Identyfikacja osobnicza drzew leśnych za pomocą markerów DNA

Identyfikacja osobnicza drzew leśnych
za pomocą markerów DNA
dr Artur Dzialuk
Katedra Genetyki
Instytut Biologii Eksperymentalnej
Wykroczenia i przestępstwa
Drzewa jako:
• obiekty
1. nielegalny wyrąb i handel drewnem
głównie z krajów SE Azji
(150 bilionów € strat rocznie) –
ustalanie pochodzenia drewna oraz
identyfikacja gatunkowa (Degen &
Fladung 2008)
• świadkowie
możliwość powiązania
podejrzanego z miejscem
zdarzenia – identyfikacja
osobnicza
2. kradzieże i niszczenie drzew –
identyfikacja osobnicza
Degen & Fladung 2008. Use of DNA-markers for tracing illegal logging. Proceedings of the international workshop “Fingerprinting methods
for the identification of timber origins“
DRZEWA jako
• obiekty kradzieży
i niszczenia
• świadkowie wykroczeń
i przestępstw
?
możliwość powiązania podejrzanego
z miejscem zdarzenia
IDENTYFIKACJA OSOBNICZA DRZEW
Potencjalni odbiorcy
analiz DNA drzew leśnych
•
•
•
•
policja, prokuratura,sądy
jednostki Lasów Państwowych, w tym Straż Leśna
prywatni właściciele lasów
firmy likwidujące szkody budowlane (np. niszczenie
przez korzenie drzew murów, przewodów
kanalizacji, nagrobków na cmentarzach).
• firmy ubezpieczeniowe oraz kancelarie prawne
(sprawy likwidacji szkód komunikacyjnych)
Historia wykorzystania DNA drzew
w kryminalistce
Rok 1993,
Arizona (USA)
Yoon, C. (1993). Botanical witness for the prosecution. Science, 260(5110), 894.
Żywotnik olbrzymi (Thuja plicata)
źródło: http://cbt20.wordpress.com/2012/01/02/tree-dna-fingerprinting/
źródło: White et al. 2000. Microsatellite markers for individual tree genotyping: application in forest crime
prosecutions. Microsatellite markers for individual tree genotyping: application in forest crime prosecutions.
Drzewa jako świadkowie
przestępstw
Drzewa jako świadkowie
przestępstw
W badaniach można wykorzystać
DNA sprzed wielu lat !!!
źródło: Craft et al. Forensci Scie Int 2007. Application of plant DNA markers in forensic botany: genetic comparison
of Quercus evidence leaves to crime scene trees using microsatellites
Ekspertyzy Katedry Genetyki UKW
SZÓSTA ROCZNICA WYKONANIA
PIERWSZEJ ANALIZY SĄDOWEJ na UKW
Ekspertyzy Katedry Genetyki UKW
Picea pungens (świerk kłujący, odmiana srebrna)
Ekspertyzy Katedry Genetyki UKW
Picea pungens (świerk kłujący, odmiana srebrna)
Ekspertyzy Katedry Genetyki UKW
Picea pungens (świerk kłujący, odmiana srebrna)
prawdopodobieństwo, że badana próba igieł pochodzi
z drzew poszkodowanego wynosi 98%
(dziś powiedzielibyśmy że zaledwie 98%)
Katedra Genetyki UKW
JEST PIONIEREM W POLSCE !!!
między innymi JAKO PIERWSI:
•
opinia "Czy igły świerka kłującego zabezpieczone w bagażniku samochodu
podejrzanego pochodzą z drzew poszkodowanego" wykonana na zlecenie Policji.
Sprawa została wniesiona do sądu. Rok 2006. Wyniki badań opublikowane.
•
opinia "Czy DNA drewna zabezpieczonego na posesjach oskarżonego odpowiada
DNA drewna pochodzącego z oddziału 49m i 49i" wykonana na zlecenie Sądu
Rejonowego w Zielonej Górze, VII Wydział Grodzki (sprawa VII K 246/06). Sprawca
kradzieży został skazany prawomocnym wyrokiem. Rok 2007.
•
dopuszczenie przez Sąd Rejonowy w Lubartowie, II Wydział Karny, dowodu w postaci
ekspertyzy ZG UKW w sprawie o kradzież drewna dębu, spowodowało przyznanie się
podejrzanego do winy i dobrowolne poddanie się karze. Rok 2007.
DLACZEGO POLSKA ???
Lesistość Polski
• powierzchnia lasów w Polsce
wynosi 9,3 mln ha
(stan na dzień 31.12.2010)
• co odpowiada lesistości
30,5%.
• mniej niż średnia europejska
(34%) ale ...
