Rozmnożenie wegetatywne, sprowadzające się często do ukorzenienia wybranych pędów, w przypadku dębów jest bardzo trudne, a niemożliwe u bardzo starych kilkusetletnich dębów o silnie obniżonym tempie wzrostu. Dlatego próbujemy wykorzystać metodę in vitro i wykorzystać mikrorozmnożenie wegetatywne w celu sklonowania poszczególnych drzew.
W okresie od 2 do 9 kwietnia br. zostaną ścięte i zabrane do laboratorium specjalnie wybrane gałęzie najstarszych dębów w Polsce. Chodzi o to, żeby cenne drzewa nie wyginęły. Proces ich rozmnażania jest bardzo skomplikowany, bo kilkusetletnie dęby nie ukorzeniają się tak jak inne drzewa. Stąd konieczność zastosowania metod mikrorozmnażania w kulturach in vitro, czyli ich sklonowania.
Finansowanie badań oraz miejsce realizacji
Badania są finansowane przez Dyrekcję Generalną Lasów Państwowych w Warszawie w ramach projektu: „Zachowanie zasobów genowych zagrożonych i ginących gatunków metodami kriogenicznymi w leśnym banku genów oraz ochrona zasobów genowych najstarszych drzew w Polsce, poprzez sklonowanie in vitro i kriokonserwację", a wykonywane w Instytucie Dendrologii Polskiej Akademii Nauk w Kórniku (w Pracowni Biologii Rozmnażania i Genetyki Populacyjnej). Okres realizacji badań: 2013-2017, kierownik projektu dr hab. Paweł Chmielarz.
Dlaczego chcemy sklonować najstarsze dęby w Polsce?
Dęby szypułkowe (Quercus robur) należą do najokazalszych drzew występujących naturalnie na terenie Polski. Są w stanie osiągać obwód pnia (mierzony na wysokości 120 cm) nawet do 10 metrów. Są to często pomniki przyrody, o walorach nie tylko przyrodniczych, ale też historycznych i kulturowych. Niektóre najstarsze dęby zamierają samoistnie (np. dąb „Czech" w Rogalinie) czy ulegają całkowitemu zniszczeniu (np. dąb „Napoleon" w gm. Zabór - najgrubszy dąb w Polsce, spalony przez wandali w 2010 r.). Stąd konieczna jest ich ochrona.
Dlaczego metoda mikrorozmnażania in vitro?
Tradycyjne sposoby namnażania wegetatywnego (ukorzenianie pędów) są w przypadku najstarszych dębów nieskuteczne, a rozmnażanie generatywne nie daje możliwości uzyskania klonu, co jest zasadniczym celem realizacji tych badań. Stąd konieczność wykorzystania sterylnych kultur in vitro. Hodowla in vitro sadzonek z eksplantatów (zdrewniałe pędy) pobieranych z 500-800-letnich dębów nie jest jak dotąd opisana w literaturze.
Co dalej?
Klony takich dębów, po uzyskaniu odpowiedniej zgody, posadzone byłyby w Arboretum Leśnego Banku Genów w Kostrzycy oraz w różnych miejscach w Polsce.
Powodzenie badań
Sklonowanie kilkusetletnich dębów z wykorzystaniem kultur in vitro jest zagadnieniem jak dotąd nierozpoznanym i niezwykle trudnym. Jednak nasze pilotażowe doświadczenia przeprowadzone w 2013 r. nad dębem „Chrobry" (ok. 760 lat) wskazują na powodzenie takich badań. Otrzymaliśmy już w kulturach in vitro sterylne pędy, które łatwo namnażamy na odpowiednich pożywkach agarowych z dodatkiem makro- i mikroelementów, regulatorów wzrostu oraz witamin. Pędy takie jednak trzeba jeszcze ukorzenić in vitro na pożywce ukorzeniającej, co obecnie przeprowadzamy w ID PAN w Kórniku.
Co planujemy zrobić w bieżącym roku?
W 2014 roku podjęliśmy próby sklonowania in vitro najstarszego dębu w Polsce - „Bolesław" liczącego ok. 800 lat rosnącego na terenie gminy Ustronie Morskie, ponadto dębu „Warcisław" (również gm. Ustronie Morskie), dębu „Bartek" (gm. Zagnańsk), dębu „Bolko" (gm. Ruda Huta), dębów z Bąkowa (gm. Warlubie), dębów „Lech", „Rus" i „Edward" rosnących w Rogalinie (gm. Mosina) oraz dębu „Dziadziuś" (gm. Zaniemyśl). Wiek tych dębów szacuje się na 500 do 700 lat.
Badania nad kriogenicznym przechowywaniem zasobów genowych najstarszych dębów to dalszy etap badań w ramach tego projektu
Po opracowaniu w Instytucie Dendrologii PAN w Kórniku odpowiedniej metody kriokonserwacji merystemy pąków kątowych izolowane z zielonych pędów klonów (rosnące in vitro) chcemy przechowywać w temperaturze ciekłego azotu (-196°C) w Leśnym Banku Genów Kostrzyca w Karkonoszach, z którym współpracujemy już od wielu lat. Na podstawie badań przeprowadzonych w Narodowym Centrum Przechowywania Zasobów Genowych - NCGRP w Fort Collins (Kolorado) przewidywana za pomocą ekstrapolacji długość życia materiału biologicznego przechowywanego w parach ciekłego azotu (ok. -135°C) mogłaby wynosić 500 lat, a w przypadku przechowywania w samym ciekłym azocie (-196°C) 3400 lat. Byłoby to podwójne zabezpieczenie zasobów genowych najstarszych w Polsce dębów, obok sklonowanych sadzonek - pąki przechowywane w ciekłym azocie. Najpierw jednak musimy opracować bezpieczną metodę kriokonserwacji pąków kątowych – to nasze zadania na lata 2014-2017. Opracowaliśmy już taką metodę dla niezwykle wrażliwych na niską temperaturę nasion dębu (Quercus robur), opisaną w Plant Cell Reports (Chmielarz i in. 2011), teraz przyszła pora na kilkusetletnie genetycznie klony.
Zespół Badawczy
dr hab. Paweł Chmielarz, prof. nadzw. ID PAN - kierownik projektu
dr hab. Tadeusz Tylkowski, prof. nadzw. ID PAN - kierownik Pracowni
mgr Szymon Kotlarski – doktorant, prowadzi badania nad sklonowaniem dębów w ramach doktoratu
dr Marcin Michalak
dr Jan Suszka
dr Barbara Bujarska-Borkowska
dr Beata Plitta
mgr Dimitry Kulahin (z Instytutu Leśnego w Homlu, Białoruś)
mgr Magdalena Sobczak – pracownik techniczny (prace laboratoryjne w zakresie in vitro i kriokonserwacji)
