Instytut Badawczy Leœnictwa
Sêkocin Stary, ul. Braci Leœnej 3, 05-090 Raszyn, e-mail: ibl@ibles.waw.pl; www.ibles.pl
Notatnik
Naukowy
Instytutu
Badawczego
Leœnictwa
ISSN 1509-7447P
r
z
e
c
z
y
ta
j,
w
y
k
o
r
z
y
s
ta
j,
z
a
c
h
o
w
a
j
4(78)/2007(XV)
ZmiennoϾ genetyczna sosny
zwyczajnej na podstawie
mitochondrialnych markerów DNA
dr Justyna A. Nowakowska
Zak³ad Genetyki i Fizjologii Drzew Leœnych, Instytut Badawczy Leœnictwa, Sêkocin Stary, ul. Braci Leœnej 3, 05-090 Raszyn,
J.Nowakowska@ibles.waw.pl
Zachowanie zasobów genowych sosny zwyczajnej zak³ada poznanie stopnia zró¿nicowania genetycznego w obrêbie gatunku oraz zbadanie podobieñstwa genetycznego populacji.
W Lasach Pañstwowych od 1988 r. obowi¹zuje regionalizacja nasienna podstawowych gatunków drzew leœnych, która ma na celu zminimalizowanie strat spowodowanych hodowl¹ odmian nieprzystosowanych do warunków klimatycznych i siedliskowych danego terenu.
Charakterystyka genetyczna zasobów genowych, okreœlona na podstawie zmiennoœci DNA daje pe³ny obraz poziomu zró¿nicowania genetycznego danych populacji. Badania DNA mitochondrialnego, które jest przekazywane
granice regionów pochodzenia lesnego materialu podstawowego provenance-region borders of forest plant-material 104 106a 106b 108 204 205a 205b 205c 206 207 208 251 401b 401a 402 403 451 501 504 b a Haplotypy: Haplotypes: 107 101 306 307 404 453 601a 602 603 604 606a 606b 607 601b 105 302 303 305 405 352 651 601c 654
granice regionów pochodzenia lesnego materialu podstawowego provenance-region borders of forest plant-material
granice regionów pochodzenia lesnego materialu podstawowego provenance-region borders of forest
-material 104 106a 106b 108 204 205a 205b 205c 206 207 208 251 401b 401a 402 403 451 501 504 b a Haplotypy: Haplotypes: b a Haplotypy: Haplotypes: 107 101 306 307 404 453 601a 602 603 604 606a 606b 607 601b 105 302 303 305 405 352 651 601c 654
granice regionów pochodzenia
les lu podstawowego - forest plant-104 106a 106b 108 204 205a 205b 205c 206 207 208 251 401b 401a 402 403 451 501 504 a 107 101 306 307 404 453 601a 602 603 604 606a 606b 607 601b 105 302 303 305 405 352 651 601c 654 104 106a 106b 108 204 205a 205b 205c 206 207 208 251 401b 401a 402 403 451 501 504 b a Haplotypy: 107 101 306 307 404 453 601a 602 603 604 606a 606b 607 601b 105 302 303 305 405 352 651 601c 654
granice regionów pochodzenia lenego materia³u podstawowego
Ryc. 1. Frekwencja wystêpowania haploty-pów (wariantów) „a” i „b” mitochondrialnego genu w populacjach sos-ny zwyczajnej. Badane populacje oznaczono numerami regionów po-chodzenia leœnego ma-teria³u podstawowego
potomstwu przez matkê u drzew iglastych, umo¿liwia analizê przep³ywu genów z pokolenia na pokolenie i okreœlenie pokrewieñstwa genetycznego gatunku.
Zmiennoœæ DNA mitochondrialnego analizowano w 42 populacjach sosny zwyczajnej, zlokalizowanych w 38 regionach pochodzeñ, reprezentowanych przez jeden lub dwa drzewostany.
Materia³ do analiz (ig³y) pozyskano poprzez zestrzeliwanie pêdów ze œrednio 33 drzew sosny w drzewostanie. Do analiz wybierano drzewa zdrowe, losowo po³o¿one w drzewostanach w œrednim przedziale wieku od 90 do 174 lat. Wybór ograniczono do drzewostanów rodzimych, stanowi¹cych rozmno¿eniow¹ bazê nasienn¹, na któr¹ sk³adaj¹ siê wy³¹czone drzewostany nasienne (WDN) lub gospodarcze drzewostany nasienne (GDN). Analizy zmiennoœci genetycznej sosny zwyczajnej przeprowadzono na podstawie markerów DNA mitochondrialnego – ang. STS, czyli polimorfizmu miejsc znaczonych sekwencyjnie, identyfikuj¹cych zmiennoœæ struktury badanego mitochondrialnego genu. Na podstawie otrzymanych wyników badañ uzyskano dla P. sylvestris dwa warianty mito-chondrialnej sekwencji genu „a” i „b”, ró¿ni¹ce siê wielkoœci¹ fragmentu DNA (ryc. 1.).
Najczêœciej spotykanym w badanych populacjach by³ haplotyp „a” (96,4 %), który wystêpowa³ na terenie ca³ego kraju, ze szczególnie wysok¹ frekwencj¹ w pó³nocno-wschodniej Polsce. Rzadki haplotyp „b” (3,6% w skali kraju) wystêpowa³ w zachodniej, œrodkowej i po³udniowo-wschodniej Polsce, a najwiêkszy jego udzia³ odnotowano w populacjach z Polski zachodniej.
W porównaniu do wyników innych badañ zmiennoœci mitochondrialnego DNA u sosny w Euro-pie, polskie drzewostany sosnowe charakteryzuje niski stopieñ zró¿nicowania genetycznego (ryc. 2). Jak wynika z danych literaturowych, najbardziej zró¿nicowane s¹ populacje sosny w Hiszpanii, potem w Szkocji, a nastêpnie w Polsce.
Obecnoœæ w badanych drzewostanach P. sylvestris rzadkiego haplotypu „b”, wystêpuj¹cego przede wszystkim na Pó³wyspie Iberyjskim, wskazuje na pewne powinowactwo polskich populacji sosny z hiszpañskimi, prawdopodobnie powsta³e bardziej na skutek transferu nasion w przesz³oœci ni¿ na skutek migracji polodowcowej sosny z odleg³ego refugium z Hiszpanii.
Dane te mog¹ byæ wykorzystane do identyfikacji osobniczej i populacyjnej drzewostanów sosnowych w naszych lasach, przydatne do okreœlenia podobieñstwa genetycznego drzew na poziomie wewn¹trz- i miêdzypopulacyjnym oraz do badañ przep³ywu genów w drzewostanach.
Ryc. 2. Schemat g³ównych dróg migracji Leœnego Materia³u Rozmno¿enio-wego (LMR) sosny zwyczajnej z refugiów europejskich na teren Polski. Lini¹ poma-rañczow¹ „pe³n¹” ozna-czono migracjê z Pó³wyspu Iberyjskiego do Szkocji. Linia pomarañczowa „przerywana” oznacza hipotetyczn¹ drogê do Polski. Im wiêksza gama kolorów korony drzew na schemacie, tym wiêksze zró¿nicowanie genetyczne populacji w danym kraju
