DIGITALNA ARHIVA ŠUMARSKOG LISTA
prilagođeno pretraživanje po punom tekstu
| ŠUMARSKI LIST 5-6/2007 str. 35 <-- 35 --> PDF |
IZVORNI ZNANSTVENI ČLANCI ORIGINAL SCIENTIFIC PAPERS Šumarski list br. 5–6, CXXXI (2007), 237-246 UDK 630* 165 (001) GENETIČKA VARIJABILNOST OBIČNE SMREKE šPicea abies /L./ H. Karst.) U BOSANSKOM DIJELU DINARIDA* GENETIC VARIABILITY OF NORWAY SPRUCE šPicea abies II..I H. Karst.) IN THE BOSNIAN PART OF THE DINARIC MOUNTAIN RANGE Dalibor BALLIAN´, Faruk BOGUNIĆ´, Gregor BOŽIČČ SAŽETAK: Priznatim izoenzimskim biljezima, izvršili smo molekularno genetičku identifikaciju dijela prirodnih populacija smreke u Dinaridima, na širem području Bosne i Hercegovine. Uporabom izoenzimskih biljega analizirali smo 13 populacija smreke (Picea abies Karst.), dok smo varijabilnost analizirali uporabom 13 enzimski sustava, te proveli analize na 20 polimorfnih lokusa, sa 73 alela. Prosječan broj alela po lokusu kretao se od 1,80 do 2,60. Analizom smo utvrdili postojanje velike varijabilnosti unutar populacija, te za gen lokus GOT – C postojanje klinalne varijabilnosti. Genetički multilokusni diverzitet iznosio je od 27,5 do 37,0, a gen pool diverzitet od 1,277 do1,380. Provedeno istraživanje pokazalo je da populacija Vlašić ne pripada autohtonim, prirodnim populacijama smreke u Bosni i Hercegovini. Dobivena srednja alelna udaljenost između analiziranih populacija kretala se od 0,18 % do 2,06 %, te postoji povezanost između genetičkih i zemljopisnih udaljenosti, s izuzetkom populacije Vlašić. K l j uč n e r i je č i : obična smreka (Picea abies /L./ H. Karst.), izoenzimi, varijabilnost, populacija UVOD – Introduction Obična smreka (Picea abies Karst.) predstavlja jed1996; Hosius i Bergmann 1993; Longauer i nu vrlo značajnu vrstu šumskog drveća s gospodarsur. 2001, P a ca l aj i sur. 2002). skog i ekološkog gledišta, te najvećom varijabilnošću Dinaridi imaju izmijenjeno kontinentalnu klimu, a u Europi (K o s k i i sur. 1997), a, pa tako i u Bosni i smreka se u njima nalazi na granici svog prirodnog ras Hercegovini. Zbog svoje važnosti zauzima jedno od prostiranja. Tako se u Dinaridima nalazi između dvije prioritetnih mjesta u istraživanju genetičke strukture kontrastne klimatske zone, tipične kontinentalne Pa prirodnih populacija (Božič i sur. 2003; Geburek nonskog bazena i mediteranske Jadranskog primorja, 1999, Longauer i sur 2001), kao i utjecaja ekoloških što joj uz disjunkcijsko područje rasprostiranja vjerojat čimbenika na strukturu populacija (Božič 2002, no daje specifičnu genetičku strukturu. Inače smreka Lo n g au e r i sur. 2001), te utjecaja zagađivanja i pro pokazuje veliku osjetljivost na ekstremno kontinentalnu padanja smrekovih šuma (Bergmann i Hosius klimu, a posebno na zimske suše (Tr a n q u i lli n i , 1979, Sa k ai i L a rc h er, 1987), te takva staništa u Di naridima izbjegava. Inače prema nekim autorima Manji dio ovog istraživanja prezentiran je na skupu – IV simpo( Huntley i Birks, 1983; Schmidt – Vogt, 1978, zij poljoprivrede, veterinarstva i šumarstva – “Strategija razvoja R ava z zi 2002) podrijetlo smreke iz područja Dinari domaće proizvodnje”, Zenica, 28–29. 9. 2006. i izaći će u zborniku radova kao prethodno priopćenje. da treba tražiti u Balkanskom glacijalnom pribježištu. Doc. dr. sc. Dalibor Ballian, mr. sc. Faruk Bogunić, Stoga bi populacije središnjih Dinarida trebale sadrža Šumarski fakultet Univerziteta u Sarajevu 2 vati visoku genetičku varijabilnost uz minimalno redu- Dr. sc. Gregor Božič, Šumarski institut u Ljubljani 237 |
