Izvorni znanstveni članak

Prijedlozi za upotrebu šumskog reprodukcijskog materijala običnog jasena (Fraxinus excelsior L.) u Sloveniji na bazi analize jezgrinih mikrosatelita

Marijana Westergren orcid.org/0000-0002-4204-0161 ; Slovenian Forestry Institute, Večna pot 2, SI-1000 Ljubljana, Slovenia
Kristjan Jarni ; Department of Forestry and Renewable Forest Resources, Biotechnical faculty, University of Ljubljana, Večna pot 83, SI-1000 Ljubljana, Slovenia
Robert Brus orcid.org/0000-0002-2104-9474 ; Department of Forestry and Renewable Forest Resources, Biotechnical faculty, University of Ljubljana, Večna pot 83, SI-1000 Ljubljana, Slovenia
Hojka Kraigher ; Slovenian Forestry Institute, Večna pot 2, SI-1000 Ljubljana, Slovenia

Sažetak

Obični jasen (Fraxinus excelsior L.) je najraširenija i ekonomski najvažnija vrsta jasena u Sloveniji. Obično se prirodno obnavlja, ali kada prirodna obnova nije moguća, bitno je da za umjetnu obnovu osiguramo staništu prilagođen šumski reprodukcijski materijal većeg genetskog diverziteta. On nam omogućava prilagodbu na promjenljive klimatske uvjete, otpornost na gljive i insekte te učinkovitu obnovu šuma (Rajora i Mosseler 2001, Koskela i sur. 2007). Stoga je bitno da prilikom sakupljanja i manipulacije sjemenom ne smanjimo njegov genetski diverzitet (Hosius et al. 2006, Schmidt 2000). Uporaba lokalnog reprodukcijskog materijala predstavlja aktualnu šumarsku politiku, jer bi zbog prirodne selekcije lokalni genotipovi trebali biti najbolje prilagođeni lokalnim uvjetima, u kojima uspijevaju.

Pomoću jezgrinih mikrosatelita istraživali smo genetski diverzitet i strukturu pet populacija običnog jasena u Sloveniji. Željeli smo odgovoriti na sljedeća pitanja: (1) Jesu li sa genetske perspektive analizirane sjemenske sastojine običnog jasena kvalitetnije za sakupljanje reprodukcijskog materijala nego nesjemenske sastojine? (2) Da li je za obični jasen dovoljna jedna provenijencijska regija koja obuhvaća cijelu Sloveniju?

Pomoću pet jezgrinih mikrosatelita (FEMSATEL 4, 11, 16, 19 i M2-30) analizirali smo DNA 148 stabala običnog jasena iz pet populacija (tablica 1). Za verifikaciju nekontaminacije i točnosti lančane reakcije s polimerazom i fragmentne analize upotrijebili smo pozitivne i negativne kontrole. Pomoću programa GenAlEx 6 (Peakall i Smouse 2006), FSTAT (Goudet 1995) i SpaGeDi (Hardy i Vekemans 2002) analizirali smo sljedeće indekse genetskog diverziteta: broj alela po lokusu A, broj alela s frekvencijom jednakom ili većom od 0.05 A_{≥ 0.05}, broj efektivnih alela A_E, broj privatnih alela A_PRIV, zapaženu heterozigotnost H_O, genetski diverzitet H_E, ukupni genetski diverzitet H_T i Wrightov koeficijent inbridinga F_IS. Genetsku strukturu analizirali smo pomoću indeksa F_ST, R_ST i genetskih udaljenosti te izradom filogenetskih stabala.. Programom Genepop 4.0 (Rousset 2008) analizirali smo i korelaciju između genetskih i geografskih udaljenosti između parova populacija. Statističku značajnost izračunatih indeksa testirali smo permutacijama.

