljnim oboljenjima, mora se provoditi oplemenjivanje kojee razvijati visokistupanj otpornosti na ta oboljenja. Slino je i sa programom obnove teko napadnutog

pitomog kestena, koji stradava od raka kore, a oplemenjivanje se odvija pomouhibridizacije domaih vrsta s azijskim vrstama, koje su otporne na ova oboljenja, tedaljnje selekcije otpornih individua.Kljuno za ouvanje gena kod rijetkih vrsta drvea, kod endema prvenstveno je da seuinkovito proiri populacija, kako bi se na taj nain izbjegao sluajno razilaenje gena -genetiki drift. Najskuplji nain je sakupljanje plemki i proizvodnja cijepova za klonskearhive ili sjemenske plantae. Tako dobiveno sjeme koristiti e se za proizvodnjusadnica koje e se koristiti za poumljavanje i biti e izloeni daljnjoj prirodnoj selekciji,ali ne bi trebalo mijeati klonove iz razliitih ekogeografskih podruja. Stoga e

intenzivno genetiko o

uvanje biti izvedeno primjenom metode MVPO. U ve

inisluajeva, ova metoda ne moe biti primijenjena, jer iziskuje visoke trokove i umjesto

nje se preporua proizvodnja sadnica lokalnog podrijetla, uz njihovu besplatnu ponuduumoposjednicima, kako bi se time poveala veliina populacije. Da bi se eliminiraoproblem sluajne sjee rijetkih vrsta drvea, tijekom perioda sjee taksonomska obuka irazlikovanje vrsta kod umskih radnika mogla bi posluiti kao zatitna mjera. Mnoge odrijetkih vrsta u umama su vrste koje mogu biti nadjaane vrstama koje su u stadijuoptimuma (klimaksa). Kada jednom umari postanu svjesni postojanja rijetkih vrsta (kaoto su vokarice), oni e ak moda i promovirati ove vrste u programima umskihkultura tako to e sjei vrste koje ih ugroavaju.

Metode za druge ci l jeve u ouvanju gena

Konzerviranje bi znailo zamrzavanje postojee genetike strukture. To je jednostavnoprovedeno kod mnogih vrsta drvea pukim uvanjem sjemena ili drugih dijelova biljakaza razmnoavanje. Sjeme i plodovi nekih vrsta umskog drvea, kao npr. ir kodhrastova ne mogu se dugo ouvati. Zato su klonski arhivi ili klonske sjemenske plantaeod pomoi pri ouvanju ovih vrsta. uvanje peludi takoer je metoda za statikokonzerviranje gena.Da bi se ouvala nepoznata genetika varijabilnost jedina solucija je ukljuivanje to jemogue ire genetike varijabilnosti (tablica 2). Ovo se vjerojatno najuinkovitije postiemetodom MVPO.Ugroenost. U Njemakoj se ulau veliki napori na ouvanju populacija obine smreke(Picea abies), koje su izloene stalnim zranim oneienjima. Pokrenuto je prikupljanjeplemki za cjepljenje i osnivanje klonskih arhiva izvan zagaenih podruja. Takoer jenpr. sauvana jedinstvena populacija bora Pinus radiata sa otoka Guadeloupe kojaposjeduje sposobnost prirodne obnove, a ugroena je od stada koza koje stalno brstomunitavaju borove, pa je tijekom 1990-ih sauvano nekoliko kolekcija sjemena. Sadniceuzgojene iz ovog sjemenja bile su posaene u Kaliforniji, Australiji i na Novom Zelandu,te su se sauvale na taj nain. Ova bi se metoda mogla primjeniti i kod vrsta Sibiraea



33/46

33

croatica ili u Bosni kod Panieve omorike (Picea omorika), kao i kod niz endemskihzeljastih i drvenastih vrsta.

Tablica 2. Metoda ouvanja gena za poznate gene i druge ciljeve ouvanja, zatite iadaptabilnostiObjekt Metoda

Zatita

za budue koritenje u eksperimentima;izbjegavanje kontaminacije kultivarima

Klonski arhivi, sjemenske plantae, bankesjemena, banke peludi

Nepoznata varijabilnostPostii veliku varijabilnost ako je mogue;ako je mogue primijeniti MVPO

