DIGITALNA ARHIVA ŠUMARSKOG LISTA
prilagođeno pretraživanje po punom tekstu
| ŠUMARSKI LIST 7-8/2006 str. 5 <-- 5 --> PDF |
IZVORNI ZNANSTVENI ČLANCI ORIGINAL SCIENTIFIC PAPERS Šumarski list br. 7–8, CXXX (2006), 295-304 UDK 630* 165 (001) KONTROLA PODRIJETLA PANČIĆEVE OMORIKE (Picea omorika /Panč./ Purk.) IZ PLANTAŽE KOD KAKNJA POMOĆU IZOENZIMSKIH BILJEGA CONTROLLING THE SERBIAN SPRUCE ORIGIN (Picea Omorika /Panč./ Purk.) AT THE KAKANJ PLANTATION WITH ISOENZYME MARKERS Dalibor BALLIAN1 SAŽETAK: U ovom se istraživanju uporabom molekularnogenetičkih biljega i njihovom identifikacijom pokušalo odrediti podrijetlo Pančićeve omorike iz plantaže s područja Kaknja, čija je veličina 8,2 ha. Uporabili su se izoenzimski biljezi, koji su korišteni ranije u istraživanju genetičke varijabilnosti Pančićeve omorike (Ballian i sur. 2006). U ovom istraživanju kao i onom ranije, uporabilo se 12 enzimskih sustava s ukupno 16 genlokusa. Rezultati do kojih se došlo pokazuju da podrijetlo plantaže ne možemo pripisati ni jednoj od identificiranih populacija Pančićeve omorike u Bosni i Hercegovini. Osnovni razlog leži u tome što smo u plantaži dobili alele koji su registrirani u više populacija omorike, dok je jedan od registriranih alela nije uopće registriran u prirodnim populacijama, već, vrlo vjerojatno, vodi podrijetlo iz neke od neistraženih populacija ili iz manje skupine stabala. Ponuđeni model identifikacije sa 12 enzimskih sustava, odnosno 16 genlokusa mogao bi se u budućnosti pokazati prihvatljivim, jer su početna istraživanja pokazala jako dobar rezultat. K lj u č n e r i j e či : Picea omorika, izoenzimi, plantaža, identifikacija. 1. UVOD – Introduction Pančićeva omorika (Picea omorika /Panč./ Purk.) u svoje malobrojnosti zakonodavac dozvoljava sakupprirodi ima malo i disjunktno područje rasprostiranja u ljanje sjemena za reprodukciju iz svih populacija bez istočnoj B Bosni, u području srednjeg toka rijeke Drine ograničenja, bez obzira na to jesu li podesne kao sje( slika. 1). Raširena je pretežito na teško dostupnim kamenski objekti ili nisu. Sama je ta činjenica doprinijela menitim padinama, između 800 i 1550 m nadmorske vida se za mnoge plantaže koje su podignute širom Eurosine. U Bosni i Hercegovini raste na 13 većih ili manjih pe ne zna njihovo podrijetlo. Stoga su većinom miješalokaliteta. Najpoznatiji su lokaliteti na istočnim padinanog podrijetla. Ipak, u većini slučajeva sjeme se sakupma Zelengore, na planini Viogor kod Čajniča, višegrad-ljalo na području Višegrada, gdje postoji samo pet vrlo skom, srebreničkom te milićkom području, kao i na plaznačajnih populacija na oko 64 ha (B a l l i a n i sur., nini Sjemeč (F u k a re k, 1951, 1957, 1974). U Srbiji ra2004) i više manjih skupina stabala. Sakupljeno sjeme ste na više manjih lokaliteta, kao i skupinama stabala na iz tog područja uvijek se deklariralo samo kao “proveplanini Tari, te na jednom izoliranom lokalitetu u dolini nijencija Višegrad”, što prema provedenim istraživa- Mileševske rijeke (To š ić , 1983). njima nije bilo ispravno. Omorika se razmnožava generativno, pomoću sitPančićeva omorika predstavlja vrlo vrijedan tercinog sjemena relativno slabe klijavosti (K r s t i ć , 1950). jarni relikt, odnosno makrofosil među vrstama smrekâ. Zaštićena je zakonom još od 1964. godine, pa zbog Na temelju paleontoloških istraživanja koja su obav ljena širom Europe, posebno u oligocenskim sedimentima u Alsasu (Lakowitz prema Burschelu, 1965) Dalibor Ballian, Šumarski fakultet u Sarajevu, pronađeni su brojni fosilni ostaci omorike, što potvr Zagrebačka 20, 71000 Sarajevo, BiH. |
| ŠUMARSKI LIST 7-8/2006 str. 6 <-- 6 --> PDF |
D. Ballian: KONTROLA PODRIJETLA PANČIĆEVE OMORIKE (Picea omorika /Panč./ Purk.) . Šumarski list br. 7–8, CXXX (2006), 295-304 đuje njezinu široku rasprostranjenost u tom razdoblju. U sedimentima kasnog tercijara i ranog pleistocena na više mjesta u Njemačkoj također su nađeni fosilni ostaci (Weber prema Burschelu, 1965, Maiu i sur., 1963), kao i u središnjoj Rusiji (Glinka prema B u rsche lu , 1965). Prema istraživanjima Ravazzia (2002) nađeno je mnogo ostataka pretka Pančićeve omorike poznatog kao Picea omoricoides Weber, i to na mnogim mjestima u Europi, bilo da je riječ o fosilnoj peludi, češerima, bilo o nekom drugom dijelu stabla. Velike klimatske promjene, posebno globalno zatopljenje, kao i mnoge