INSTYTUT DENDROLOGII

POLSKIEJ AKADEMII NAUK

Monika Litkowiec

 

Zróżnicowanie genetyczne naturalnych populacji cisa pospolitego (Taxus baccata L.) w Polsce

 

Rozwój technik molekularnych oraz zastosowanie odpowiednich typów markerów umożliwiają dzisiaj precyzyjne określenie poziomu zmienności i zróżnicowania genetycznego populacji drzew leśnych oraz rekonstrukcję tras rekolonizacji gatunków z obszarów refugialnych. Cis pospolity (Taxus baccata L.) jest przykładem rzadkiego i ginącego gatunku, który wymaga ochrony. W wielu krajach Europy, również w Polsce obserwuje się zmniejszanie liczebności tego gatunku, mimo iż cis jest gatunkiem o dużej tolerancji na warunki siedliskowe. Celem niniejszej pracy było oszacowanie zmienności genetycznej i zróżnicowania genetycznego populacji cisa pospolitego w Polsce, ze szczególnym uwzględnieniem wpływu stochastycznych procesów demograficznych. Do badań wybrano 31 populacji, wytypowanych w programie ochrony i restytucji tego gatunku, reprezentujących cały obszar naszego kraju. Ogółem przeanalizowano 2725 drzew dorosłych. Badania przeprowadzono w oparciu o pięć jądrowych loci mikrosatelitarnych: Tax26, Tax36, Tax92, Tax31 i Tax23.

W pierwszej kolejności przeprowadzono analizy poziomu zmienności genetycznej. Stwierdzono, że większość badanych populacji posiadała wysoki poziom zmienności genetycznej, porównywalny z populacjami tego gatunku z zachodniej Europy. Ogólnie, z wyjątkiem dwóch populacji, poziom zmienności genetycznej pozostałych populacji cisa pospolitego w Polsce był zbliżony. Średnia wartość parametru bogactwa alleli (AR) dla badanych populacji wynosiła 8,5. Najniższy poziom średniego bogactwa alleli w locus stwierdzono w populacji Bogdaniec (AR=2,4), a najwyższy w populacji Cisowa Góra (AR=12,5). Heterozygotyczność oczekiwana mieściła się w zakresie od 44,4%, w populacji Bogdaniec, do 83,9% w populacji Cisy koło Barda, ze średnią 74,0%. W badanych populacjach cisa poziom heterozygotyczności obserwowanej (Ho) był z reguły niższy niż poziom heterozygotyczności oczekiwanej (He). Mieściła się ona w przedziale od 26,2% (populacja Bogdaniec) do 59,3% (populacja Cisy w Czarnem), ze średnią 47,8%.

Stwierdzono istotny poziom zróżnicowania między populacjami, który odzwierciedla przede wszystkim efekt dryfu genetycznego (efekt mutacji jest zaniedbywalny, jak wykazał test permutacyjny dla RST). Zatem izolacja przestrzenna istotnie wpływa na strukturę genetyczną gatunku, co potwierdził wykonany w niniejszej pracy test Mantela.Ogólne zróżnicowanie genetyczne pomiędzy populacjami cisa pospolitego wynosiło 15,5%. Oznacza to, że główny komponent ogólnej zmienności w analizowanych populacjach, zawarty jest w zmienności wewnątrzpopulacyjnej. Zróżnicowanie genetyczne cisa było porównywalne do innych gatunków drzew leśnych klimatu umiarkowanego, które to zwykle charakteryzują się wysokim poziomem zmienności genetycznej wewnątrz populacji. Stwierdzono również istnienie znacznych dystansów genetycznych pomiędzy blisko siebie leżącymi populacjami. Prawdopodobnie jest to wynikiem izolacji przestrzennej populacji i procesów genetycznych z tym związanych. Na tym tle, zróżnicowanie populacji pomiędzy rejonami występowania jest niewielkie.

