„Zróżnicowanie genetyczne naturalnych populacji cisa pospolitego

„Zróżnicowanie genetyczne naturalnych populacji cisa pospolitego
(Taxus baccata L.) w Polsce”
Monika Litkowiec
Stypendystka projektu pt. „Wsparcie stypendialne dla doktorantów na kierunkach uznanych za
strategiczne z punktu widzenia rozwoju Wielkopolski”, Poddziałanie 8.2.2 Programu
Operacyjnego Kapitał Ludzki
Ekosystemy leśne są integralną częścią krajobrazu i rezerwuarem największej
różnorodności
biologicznej.
Pełnią
trzy
podstawowe,
a
zarazem
ważne
funkcje:
ekonomiczną, estetyczną i ekologiczną. Podstawowym składnikiem tych ekosystemów są
gatunki drzew leśnych, które pełnią funkcje „modulatorów” w kształtowaniu krajobrazu, po
przez tworzenie zróżnicowanych nisz ekologicznych dla fauny i flory. Fakt, że drzewa
posiadają zdecydowanie największą bioróżnorodność nie jest zaskoczeniem. Wynika to z
ich długowieczności, wydajnego przepływu genów, systemu kojarzenia jak również ich
polodowcowej historii. Zmienność genetyczna jest podstawą bioróżnorodności. Poziom
zmienności
i
zróżnicowania
genetycznego
mają
ważne
znaczenie
dla
zdolności
adaptacyjnych populacji i gatunków, co nabiera w ostatnim czasie szczególnego znaczenia w
obliczu zachodzących globalnie zmian środowiskowych, a w tym przede wszystkim zmian
klimatu. Wiedza na temat zmienności genetycznej i mechanizmie ją kształtującym ma
różnorodne
opracowanie
implikacje
jak:
optymalnej
tworzenie
strategii
programów
hodowli
ochrony
gatunków
o
gatunków
znaczeniu
zagrożonych;
gospodarczym,
pozwalającej jednocześnie chronić pulę genową i uszlachetniać odmiany, tym samym
zwiększając zysk ekonomiczny. Populacje gatunków charakteryzujące się wysokim
poziomem różnorodności genetycznej mają teoretycznie większe szanse na przetrwanie
dzięki możliwości przekazywania kolejnym pokoleniom korzystnej kombinacji genów. Każde
działania podjęte w celu ochrony puli genowych zagrożonych gatunków powinna poprzedzać
dokładna analiza genetyczna, której wyniki pozwolą ocenić poziom i rozmieszczenie
zmienności genetycznej oraz stwierdzić czy jest to wystarczające dla powodzenia projektów
ochronnych.
Cis pospolity (Taxus baccata L.) jest przykładem rzadkiego i ginącego gatunku, który
wymaga ochrony zarówno ex situ jak i in situ. Ochrona in situ (łac. in situ – na miejscu) jest
Praca doktorska współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach
Europejskiego Funduszu Społecznego
realizowana w naturalnym środowisku występowania gatunku chronionego i polega na
zachowaniu niezmiennych warunków środowiskowych i zaniechania pozyskiwania tego
gatunku. Ochronie in situ służą przede wszystkim rezerwaty i parki narodowe. Banki genów,
plantacje oraz próby reintrodukcji gatunku to formy ochrony ex situ (łac. ex situ – poza
miejsce). Cis pospolity uważany za relikt trzeciorzędowy i niegdyś za gatunek lasotwórczy o
szerokim zasięgu występowania oraz ważnym znaczeniu ekologicznym i gospodarczym,
zasługuje na próbę przywrócenia jego funkcji w przyrodzie i znaczenia użytkowego dla
człowieka.
W celu ochrony naturalnych stanowisk cisa pospolitego zostało utworzonych 29
rezerwatów na terenie całego kraju. Mimo ścisłej ochrony, w większości rezerwatów, drzewo
to nie odnawia się naturalnie. Główną przyczyna braku odnowienia, czy starszych siewek
cisa, jest zgryzanie siewek przez zwierzynę, niedobór światła spowodowany przez bierną
ochronę, zmiany siedliska oraz przegrywanie konkurencji z innymi gatunkami. Prowadzi to do
starzenia się populacji, obniżenia ich kondycji zdrowotnej, a co za tym idzie stopniowego
zamieranie gatunku. Wydaje się, że obecnie w Polsce niemożliwe jest zachowanie zasobów
genowych cisa, zdając się wyłącznie na naturalne procesy. Konieczne jest zastosowanie
ochrony czynnej przez poprawę warunków bytowania naturalnych populacji oraz odtworzenie
jego zasobów w ekosystemach leśnych w granicach jego naturalnego zasięgu. Naprzeciw
tym potrzebom wychodzi opracowany w Lasach Państwowych program ochrony i restytucji
cisa pospolitego w Polsce.