promjene koje su nastale antropo- Slika 1. Rasprostiranje pančićeve omorike u Bosni i Hercegovini Figure 1 Distribution of Serbian Spruce in Bosnia and Herzegovina genim djelovanjima u zadnjih 50 godina, podizanje hidroelektrana na rijeci Drini, s velikim akumulacijskim jezerima, dovele su do značajnih promjena u okolišu Pančićeve omorike. Te novonastale promjene nikako ne pogoduju omorici, pa te male geografski udaljene i rijetke prirodne populacije predstavljaju posebne genetičke specifikume u laganom nestajanju. Uz te promjene, praktično u svim prirodnim populacijama omorike u većoj ili manjoj mjeri ugrožen je njezin opstanak i djelovanjem prirodnih procesa sukcesije vegetacijskih formacija. Tako se smanjuju površine koje pogoduju njezinom rastu i razvoju, te posebno prirodnoj obnovi. Najveći problem kod sukcesije predstavlja pridolaženje agresivne bukve (Fagus sylvatica L.), smreke (Picea abies Karst.), crnog bora (Pinus nigra Arn.), običnog bora (Pinus sylvestris L.), kao i nekih drugih vrsta listača koje potiskujući omoriku onemogućuju njezinu prirodnu obnovu, te joj u konačnici prijete potpunim nestankom. Trenutno jedina mogućnost zaštite ove vrijedne endemične vrste, u izmijenjenoj ekološkoj situaciji, leži u primjeni najsuvremenijih metoda molekularno-genetičkog identificiranja populacija, te na temelju dobive nih rezultata u hitnom formiranju arhiva in situ i ex situ. U tom slučaju bi i podignute plantaže širom Europe mogle poslužiti za njezino konzerviranje ex situ, a to ponajprije ovisi o stupnju poznavanja njezinoga genetičkog diverziteta. Kako se radi o vrlo rijetkoj vrsti, vrlo malog i isprekidanog područja prirodnog rasprostiranja, sigurno je i prisutnost genetičkog drifta koji ostavlja značajni trag na ovim populacijama, a o tome se detaljno govori u radu K uit t i ne n i sur. (1991). Prema istraživanju Langnera (1959) Pančićevu omoriku karakterizira i pojava samooplodnje, te, prema njemu, ne postoje razlike u vitalnosti sjemena nastalog samooplodnjom i stranom oplodnjom, ali se kod mladih biljaka javlja depresija u rastu. Kasnijim se istraživanjem koje je proveo Geburek (1986) pojavila neočekivano visoka razina inbriding depresije, a istraživanje je proveo na 24-godišnje potomstvo Pančićeve omorike, te je to povezao istraživanjima Langnera (1959). Tako, prema istraživanja Kui t t inena i sur. (1991) pojava depresije u rastu mogla bi poslužiti za objašnjenje varijabilnosti Pančićeve omorike. Ipak su Kui t t ine n i S a v o la ine n (1992) u svome istraživanju došli do rezultata da kod Pančićeve omorike imamo kombiniranu visoku vrijednosti stranooplodnje i samooplodnje, što je specifikum među četinjačama, a pojavu rane inbriding depresije u rastu sama Pančićeva omorika eliminira. Sa v ol ain en i sur. (1991) ukazuju na pojavu relativno velike letalnosti embriona kod omorike, što je jedan od mehanizama eliminacije embriona (jedinki) nastalih samooplodnjom i eventualnog križanja u vrlo bliskom srodstvu. Sva ova saznanja mogu nam uveliko olakšati posao kod identifikacije populacija, ili određivanja podrijetla ranije podignutih plantaža. Cilj ovoga rada je određivanje mogućeg podrijetla plantaže Pančićeve omorike s područja Kaknja (veličine 8,2 ha) molekularno genetičkom metodom identifikacije, odnosno uporabom izoenzimskih biljega. Za identifikaciju su uporabljeni ranije korišteni izoenzimski sustavi za genetičku identifikaciju Pančićeve omorike (B a l l i a n i sur., 2006). Na temelju dobivenih rezultata iz ovog istraživanja trebalo bi izvršiti i identifikaciju drugih plantaža Pančićeve omorike širom Europe, što bi moglo pomoći u njezinu očuvanju, jer bi na taj način identificirane plantaže mogle dobiti status genetičkih arhiva ex situ. Kod provođenja ovih aktivnosti treba paziti da se ne uključe plantaže s mješovitim podrijetlom, gdje se izmiješano uzgaja nekoliko genetičkih skupina, jer bi se na taj način došlo do gubitka specifičnog genetičkog diverziteta iz populacija, a koji je zapravo glavni cilj i svrha mjerâ zaštite. Analiza izoenzimskih biljega predstavlja jednu od biokemijskih metoda preko koje se mogu utvrditi raz |
| ŠUMARSKI LIST 7-8/2006 str. 7 <-- 7 --> PDF |