Prijetnja

od zagaenja ili drugih antropogenih utjecaja,urbanizacija

Klonske arhive, sjemenske plantae, bankesjemena, dopunske plantae

Ouvanje gena za sporedne (pratee)vrste

Velika MVPO, 200-300 ha ukljuujuigazdovanje u nekim subpopulacijama dok ih

nekoliko slui za prirodnu rezervu

Za vrste umskog drvea uz nae rijeke (ritske ume sa autohtonim topolama), koje suizgubile dio svog prirodnog stanita, preporua se MVPO in situ, naroito u sluajevimakoda nisu obuhvaene oplemenjivanjem. Ukoliko je fragmentacija stanita otilapredaleko, s jakim smanjenjem efektivne veliine populacije, preporuuju sekomplementarne plantae sa sadnicama ili reznicama kako je to preporueno kodeuropske crne topole (Populus nigra).Radi zadovoljenja ciljeva ouvanja pridruenih vrsta predlae se da neke odsubpopulacija u okviru MVPO proire i na povrinu od 200-300 hektara. Mnoge odrijetkih ili ugroenih vrsta ovise o odreenom stanitu za svoje preivljavanje. U svim

ekosustavima vrste se javljaju sukcesivno, tijekom razliitih faza, to posljedino formirai razliita stanita. Stoga je znaajno dizajnirati ouvanje gena tako da su prisutne svefaze razvoja drvea, od juvenilne do optimalne faze, s prisustvom odumrlih stabala kaoto je to sluaj u praumama. U tu svrhu i kontrolirani umski poari mogu takoerponekad biti od koristi u umama nekih etinjaa. Subpopulacije trebaju bitiselekcionirane tako da pokrivaju sve uvjete u podruju koje zauzima ciljana vrsta.Nadalje, svaka od ovih velikih subpopulacija, sa irokim pokrivanjem odreenogapodruja, treba biti ciljana kolikogod je to mogue.Treba naglasiti da je nekoliko vrsta ovisno i o ljudskim djelatnostima (takav je primjervrste Sibiraea croaticaiji je opstanak povezan sa ponovnim paarenjem i unitenjembukve i munike), dok su mnoge vrste bile iskorijenjene kad nisu bile doputene ljudske

aktivnosti na formiranju populacija u njihovim genetikim resursima. Neke druge vrstepak ovise o praumama, bez potrebe bilo kakve ljudske intervencije. Znaajno je da su iume koje su prirodne zatiene ume, kao i one kojima je gospodareno, ukljuene ukonzerviranje gena pridruenih vrsta.



34/46

34

Raznolikost u genetikoj strukturi

Klonski arhivi, pokusi provenijencija, kao i testovi potomstava, zajedno tvore dio

genetikih resursa populacija. Najvea njihova korist jest da oni mogu biti koriteni zakrianja kod radova na ouvanju gena i oplemenjivanju. Genetika struktura sjemenakod pokusa provenijencija teko je predvidiva i u veini sluajeva javiti e se mjeavinaunutar provenijencije, kao i kriane jedinke meu provenijencijama u pokusu i hibridimeu provenijencijama u pokusima i na okolnim stanitima. Ovo je osobito znaajno zavrste koje se oprauju pomou vjetra, sa irokom disperzijom peludi. U mnogimtestovima potomstva roditelji vode podrijetlo iz jedne populacije, a sjemenski materijale biti vie homogen nego kod sjemena iz pokusa provenijencija. Zavisno od sastavaklonskog arhiva, urod sjemena e imati ili slinu strukturu provenijenciji iz pokusa ilislinu strukturu potomstava iz pokusa.Botaniki vrtovi uglavnom sadre jedno ili vie stabala svake vrste i moe se postaviti

pitanje da li ih se treba smatrati genetikim izvorom? Neki botani

ki vrtovi provodeaktivno genetiko konzerviranje jednogodinjih ili trajnih vrsta biljaka. Ipak ovo se ne bi

trebalo zanemariti, ako pojedina zemlja raspolae sa veim brojem botanikih vrtova inacionalnih kolekcija drvea i biljaka.Kao ilustrativan primjer genetikoga ouvanja moe posluiti hrast plutnjak (Quercussuber) u Portugalu. Konzervacija je predstavljena kroz 11 genetikih resursa usubpopulacijama. Provedena je selekcija s obzirom na klimatske razlike izmeu 11podruja, jer nisu postojale informacije o genetikoj strukturi adaptivnih svojstava kojehrastovi posjeduju. Ukupan broj subpopulacija u tom sluaju je jamio da e osnovni ciljkonzerviranja gena biti ouvanje potencijala za samu prilagodbu vrste, te je

Documents

Metode očuvanja