źródło: GUS oraz Raport o stanie lasów w Polsce (DGLP 2010)
Całkowita powierzchnia leśna
Polska należy do krajów
o największej powierzchni lasów
w Europie
źródło: Global Forest Resources Assessment 2010. FAO Main Raport
Struktura własności lasów w Polsce
81,5% to
lasy publiczne
źródło: GUS oraz Raport o stanie lasów w Polsce (DGLP 2010)
Udział lasów publicznych
w ogólnej powierzchni lasów
były ZSRR
kraje
nordyckie
źródło: Global Forest Resources Assessment 2010. FAO Main Raport
DLACZEGO POLSKA ???
Lesistość,
powierzchnia leśna
i struktura własności
sprzyjają
podjęciu badań
Grant rozwojowy NCBiR:
Wykorzystanie sekwencji
mikrosatelitarnych w jądrowym DNA
drzew leśnych do udowodnienia
pochodzenia materiału dowodowego
w postępowaniu sądowym
Wykonawcy
•
Katedra Genetyki UKW
•
Leśny Bank Genów Kostrzyca
•
Instytut Genetyki Sądowej
Kierownik projektu: dr Artur Dzialuk (UKW)
Okres realizacji: 2009-2012 r.
Kwota dofinansowania 600 000 PLN
Jakie gatunki badamy?
W genetyce sądowej:
człowiek rozumny
(Homo sapiens)
pies, kot, koń, bydło, świnia, owca
7 gatunków drzew leśnych:
•
sosna zwyczajna – Pinus sylvestris
•
świerk pospolity – Picea abies
•
jodła pospolita – Abies alba
•
modrzew europejski – Larix decidua
•
dąb szypułkowy Quercus petraea
•
dąb bezszypułkowy – Quercus robur
•
buk zwyczajny – Fagus sylvatica
Zadania w ramach projektu
• Rozpoznanie zmienności genetycznej badanych
gatunków drzew leśnych
• zbiór igieł i liści z całej Polski:
zaangażowanie wszystkich nadleśnictw Lasów
Państwowych (431),
• genotypowanie ok. 1000 drzew każdego z badanych
gatunków.
• Opracowanie metod statystycznych dla celów
identyfikacji kradzionego drewna.
Zadania w ramach projektu
• rozpowszechnienie informacji o możliwości
identyfikacji osobniczej drzew leśnych,
• przeprowadzenie badań pilotażowych,
• przeprowadzenie szkoleń
Kradzież drewna
NNaarzdysponujemy?
Czym
•
•
•
rzęęddz
iaiani
ppoos
z
n
e
sttęęplub
poszlaki
zeznania
poowwan iewwyświadków
ssttaar
y
a
c
i
r
n
z
u
c
aająjąc
i
metoda porównaniaud
odciętych
doowwo zkrążków
e
c
d
o
w
zakwestionowanego drewna d
ioo
pniaka
lesie
wwyym wew
m!!!
badania mechanoskopijne
!
Ślady kradzieży drewna
mikrosatelity
Mikrosatelity u drzew
8 loci mikrosatelitarnych, po 10 alleli każdy,
daje teoretycznie ponad 83 tryliony
różnych genotypów
Izolacja DNA
• igły i liście drzew (nawet ich uschnięte fragmenty
przechowywane przez kilka lat)
• drewno i jego fragmenty (nawet wielkości zapałki):
gałęzie, wióry, trociny
• jedynie kora nie jest preferowanym źródłem DNA
multiplex PCR loci mikrosatelitarnych
• sosna zwyczajna – 11 loci w 2 reakcjach,
• świerk pospolity - 12 loci w 2 reakcjach,
• jodły pospolitej - 14 loci w 2 reakcjach,
• modrzew europejski - 15 loci w 3 reakcjach,
• dąb szypułkowy i bezszypułkowy - 11 loci w 2 reakcjach
• buk zwyczajny - 15 loci w 2 reakcjach.
w termocyklerze PTC-200 (MJ Research)
Analiza produktów PCR
• sekwenator ABI Prism 3130xl (Applied Biosystems)
• marker wielkości LIZ 600 (Applied Biosystems).
• oprogramowanie GENESCAN ver. 3.7 oraz GENOTYPER ver.
3.7 (Applied Biosystems).
Wnioskowanie
• wykluczenie tożsamości materiału dowodowego i
materiału porównawczego (pewność 100%)
• stwierdzenie tożsamości genetycznej wymaga
analizy statystycznej z wykorzystaniem bazy
częstości alleli i korekty uwzględniającej
występowanie struktury genetycznej oraz
wsobności u badanych gatunków drzew w celu
uzyskania niepodważalnego dowodu