D. Ballian: KONTROLA PODRIJETLA PANČIĆEVE OMORIKE (Picea omorika /Panč./ Purk.) . Šumarski list br. 7–8, CXXX (2006), 295-304 like između pojedinih vrsta, kao i svojstava pojedinačnih stabala, te populacijâ. Na toj osnovi oni omogućuju i kontrolu provenijencije sjemenskog i sadnog materijala, kao i ranije podignutih plantaža nepoznatog podrijetla. Zbog toga u zemljama s intenzivnim šumarstvom ova metoda nalazi svoju veliku primjenu. Ipak, koliko god ove metode mogu biti zanimljive za praksu, one pokazuju određene granice do kojih se može ići s ovim stupnjem razvoja tehnike. Pa ipak, ova metoda daje rezultate s jako dobrom pouzdanošću. Temeljno načelo uporabe ove tehnike je takvo da se ono na isti način primijenjuje kod svih vrsta šumskog drveća, bilo da su posrijedi sastojine, sjeme, sadni materijal, ili ranije podignute plantaže. 1.1 IZOENZIMSKI MARKERI I NJIHOVA ANALIZA Isoenzyme markers and their analysis Prema Konnertovoj (1999) i Ballianu (2003), sve su vrste šumskog drveća diploidni organizmi, s dvostrukim brojem kromosoma (2n), te je na taj način i svaki gen u stanicama dvostruko prisutan. Ako su nizovi DNK na oba genska odsječka isti, govori se o istoj gen varijanti ili alelima, koji se označavaju kao homozigot. Ipak na određenom genlokusu mogu nastati jedna ili dvije varijante gena; te s većim brojem stabala u populaciji imamo pojavu više varijanti. Kao posljedica pojavljivanja različitih varijanti istog gena u stanicama se javljaju različite varijante određenog enzima, odnosno izoenzima, koji u fiziološkim procesima razmjene tvari imaju istu ulogu. Postojanje ovih izoenzima, a time i različitih gena može se dokazati analizom biokemijskih, odnosno izoenzimskih biljega. Za analizu izoenzimskim biljega obično se rabe dijelovi biljnih tkiva iz sjemena ili dormantnih zimskih pupoljaka, iz kojih je pomoću pufernih rastvora mogu će izolirati bjelančevine (K o n n e r t , 1995). Nakon što se izolirane bjelančevine postave u odgovarajući medij – nosac (gel), te u električno polje istosmjerne struje, zbog svojega različitog električnog naboja u mediju migriraju na različita rastojanja, što je uvjetovano različitim sastavom aminokiselina. Nakon nekoliko sati razdvajanja u električnom polju, kada su se molekule dovoljno razdvojile, mogu se kemijskim postupkom obojiti te postati vidljive uporabom fizioloških bojila. Kao konačan rezultat imamo obojene vrpce (linije), koje svojim različitim položajem mogu pokazati različite varijante istoga gena. Na temelju ovoga može se zaključiti kojoj genetičkoj varijanti pripada istraživani uzorak, odnosno stablo. Rutinska jednostavnost ovoga postupka, kao i laka uporaba kod svih vrsta šumskog drveća, omogućuju da se ove metode koriste u mnogim laboratorijima. 1.2 ŠUMSKA SASTOJINA GENETIČKI VARIJABILNA POPULACIJA Forest stand genetically variable population Svaka od šumskih sastojina predstavlja jednu populaciju, koja se sastoji od većeg broja stabala, s različitim fenotipskim izgledom. Pojava varijabilnosti u ovom slučaju nije samo posljedica utjecaja okoliša, nego je posljedica različitih genetičkih struktura pojedinih članova sastojine. Genetička raznolikost individua jedne populacije označava se pak kao individualna genetička varijabilnost. Prema tome, jedna populacija šumskog drveća pokazuje genetički utoliko veću varijabilnost ukoliko se u njoj nalazi više različitih alela. Inače, genetička varijabilnost se ne smije izjednačavati sa brojnošću vrste. Tako i kod umjetno podignutih nasada, tzv. monokultura možemo imati veliku genetičku varijabilnost, ako se pojedinačna stabla razlikuju po svojim nasljednim obilježjima. Svako stablo na jednom genlokusu ima dvije jednake ili različite gen varijante, odnosno alela. Prema zast tupljenosti alela u jednoj populaciji, a što je iskazano postocima, dobivamo genetičku strukturu populacije. u Struktura nam pokazuje koliko se alela može naći u sastojini i s kojom su učestalošću zastupljeni pojedini aleli. Tako se mogu razlikovati sastojine, posebno po tome što nedostaju neki od alela u populaciji, a nalazimo ih u drugoj populaciji, a s druge strane, razlika je i u samoj učestalosti pojedinih alela. Budući da istraživanje svih stabala u jednoj sastojini zahtijeva mnogo vremena i sredstava, genetičku strukturu populacije procjenjujemo na temelju uzorka koji treba da predstavlja sastojinu. U znanstvenim krugovima postoje točni proračuni koliko treba uporabiti uzoraka da bi oni reprezentirali sastojinu, odnosno populaciju. Na temelju toga može se s odgovarajućom vjerojatnošću doći do pokazatelja genetičke varijabilnosti, odnosno do učestalosti pojedinih alela. |