Izolacja geograficzna populacji cisa przyczyniła się również do wzrostu homozygotyczności oraz inbredu populacji, poprzez ograniczenie liczby kojarzących się osobników. Ograniczony przepływ genów, za pośrednictwem pyłku i nasion prowadzi do utrwalenia struktury rodowej w populacjach, a tym samym do wzrostu kojarzenia wsobnego. We wszystkich badanych populacjach proporcje genotypów odbiegały od proporcji typowych dla populacji panmiktycznej. W większości przypadków zanotowano znaczny nadmiar homozygot. Poziom wsobności (po uwzględnieniu obecności alleli zerowych) wahał się w granicach od 1% do 35%, ze średnią 9%. Najwyższy współczynnik wsobności stwierdzono w populacji Czerska Struga (FIS=0,35), natomiast najniższy w populacjach Bogdaniec i Boleszkowice (FIS=0,01).Zanotowany poziom wsobności należy interpretować jako względnie wysoki, zważywszy, że cis jest gatunkiem rozdzielnopłciowym.

Kolejnym aspektem było określenie stopnia zawężania puli genowej populacji cisa pospolitego. W tym celu oszacowano efektywną wielkość populacji i realne ryzyku utraty rzadkich alleli z populacji. Oszacowana wartość efektywnej wielkości populacji w niniejszej pracy zawierająca się w zakresie od 8,0 (populacje Boleszkowice, Bogdaniec) do 56 (Cisowa Góra), i była generalnie niższa, od tej jaką obserwuje się dla drzew tworzących duże, ciągłe populacje. Przeprowadzone analizy wykazały pewną odporność populacji na działanie dryfu genetycznego, bowiem średni czas niezbędny do utraty z populacji alleli o częstości 10% oszacowano na około 30 pokoleń.

Otrzymane wyniki poza wartością poznawczą mają również znaczenie praktyczne. W chwili obecnej obserwuje się rosnące zainteresowanie cisem pospolitym w kontekście ochrony i zwiększania bioróżnorodności w lasach gospodarczych. W tym celu opracowano program ochrony i restytucji cisa w lasach państwowych. Na podstawie przeprowadzonych badań proponuje się utworzenie trzech odrębnych regionów nasiennych dla cisa. Region pierwszy obejmujący Krainę Bałtycką, Mazursko-Podlaską oraz Wielkopolsko-Pomorską. Region drugi, obejmujący Krainę Śląską i Sudecką oraz region trzeci, obejmujący Krainę Małopolską i Karpacką, z możliwością przenoszenia materiału rozmnożeniowego pomiędzy regionami z tolerancją ok. 50 kilometrów. Istniejące duże różnice genetyczne pomiędzy sąsiadującymi ze sobą populacjami, przy jednoczesnym małym zróżnicowaniu genetycznym pomiędzy regionami wskazują, że raczej nie ma przeciwwskazać, co do szerokiego rozprzestrzeniania materiału rozmnożeniowego wewnątrz regionów. Natomiast na obszarze, gdzie cis dzisiaj naturalnie nie występuje (Kraina Mazowiecko-Podlaska), jeżeli warunki ku temu są odpowiednie, można go sprowadzać, ze wszystkich trzech części zasięgu. Z tym, że proponuje się, aby w rejonach północnych tej krainy wysadzać cisy z zasięgu północnego, po południowej zaś cisy z zasięgów południowych.

     

Zmień kontrast

Dostosuj czcionkę

eu logo

HR 01

W ramach dotacji Powiatu Poznańskiego na prace konserwatorskie, restauratorskie lub roboty budowlane przy zabytku, nasze Arboretum otrzymało środki na realizację projektu pt. Wyeksponowanie oryginalnych elementów zabytkowego ogrodu poprzez przebudowę odcinka alejek parkowych w Arboretum w Kórniku.

powiatpozn

Przedsięwzięcie pn.: "Doposażenie sal edukacyjnych Instytutu Dendrologii Polskiej Akademii Nauk w Kórniku w sprzęt i pomoce naukowe potrzebne do prowadzenia edukacji przyrodniczej i ekologicznej" dofinansowano ze środków Wojewódzkiego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej w Poznaniu. 

 

Zakup sprzętu i oprogramowania, materiałów i pomocy dydaktycznych wykorzystywanych w działalności edukacyjnej Instytutu Dendrologii PAN oraz opracowanie i wydruk przewodników przyrodniczych dla dzieci.

WFOSüGW Nowe logo peéna nazwa KOLOR

OZwRCIN extended colour RGB

Repozytorium Cyfrowe ID PAN

facebook idpan button