Celem mojego doktoratu jest poznanie zmienności genetycznej i genetycznego
zróżnicowania pomiędzy populacjami cisa pospolitego w Polsce. Badania poza wartością
poznawczą te będą miały istotne znaczenie dla udoskonalenia praktyk hodowlanych
stosowanych obecnie w leśnictwie. Badania te wspomagają Prowadzony przez Lasy
Państwowe program ochrony i restytucji cisa pospolitego („Program ochrony i restytucji cisa
pospolitego (Taxus baccata L.) w Polsce”, ZG-710/ Tb / 1 /2006). Wykorzystując markery
mikrosatelitarne badano zmienność genetyczną 31 populacji cisa pospolitego w Polsce (Rys
1). Stwierdzono, że większość badanych populacji posiada wysoki poziom zmienności
genetycznej oraz istnienie znacznych dystansów genetycznych pomiędzy blisko siebie
leżącymi populacjami (Rys 2). Ogólne zróżnicowanie genetyczne między zbadanymi
populacjami cisa pospolitego, wyrażone parametrem Fst, wyniosło 15,5%. Oznacza to, że
główny komponent zmienności genetycznej w analizowanych populacjach zawarty jest w
zmienności wewnątrzpopulacyjnej (aż 85%). Podczas gdy jedynie 15,5% tej zmienności
dotyczy zmienności międzypopulacyjnej. Prawdopodobnie jest to wynikiem izolacji populacji i
procesów genetycznych z tym związanych. Na tym tle, zróżnicowanie populacji pomiędzy
Praca doktorska współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach
Europejskiego Funduszu Społecznego
rejonami występowania jest niewielkie. W chwili obecnej obserwuje się rosnące
zainteresowanie cisem pospolitym w kontekście ochrony i zwiększania bioróżnorodności w
lasach gospodarczych, dotyczy to także regionu wielkopolski mimo, iż obecnie nie ma tu
naturalnych stanowisk cisa pospolitego. W lasach wielkopolski w przeszłości gatunek ten był
obecny. Trudno jest powiedzieć dlaczego wyginął, być może przyczyną tego była nadmierna
eksploatacja przez człowieka, jak również spadek uwodnienia tego regionu. Obecnie w
Lasach Państwowych planuje się ponowne wprowadzenie cisa pospolitego do lasów
wielkopolski w celu zwiększenia bioróżnorodności i atrakcyjności terenów wielkopolski.
Badania te wpisują się w strategię mającą na celu chronić możliwie szeroką bioróżnorodność
lasów, która jest istotna zarówno dla województwa wielkopolskiego jak i całego kraju, dla
obecnych i przyszłych pokoleń.
Rys. 1. Rozmieszczenie badanych stanowisk cisa pospolitego na terenie Polski.
Praca doktorska współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach
Europejskiego Funduszu Społecznego
Kretowki(26)
Malinowka(27)
Serednica(29)
Majdow(21)
Wadernik(24)
Igielki(25)
BieszczadyWoronikowka(31)
PasmoLysejGory(28)
CisynaGorzeJawor(30)
Radomocie(22)
Mogilno(23)
Liswarta(17)
NowyWaliszow(16)
ZadniGaj(18)
Jasien(20)
CzerskaStruga(4)
JeleniaGora(5)
Wierzchlas(6)
CisywCzarnem(7)
Tychowo(8)
HutaStara(19)
RezerwatCisowaGora(14)
BardoCisy(15)
ChoczewskieCisy(3)
Ksiaz(13)
CisowyJar(1)
LesznoWipsowo(2)
RezerwatCisyRokickie(9)
LasRokita(10)
Boleszkowice(11)
Bogdaniec(12)
0.30
0.25
0.20
0.15
0.10
0.05
0.00
Rys. 2. Dendrogram wykreślony metodą NJ na podstawie dystansów genetycznych
Cavali-Sforza dla 31 populacji cisa pospolitego w Polsce
Praca doktorska współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach
Europejskiego Funduszu Społecznego