| ŠUMARSKI LIST 7-8/2006 str. 8 <-- 8 --> PDF |
D. Ballian: KONTROLA PODRIJETLA PANČIĆEVE OMORIKE (Picea omorika /Panč./ Purk.) . Šumarski list br. 7–8, CXXX (2006), 295-304 1.3 MOGUĆNOSTI KONTROLE PODRIJETLA SJEMENA, SADNOG MATERIJALA ILI PLANTAŽA POMOĆU ANALIZE IZOENZIMSKIH BILJEGA – PO NAČELU ISKLJUČIVANJA The possibility of controlling the origin of seed, plant material or plantations with the analysis of isoenzyme markers using the exclusion principle Prema Gregoriusu i sur. (1984), ako se za kontrolu biljnog materijala rabi analiza izoenzimskih biljega, potrebno je ponajprije odgovoriti na dva pitanja: – Da li su u dva ili više uzoraka prisutni iste aleli, odnosno jesu li su samo oni prisutni? – Da li je učestalost alela u uzorcima koji se uspoređuju ista? Za šumare je važno da se na znanstveno priznat način ispita podrijetlo polaznog materijala, kao i podrijetlo materijala koji služi u reproduktivne svrhe. To je vrlo jednostavno kod kontrole klonskog materijala analizom izoenzimskih biljega, jer sve jedinke istog klona moraju pokazati iste vrpce na zimogramu kako kod roditelja (ortete), tako kod potomstva (rameta). Slika 2. Sustav isključivanja pet populacija prema Gregoriusu i sur. (1984) Figure 2 System of exclusion of five populations according to Gregorius et al. (1984) Daleko složenija situacija je kod materijala generativnog podrijetla. Uz već rečeno, ovdje se ne može jed nostavno donijeti valjan zaključak, jer imamo različit sastav partija sjemena jedne sastojine, probleme s veličinom uzorka, nepotpuno obuhvaćanje svih sastojina, pa se stoga mogu utvrditi samo određene neujednačenosti u rezultatima. U tom se slučaju pristupa načelima isključivanja, kako je predložio Gregorius i sur. (1984). Uspoređivanjem početnog materijala jedne sastojine, sjemena koje je proizvedeno u istoj sastojini, kao i sadnica proizvedenih iz tog sjemena, može se samo zaključiti prisutnost stranih nasljednih svojstava, te je to dokaz da sjeme ne potječe iz dane sastojine. Ako se, pak, u sastojini javljaju isti aleli, to još ne potvrđuje pripadnost istoj sastojini, odnosno populaciji, jer uvijek mogu postojati sastojine s istim alelima, iz kojih potječe biljni reprodukcijski materijal. Tako genetičkim istraživanjima, odnosno analizom izoenzimskih i DNK biljega možemo samo reći da reprodukcijski materijal potječe ili ne potječe iz određene sastojine, što je detaljno opisano u radu G r e g or i u s a i sur. (1984) i Ko n n e r t o v e (1999). Tako dolazimo do vrlo ilustrativnog primjera koji je dan u radu Gregoriusa i sur. (1984) i Konnertove (1999). Prema tomu, partija sjemena ili sadnica (A) sa sigurnošću ne potječe iz populacija 2 i 5, ali se ne može isključiti da one ne vode podrijetlo iz populacija 1, 3 i 4 (slika 2). Ovo pak ne znači da se analiza izoenzima kao kontrolni instrument ne može uključiti u poslove kontrole. Pravilnim poznavanjem genetičke varijabilnosti jedne vrste, kao i mehanizama nasljeđivanja, te pravilnim izborom uzoraka za uspoređivanje analiza izoenzimskih biljega može dati značajne spoznaje o podrijetlu vrste. Suvremene statističke metode ponekad vrlo uspješno omogućavaju da se odredi pripadnost uzoraka određenoj populaciji, a imamo slučajeva da to ostaje sakriveno u masi statističkih podataka. Kao vrlo pouzdane rabe se metode SAS analize (Statistic Analysis Sistem), klasteranalize ili PCA analize (Principal Component Analysis), kao i neki slični računalni programi. 2. MATERIJAL I METODA RADA – Materials and methods of work Kao osnova za analizu iskorišteni su podaci prezentirani u istraživanjima B al li an a i sur. (2004 i 2006). Za identifikaciju Pančićeve omorike u plantaži s područja Kaknja, selekcionirano je 50 stabala, kao što je ranije urađeno i u 12 prirodnih populacija Pančićeve omorike (tablica 1). Tako je prema ranije priznatoj metodologiji sabrano 50 grančica s dormantnim pupovima, sa slučajno izabranih stabala, ali ipak ravnomjerno raspoređenih u plantaži. |
| ŠUMARSKI LIST 7-8/2006 str. 9 <-- 9 --> PDF |