Svih pet analiziranih lokusa bilo je vrlo polimorfno. Prosječni genetski diverzitet bio je visok (H_T = 0.809), broj alela po populaciji bio je između 12.8 i 15.6. Ukupno smo otkrili 38 privatnih alela. Lokalnih općih alela (alela sa frekvencijom jednakom ili većim od 0.05),a koji se pojavljuju u samo jednoj od pet populacija, nismo otkrili. Alelni indeksi za sjemenske sastojine su sa dvije iznimke bili jednaki ili nešto iznad slovenskog prosjeka. Prosječna zapažena heterozigotnost (H_O = 0.72) bila je niža od očekivane heterozigotnosti ili genetskog diverziteta (H_E = 0.80). To je rezultiralo u pozitivnom i statističko značajnom koeficijentu inbridinga (F_IS = 0.102, P = 0.000 (tablica 2)). Na ispitivanoj razini mutacije nisu doprinijele diferencijaciji populacija (R_ST = –0.007; F_ST = 0.018; P = 0.993). Zasnovano na parnim vrijednostima F_ST, od ostalih razlikovala se populacija Razpotje, ali ne i pomoću analize genetskih udaljenosti D_C i D_S. Isto tako nismo utvrdili veze između genetskih i geografskih udaljenosti.

Genetski diverzitet ispitivanih populacija bio je sličan onima u Bosni i Hercegovini (Ballian i sur.. 2008), Bugarskoj (Heuertz i sur. 2001), Rumunji (Heuertz i sur. 2003), Italiji (Ferrazzini i sur. 2007), Velikoj Britaniji (Sutherland i sur. 2010) kao i onoj na razini Europe (Heuertz i sur.. 2004), dok je diferencijacija između slovenskih populacija bila najmanja u Europi. Male razlike između populacija najvjerojatnije su rezultat učinkovitog širenja peludi i sjemena. Koeficijent inbridinga bio je posebno visok u sjemenskoj sastojini Rodik, što tumačimo umjetnim nastankom te sastojine iz reprodukcijskog materijala uske genetske baze. Iako rezultati indeksa broja alela i broja efektivnih alela kod analize malih uzorka mogu biti pristrani, prvi indeks za sjemensku sastojinu Rodik bio je ispod, a drugi iznad slovenskog prosjeka. Da bi izbjegli reprodukcijski materijal malog genetskog diverziteta u sjemenskoj sastojini Rodik, predlažemo sakupljanje sjemena sa što većeg broja stabala, koja su između sebe približno jednako udaljena, a sa svakog stabla sakupiti približno jednaku količinu sjemena. Indeksi A, A_E, H_O i H_E za sjemensku sastojinu Grofija su iznad slovenskog prosjeka. Zbog manjeg genetskog diverziteta sastojina Razpotje nije odgovarajući kandidat za sjemensku sastojinu. Analizom genetske strukture utvrdili smo da sjemenska sastojina neautohtonog izvora Rodik pripada istom genetskom bazenu kao i ostale populacije. Unutar tog bazena reprodukcijski materijal običnog jasena može se prenositi, ako između populacija nema razlika u adaptaciji na uvjete okolina. Granice genetskog bazena možemo utvrditi uspoređivanjem rezultata genetskih analiza običnog jasena u sjevernoj Italiji i Bosni i Hercegovini pomoću standardizacije pozitivnih kontrola.

Na osnovi dobivenih rezultata, koji nisu povezani sa adaptacijskim svojstvima, analizirane populacije su slične, što omogućava liberalan prijenos reprodukcijskog materijala unutar istraživanog areala/genetskog bazena. Istodobno potreban je poseban oprez kod prijenosa reprodukcijskog materijala iz Prekmurja u središnju Sloveniju, jer su u Prekmurju zapaženi hibridi između običnog i poljskog jasena (Westergren i sur., u pripremi). Prekmurske populacije nisu uključene u ovu studiju. Pri sakupljanju sjemena u sjemenskoj sastojini Rodik treba pratiti pravila dobre prakse produkcije sjemena.

Ključne riječi

Fraxinus excelsior; genetska struktura; genetski diverzitet; mikrosateliti; obični jasen; Slovenija; šumski reprodukcijski materijal

Hrčak ID:

84711

URI

https://hrcak.srce.hr/84711

Datum izdavanja:

30.6.2012.

Podaci na drugim jezicima: engleski

Posjeta: 2.221 *