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