D. Ballian: KONTROLA PODRIJETLA PANČIĆEVE OMORIKE (Picea omorika /Panč./ Purk.) . Šumarski list br. 7–8, CXXX (2006), 295-304 Tablica 1. Populacije i lokaliteti sa pančićevom omorikom Table 1 Populations and locations with Serbian Spruce Lokalitet Populacija Locality Population Veliki Stolac Gostilja Višegrad Karaula Štula Božurevac Tovarnica Novo Brdo Rogatica Panjak Šarena Bukva Srebrenica Strugovi Pliština Čajniće Viogor Foča Govza Kakanj plantaža Za istraživanje se uporabilo 12 enzimskih sustava s ukupno 16 genlokusa, kako je prikazano u tablici 2. Postupci maceracije, priprave gela, elektroforeze i bojenja gela bili su prilagođeni primijenjenim enzimskim sustavima koji se rabe za smreku (Konnert, 1995), a interpretirali smo i zimograme na temelju studija provedenih na smreci od Muonea i sur. (1987), Lag ec r antz a i sur. (1988) i P o ul s en i sur. (1983). Analiza pripadnosti obavljena je metodom Gregoriusa i sur. (1984) i Konnertove (1999). Na temelju dobivenih parametara izračunate su sljedeće veličine: – Alelne i genotipske frekvencije Zemljopisna širina Longitude 43° 54’42” 43° 51’30” 43° 55’53” 43° 58’35” 43° 59’08” 43° 54’11” 43° 59’56” 44° 01’17” 43° 58’23” 44° 01’25” 43° 38’47” 43° 29’24” 44° 11’ Zemljopisna dužina Latitude 19° 13’18” 19° 19’57” 19° 17’09” 19° 19’29” 19° 16’41” 19° 11’14” 19° 09’11” 19° 11’54” 19° 13’18” 19° 10’29” 19° 07’ 14” 18° 35’37” 18° 06’ Područje (ha) Area (ha) 10 50 2 10 2 20 30 2 30 20 40 30 8,5 Tablica 2. Enzimski sustavi, E.C. referentni broj, broj lokusa i broj nađenih alela Table 2 The Enzyme Systems, E.C. referential number, the number of loci and the number of the allele that were found Enzimski sustavi Enzyme systems Phosphoglucose isomerase Phosphoglucomutase Isocitrat dehidrogenase Shikimic acid dehidrogenase Leucin amino peptidase Fluorescent esterase Glutamat oxalacetat transminase Peroksidase Glutamatdehydrogenase Diaphorase Malatdehydrogenase NADH-Dehydrogenase E.C. broj number 5.3.1.9 2.7.5.1 1.1.1.42 1.1.1.25 3.4.11.1 3.1.1.1 2.6.1.1 1.11.1.7 1.4.1.2 1.6.4.3 1.1.1.37 1.6.99.3 Gen. lokus Broj alela Gen. locus No of alleles Pgi -B 2 Pgm – A 3 Idh -B 1 Sdh – B 2 Lap – B 1 Fest – A 2 Got – A, – B, – C 1,1,1 Per – A 1 Gdh – A 2 Dia -C 2 Mdh – A, – B, – C 3,2,1 Ndh -B 1 na je u računalnom programu BIOSYS-1 (Swofford – Očekivana (He) i dobivena (Ho) heterozigotnost i Selander, 1981). Na temelju dobivenih genetičkih odstojanja i klasteranaliza prema N e i u (1978) i P r i t – Ukupni broj alela, srednji broj alela po lokusu, prochardu (2000), konstruirani su dendrogrami. porcija polimorfnih lokusa Obrada statističkih podataka za alelne frekvencije, frekvencije genotipova i genetička odstojanja obavlje 3. REZULTATI – Results Na temelju provedenih istraživanja u 12 prirodnih populacija Pančićeve omorike, te u plantaži (Kakanj), uporabom 12 enzimskih sustava, analizu 16 genlokusa, s ukupno 24 alela (tablica 3), mogu se donijeti zaključci koji se temelje na metodi koju je predložio Gr e g o r i u s i sur. (1984). Prema toj metodi i dobivenim rezultatima iz istraživanja B a l l ia n a i sur. (2004, 2006) nismo u mogućnosti odrediti podrijetlo istraživane plantaže. Razlog tomu je što nismo mogli dati zadovoljavajući odgovor na prvo pitanje “jesu li u dva ili više uzoraka prisutni isti aleli, odnosno jesu li samo oni prisutni”, a to je automatski isključilo odgovor na drugo pitanje, kao i što se u plantaži javljaju aleli koji nisu nađeni ni u jednoj od 12 prirodnih populacija koje su istraživane, odnosno pojavili su se potpuno drugi aleli i njihove kombinacije (Tablica 3). Na temelju toga možemo zaključiti da plantaža vodi podrijetlo iz više populacija, odnosno skupina stabala, koje u ranije provedenom istraživanju Ba ll i an i sur (2006) nisu obuhvaćene. |
| ŠUMARSKI LIST 7-8/2006 str. 10 <-- 10 --> PDF |
D. Ballian: KONTROLA PODMJETLA PANČIĆEVE OMOMKE (Picea omorika /Panč./ Purk.) ... Šumarski list br. 7-8, CXXX (2006), 295-304 |
| ŠUMARSKI LIST 7-8/2006 str. 11 <-- 11 --> PDF |
