litkowiec monika

Polodowcowa historia jodły pospolitej i jej
zmienność genetyczna w Polsce - efekt migracji z
różnych ostoi plejstoceńskich
Monika Litkowiec, Andrzej Lewandowski
Instytut Dendrologii PAN w Kórniku
Naturalny zasięg występowania, lokalizacja plejstoceńskich
refugiów i prawdopodobne szlaki migracji jodły w Europie
1,5-Półwysep Iberyjski, północno-wschodnia Hiszpania i południowo zachodnia Francja
2,3-Półwysep Apeniński, południowe Włochy
4-Grecja, południowe Bałkany
Markery molekularne w genetyce drzew leśnych
nDNA
cpDNA
mtDNA
Drzewa
iglaste
♂/♀
♂
♀
Drzewa
liściaste
♂/♀
♀
♀
Polimorfizm
+
+/-
-
Cel badań
mtDNA nad5-4
cpDNA psbC
Liepelt i in. 2002
mtDNA nad5-4
Gӧmӧry i in. 2011
Cel badań
•
Zastosowanie analiz molekularnych z wykorzystaniem markera mtDNA
pozwoli odpowiedzieć na pytania: jaki był udział poszczególnych refugiów
w kolonizacji Polski oraz czy doszło do skrzyżowania się szlaków
migracyjnych jodły z odmiennych refugiów? Umożliwi to wyznaczenie
ewentualnej strefy ich hybrydyzacji i weryfikację hipotezy o
występowaniu dwóch refugiów na terenie Polski.
•
Zastosowanie analiz z wykorzystaniem markera cpDNA pozwoli
odpowiedzieć
na
pytanie:
jak
przepływ
genów
między
populacjami mógł modyfikować zróżnicowanie genetyczne powstałe na
skutek
długiej
izolacji
populacji
w
odrębnych
refugiach.
•
Zastosowanie jądrowych loci mikrosatelitarnych (nSSR’s) pozwoli na
określenie poziomu zmienności genetycznej oraz zróżnicowania
genetycznego polskich populacji jodły pospolitej. Wiedza ta pozwoli
określić ewentualny zakres przenoszenia materiału rozmnożeniowego oraz
ma znaczenie w efektywnym opracowywaniu programów ochrony i
restytucji tego gatunku.
Materiał badawczy
•
Do analiz wybrano 88 naturalnych populacji jodły pospolitej reprezentujących cały
obszar jej naturalnego występowania w Polsce
•
W sumie analizom genetycznym poddano 1810 drzew jodły
rozmieszczenie haplotypów mtDNA nad5-4 w Polsce
100% allel 230bp
rozmieszczenie haplotypów cpDNA psbC
Allel A 47% (15%-85%)
Allel B 53% (20%-80%)
struktura genetyczna populacji polskich populacji jodły
Średnie wartości parametrów zmienności genetycznej badanych populacji
Średnia
He
Ho
AR9
Fis
Fst
0,709
0,512
6,4
0,282
0,076
(0,600-0,779)
(0,379-0,632)
He-heterozygotyczność oczekiwana
Ho-heterozygotyczność obserwowana
AR27-bogactwo alleli
Fis-współczynnik wsobności
Fst-współczynnik utrwalenia
zróżnicowanie genetyczne populacji jodły w Polsce
•
iozenzymy
Lewandowski i in. 2001
zróżnicowanie genetyczne pomiędzy
populacjami jodły w Polsce
• jądrowe loci mikrosatelitarne
Fst=7,6% p<0,001
Dendrogram wykreślony metodą NJ w oparciu o dystans genetyczny
Analiza wariancji molekularnej AMOVA pomiędzy wyznaczonymi grupami
populacji jodły
Pochodzenie zmienności
Df
Suma
kwadratów
Wariancja
całkowita
% zmienności
Między grupami (Fct)
2
79,042
0,02624
1,15 (p<0,001)
Między populacjami w
grupie (Fsc)
85
781,016
0,17285
7,56 (p<0,001)
Wewnątrz populacji
3532
7368,507
2,08621
91,29 (p<0,01)
Podsumowanie w aspekcie poznawczym
•
Zastosowanie trzech różnych typów markerów molekularnych,
mitochondrialnego,
chloroplastowego
i
jądrowego
DNA,
o
przeciwstawnych wzorcach dziedziczenia, pozwoliło na poznanie
polodowcowej historii jodły w Polsce oraz określenie poziomu jej
zmienności genetycznej i zróżnicowania genetycznego.
• Analiza polimorfizmu mtDNA, dziedziczonego matecznie, wykazała, że
migracja jodły nastąpiła z refugium znajdującego się na Półwyspie
Apenińskim.
• Analiza polimorfizmu cpDNA, dziedziczonego ojcowsko, wykazała, że pula
pyłku jodły pochodziła z obu refugiów apenińskiego i bałkańskiego.
• Analizy
genetyczne
z
wykorzystaniem
nDNA
(mikrosatelity),
dziedziczonego po obu rodzicach, wykazały umiarkowany poziom
zmienności genetycznej i umiarkowany/niski poziom zróżnicowania
genetycznego.
• Otrzymane wyniki nie potwierdzają dotychczasowych badań dotyczących
odrębności sudeckich i karpackich populacji jodły.
Podsumowanie w aspekcie praktyki leśnej i gospodarowania zasobami
genowymi
• Odpowiednia hodowla gatunku na określonym terenie powinna być
zgodna z jego naturalnym zasięgiem. Niewłaściwe zarządzanie
zasobami leśnymi, zaniedbania dotyczące dokumentacji, pomyłki przy
pozyskiwaniu nasion z drzew matecznych o unikalnym genotypie mogą
doprowadzić do niekorzystnych zmian genetycznych w populacjach
drzew leśnych np. zawężanie puli genowej.
• W celu ulepszenia strategii ochrony jodły pospolitej w Polsce ważne
jest dokładne poznanie skali jej zmienności genetycznej. Obszerna
wiedza na ten temat zgromadzona w tym projekcie pozwoli na
świadome wykorzystywanie zasobów genowych jodły oraz wspomoże
program ochrony i restytucji.
• Określenie pochodzenia populacji w kontekście istnienia odrębnych
refugiów, a co za tym idzie odróżnianie populacji autochtonicznych od
sztucznie wprowadzanych ma szczególne znaczenie nie tylko ze
względów konserwatorskich, ale również gospodarczych.
Badania wykonywane w ramach projektu badawczego własnego:
Polodowcowa historia jodły pospolitej ( Abies alba Mill.) i jej zmienność
genetyczna w Polsce w oparciu o molekularne markery DNA
N N309 794340
Finansowanego przez Narodowe Centrum Nauki
Dziękuję za uwagę