D. Ballian: KONTROLA PODRIJETLA PANČIĆEVE OMORIKE (Picea omorika /Panč./ Purk.) . Šumarski list br. 7–8, CXXX (2006), 295-304 Uz to i relativno visok broj alela koji je nađen u Na temelju provedene statističke analize u računalplantaži kod Kaknja (tablica 4) ukazuje na to da su u nom programu BIOSYS-1 (Swofford i Selander, plantaži prisutni svi istraživani aleli iz prirodnih popu1981), a prema B a l l i a n u i sur. (2006), genetička varilacija. Taj rezultat dodatno upućuje na to da je plantaža jabilnost 12 prirodnih populacija Pančićeve omorike i vjerojatno osnovana od materijala koji vodi podrijetlo plantaže Kakanj, gdje je istraživano 16 izoenzimskih iz različitih prirodnih populacija Pančićeve omorike. genlokusa, pokazuje jaku diferencijaciju (Fst = 0,261), isključujuću plantažu Kakanj, te se ne može reći da je Ovo ipak moramo uzeti s rezervom, ako znamo da za prisutna geografska genetička diferenciranost u obliku analizu nije korišten velik broj uzoraka, odnosno možda kline. veličina uzorka nije bila optimalna, te da u ovom slučaju možda imamo pojavu rijetkih alela u malom uzorku. Na Ustanovljeno je da su aleli sa svojim frekvencijama pojavu tih problema upozorava Hüssendörfer raspoređeni slučajno u istraživanim populacijama. Ta( 1996) kod istraživanja koje je proveo s običnom jelom, kođer je ustanovljeno da plantaža Pančićeve omorike na kada se bavi problematikom određivanja optimalnog području Kakanja pokazuje slabo diferenciranje, što broja uzoraka koji će predstavljati populaciju. upotpunjuje mišljenje o njezinom miješanom podrijetlu Tablica 4. Genetička varijabilnost Table 4 Genetic variability Ukupni broj Broj alela Postotak polimorfnih Stvarna Očekivana Broj Populacija alela po lokusu lokusa heterozigotnost heterozigotnost No. Population Total no. No. of alleles Percentage of Actual Expected of alleles by loci polymorphous loci heterozygocity heterozygocity Č 2. Strugovi Šarena bukva 20 21 1,3 1,3 25,0 31,3 0,047 0,018 0,082 0,017 3. Vigor 20 1,3 25,0 0,096 0,092 4. Stolac 19 1,2 18,8 0,060 0,047 5. Božurevac 19 1,2 18,8 0,107 0,069 6. Tovamica 18 1,1 12,5 0,058 0,046 7. Karaula štula 21 1,3 25,0 0,111 0,106 8. Gostilj 19 1,2 18,8 0,044 0,055 9. Patijak 19 1,2 18,8 0,132 0,083 10. Novo brdo 21 1,3 25,0 0,100 0,085 11. Govza 20 1,3 25,0 0,074 0,081 12. Pliština 18 1,1 12,5 0,024 0,046 13. Kakatij 23 1,4 37,5 0,070 0,093 Slika 3. Dendrogram 1 baziran je na genetičkim rastojanjima Slika 4. Dendrogram 2 baziran je na genetičkim rastojanjima prema Neiu (1978) prema klaster metodi Pritcharda i sur. (2000) Figure 3 Dendrogram 1 is based upon genetic distance Figure 4 Dendrogram 2 is based upon cluster method as determined by Nei (1978) of Pritchard et al. (2000) |
| ŠUMARSKI LIST 7-8/2006 str. 12 <-- 12 --> PDF |
D. Ballian: KONTROLA PODRIJETLA PANČIĆEVE OMORIKE (Picea omorika /Panč./ Purk.) . Šumarski list br. 7–8, CXXX (2006), 295-304 (prema B all i a n u i sur., 2006). To se da primijetiti ako promatramo i dobivene dendrograme 1 i 2 (slika 3 i 4), prema istraživanju B a l lia na i sur (2006), koji su dobiveni na temelju genetičkih rastojanja između istraživanih populacija. Rastojanjima prikazanim u dendrogramu 1 prema Neiu (1978) plantaža omorike predstavlja odvojenu skupinu (slika 3), dok u dendrograma 2 prema Pritchardu i sur. (2000) već povezana s populacijom Strugovi (slika 4). Kod dendrogramske analize genetičkih rastojanja prema Ne iu (1978), a što je prikazano u istraživanju Ba l l i ana i sur. (2006), plantaža Kakanj zauzima središnje mjesto između populacija Božurevac i Strugovi. 4. RASPRAVA – Discussion Dobiveni rezultati u prvi plan stavljaju osnovno pitanje; koliko individua može i mora reprezentirati populaciju Pančićeve omorike. Broj individua koje predstavljaju populaciju ipak ostaje upitan (50, 100 ili vi- še). Tu se pojavljuje i problem subjektivnosti pri uzimanju uzorka, a u ovom istraživanju zbog jako ekstremnih uvjeta staništa gdje raste omorika, od kojih su mnoga slabo dostupna, vrlo često nismo bili u mogućnosti isključiti subjektivnost. Uz to, pojavljuje se i problem hoće li analizom izoenzimskih biljega biti registrirani i rijetki aleli koji se nalaze u populaciji. Stoga bi u području gdje raste Pančićeva omorika trebalo primijeniti načelo razmjernog broja uzoraka prema veličini populacije, uz prethodno testiranje na nekoliko lako dostupnih populacija, da se ustanovi kakve su frekvencije pojavljivanja rijetkih alela u njima. Tako bi se dobio standard za Pančićevu omoriku, a koji ne bi bio u opreci s preporukom Hüssendorfera (1996), koji preporučuje da treba povećati broj individua u analizi koje predstavljaju populacije. U tom bi se slučaju s velikom vjerojatnošću mogli obuhvatiti i rijetki aleli koji se nalaze u populaciji. Ipak, situacija s Pančićevom ;"n omorikom je takva da ponekad imamo populacije manje stabala nego što preporučuje Hüssendorfer. Međutim, povećanje broja individua u uzorku za analizu 5. ZAKLJUČCI Ponuđeni sustav identifikacije sa 12 enzimskih sustava, odnosno 16 genlokusa mogao bi se u budućnosti pokazati prihvatljivim, jer su početna istraživanja dala dobar rezultat. Za sada ne možemo u potpunosti izvršiti dodjeljivanje određenih plantaža određenim prirodnim popu povlači za sobom i višu cijenu istraživanja, što je često limitirajući čimbenik, kao i vrijeme potrebno za istraživanje, odnosno potrebni laboratorijski kapacitet. Dobiveni rezultati u ovom istraživanju, pri uporabi analize izoenzimskih biljega pokazuje da su naše trenutačne mogućnosti potvrde podrijetla Pančićeve omorike relativno ograničene. Ponuđeni sustav identifikacije ovom metodom mogao bi su u budućnosti pokazati prihvatljivim, jer su početna istraživanja pokazala dobar rezultat, iako još ne možemo u potpunosti izvršiti dodjeljivanje istraživane plantaže određenoj populaciji ili populacijama. Razlog leži i u njezinom miješanom podrijetlu. Stoga bi trebalo nastaviti s daljnjim istraživanjima u cilju stvaranja još detaljnije genetičke slike o po pulacijama, s još većim brojem enzimskih sustava, odnosno genlokusa, koji bi obuhvatili sve prirodne populacije te skupine stabala u BiH i Srbiji, što je jedan dugotrajan i skup posao. Rezultati iz ovog istraživanja mogu nam pomoći u formiranju sjemenskih baza kako preporučuje Ballian i sur. (2004). U tu je svrhu potrebno uključiti dovoljan broj stabala iz prirodnih populacija istraživane vrste, kao i naći nove i pogodnije biljege za njihovu identifikaciju. – Conclusions lacijama u kojima se sakuplja sjeme, ali s određenim rizikom i to se može obaviti. Zbog visoke cijene istraživanja trebalo bi se odlučiti za manji broj enzimskih sustava, tako da se isključe svi oni koji pokazuju monomorfizam. 6. LITERATURA – References Ballian, D., D. Gömöry, R. Longauer, T. Miki ć , L. P a ul e, 2004. Isoenzyme analysis, including the problem of reproduction and conservation of the populations of the serbian spruce (Picea omorika /Panč./ Purk.) from the Višegrad area. FORUM Genetik – Wald – Forstwirtschaft 2004: 320–329. Ballian, D., D. Gömöry, R. Longauer, T. Mikić, D. Kajba, L. Paule, 2006: Genetic identification of the populations Serbian Spruce (Picea omorika /Panč./ Purk.) by isoenzyme markers. Plant Systematic and Evolution (prihvaćeno – u tisku). |
| ŠUMARSKI LIST 7-8/2006 str. 13 <-- 13 --> PDF |
D. Ballian: KONTROLA PODRIJETLA PANČIĆEVE OMORIKE (Picea omorika /Panč./ Purk.) . Šumarski list br. 7–8, CXXX (2006), 295-304 Burschel, P., 1965: Die Omorikafichte. Forstarchiv 36 (6/7): 113–131. Fukarek, P., 1951: Današnje rasprostranjenje Pančićeve omorike (Picea omorika Pančić) i neki podaci o njenim sastojinama. Godišnjak Biol. Instituta u Sarajevu, br. 1–2: 141–198. F uk are k, P., 1957: Neke starije i novije rasprave o Pančićevoj omorici. Šumarstvo: 245–257. Fukarek, P., 1974: Neke vrste drveća i grmlja koje su pogrešno navedene u flori Bosne i Hercegovine i susjednih krajeva. ŠEinige Baum- und Straucharten die irrtümlich in die Flora von Bosnien, der Herzegovina und der benachbarten Gebieten eingetrasgen wurdenĆ. Akad. nauka i umjetnosti BiH, radovi LIV, knjiga 15: 45–60. Geburek, T. H. 1986: Some results of inbreeding depression in Serbian spruce (Picea omorika /Pančić/ Purk.). Silvae Genet. 35: 169–172. Gregorius, H. R., H. H. Hattemer, F. Bergmann, 1984: Über Erreichtes und kaum Erreichbares bei der “Identifikation” forstlichen Vermehrungsguts; Bericht des Instituts für Forstgenetik und Forstpflanzenzüchtung der Georg-August- Universität Göttingen. Hussendörfer, E., 1996: Untersuchungen über die genetische Variation der Weißtanne (Abies alba Mill.) unter dem Aspekt der in situ Erhaltung genetischer Ressourcen in der Schweiz, disertacija, Zurich, ETH. Konnert, M., 1995: Isoenzymunterschungen bei Fichte (Picea abies /L./ Karst.) und Weißtanne (Abies alba Mill.) – Anleitung zur Trennmethodik und Auswertung der Zymogramme, Teisendorf. Konnert, M., 1999: Herkunftsüberprüfung mit biochemisch- genetisch Metoden; Der Weihnachtsbaum, No 5, pp 4–9, Gudensberg. Krstić, M., 1950:Morfološke i biometričke pojedinosti fruktifikacije Picea omorika Panč. – Kvaliteta sjemena. Ins. Za naučna istraživanja u šum. NRS, Beograd: 1–23. Kuittinen, H., O. Muona, K. Kärkkäinen, Ž. Borzan, 1991: Serbian spruce, a narrow endemic, contains much genetic variation. Can. J. For. Res. Vol. 21: 363–367. Kuittinen, H., O. Savolainen, 1992: Picea omorika is self-fertile but outcrossing conifer. Heredity, 68: 183–187. Lagercrantz, U., N. Ryman, G. Stahl, 1988: Protein loci in diploid tissue of Norway spruce (Picea abies K.): description and interpretation of electrophoretic variability patterns. Hereditas 108: 149–158. La n g n e r, W., 1959: Selbstfertilität und Inzucht bei Picea Omorika (Pančić) Purkyne. Silvae Genet. 8: 84–93. Mai, D. H., J. Majewski, K. P. Unger, 1963: Pliozän und Altpleistozän von Rippersroda in Thüringen. Geologie 765–815. Muona, O., R. Yazdani, G. Lindqvist, 1987: Analysis of linkage in Picea abies. Hereditas 106: 31–36. Nei , M., 1978: Estimation of average heterozygosity and genetic distance from a small number of individuals. Genetics, 89: 583–590. P ri t cha rd, J. K., M. S t e p h e ns , P. D o n n e l l y, 2000: Inference of population structure from multilocus genotype data. Genetics 155: 945–959. Poulsen, H. D., V. Simonsen, H. Wellendorf, 1983: The inheritance of six isozymes in Norway spruce (Picea abies /L./ Karst.). Forest Tree Improvement 16: 12–33. Ravazzi, C., 2002: Late Quaternary history of spruce in southern Europe. Review of Palaeobotany and Palynology 120: 131–177. Savolainen, O., K. Kärkkäinen, H. Kuittinen, 1992: Estimating numbers of embryonic lethals in conifers. Heredity, 69: 308–314. Savolainen, O., H. Kuittinen, 2000: Small Population Processes. In: Young, A., Boshier, D., Boyle.,T., Ed. Forest Conservation Genetics – Principles and Practice, CABI – Publishing, Wallingford 91–100. Swofford, K, N. Selander, 1981: Boisys 1 – a FORTRAN program for the comprehensive analysis of electrophoretic dana in population genetics and systematics. J. Her., 72: 281–283. Tošić, M., 1983: O jednom novom nalazištu Pančićeve omorike (Picea omorika Pančić) u Srbiji ŠOn a new locality of the Pančić spruce (Picea omorika Pančić) in SerbiaĆ. Akad. nauka i umjetnosti BiH, radovi LXXII, knjiga 21: 267–274. |
| ŠUMARSKI LIST 7-8/2006 str. 14 <-- 14 --> PDF |
D. Ballian: KONTROLA PODRIJETLA PANČIĆEVE OMORIKE (Picea omorika /Panč./ Purk.) ... Šumarski list br. 7–8, CXXX (2006), 295-304 SUMMARY: In this study we tried to identify and determine the origin of the Serbian spruce from the Kakanj plantation, covering the space of 8,2 ha, with the means of molecular genetic analysis. We applied the isoenzyme markers analysis to verify the obtained data from the molecular genetic identification of natural populations of Serbian spruce, and those from the said plantation. A total of 12 enzyme systems with 16 gene loci have been used, with 24 alleles analyzed. Based on the statistical analysis in the computer program BIOSYS-1 (Swofford & Selander 1981), according to Ballian et. al (2006), the genetic variability of 12 natural populations, where 16 isoenzyme loci were studied, strong differentiation was obtained (Fst = 0,261), but with exclusion of the Kakanj plantation which exhibited a rather low differentiation. Here we cannot speak about the presence of geographic genetic differentiation in the cline form. It was determined that alleles with the studied populations had randomly distributed frequencies. Out of the obtained results it is apparent that Serbian spruce plantation in Kakanj is poorly differentiated, and this supports the opinion of its mixed origin (according to Ballian et. al. 2006). If we take a more detailed look at the obtained dendrogram, which was obtained on the basis of genetic distance between the studied populations, where the Kakanj plantation occupies a totally unexpected position, this can additionally confirm its mixed origin. The results obtained through this study, by isoenzyme markers analysis, show that our present possibilities to confirm the origin of Serbian spruce are relatively limited. The offered system of identification by this method might in the future prove acceptable as the initial studies exhibited good results, even though we still cannot entirely systemize the analyzed plantation to certain population or populations. We should therefore continue with basic studies with the aim to create a more detailed genetic picture of the spruce populations, with larger number of enzyme systems, that is, gene loci, which would encompass all natural populations, and groups of trees in Bosnia and Herzegovina and Serbia, which is a long lasting and expensive effort. |