| ŠUMARSKI LIST 5-6/2007 str. 36 <-- 36 --> PDF |
D. Ballian, F. Bogunić, G. Božić: GENETIČKA VARIJABILNOST OBIČNE SMREKE Šumarski list br. 5–6, CXXXI (2007), 237-246 ciranje veličine populacija tijekom zadnje glacijacije (Lewa n dowski i sur. 1997). U Bosni i Hercegovini obična smreka raste na površini od oko 585 000 ha ili u oko 21 % svih šuma (Mati ć i sur. 1970), u različitim biljnim zajednicama, ponajprije mješovitim s običnom jelom i bukvom. Ovi podaci ukazuju na to koliko je smreka važna za proizvodno šumarstvo, a i ekologiju, te je po važnosti odmah iza bukve i obične jele. Slika 1. Muški cvjetovi kod smreke Picture 1 Norway spruce male flowers Slika 2. Ženski cvijet kod smreke Picture 2 Norway spruce female flowers Kao i u mnogim europskim zemljama, zdravstveno svim znanstvenim kriterijima, rezultati su izostajali. se stanje smrekovih šuma Bosne i Hercegovine u zadnje Razlog tomu ležao je u reprodukcijskom materijalu, jer vrijeme pogoršava. Razloge treba tražiti u neodgovara-se u to vrijeme nije vodilo računa o njegovom podrijetlu. jućem gospodarenju, ali i u jakim klimatskim promjenaTako, neplanski i nesvjesno provedene aktivnosti, moma u zadnja dva desetljeća. Ponajprije tu su dugotrajne gu ostaviti nesagledive posljedice na autohtone genesuše, praćene ekstremno visokim temperaturama, što je tičke izvore. Ipak u središnjim Dinaridima situacija značajno narušilo stabilnost smrekovih šuma (Dau t-nije još alarmantna, jer su strukture prirodnih šuma još baš ić , 1997). To se to jako odrazilo na umjetne nasade dobre. Za razliku od područja zapadnog Balkana, u koje su podignute izvan optimalnih ekoloških uvjeta za Europi se ulažu veliki napori za očuvanje genetičkih smreku. Posebno je interesantno da smreka u odnosu na izvora smreke, posebno u okviru programa EUFORbukvu i običnu jelu ima smanjenu sposobnost prirodne GEN, odnosno mrežnog plana zaštite genetičkih izvora obnove u mješovitim šumama, a to dovodi do toga da u (S krop pa 2003), a te aktivnosti pokušavaju se provešumama često prevlada agresivnija bukva, a ponekad i sti i u Bosni i Hercegovini. obična jela. Cilj ovog istraživanja je da se priznatim izoenzim- U proteklom stoljeću, način gospodarenja ostavio je skim biljezima, izvrši molekularno genetička identifivelik trag na populacije smreke u Bosni i Hercegovini. kacija dijela prirodnih populacija smreke u Dinaridima Iako su se mnoge gospodarske mjere provodile prema na širem području Bosne i Hercegovine. MATERIJAL I METODA RADA – Material and methods Istraživane su prirodne populacije smreke u Bosni i dilo se računa da udaljenost između stabala bude najHercegovini. Ukupno je analizirano trinaest populacija manje 50 do 100 m, kako bi se isključila mogućnost (Tablica 1) iz različitih ekoloških uvjeta, odnosno raz-srodstva, kao i da stabla budu starija od 80 godina. Za ličitih biljnih zajednica. Tijekom siječnja 2005. godine ovaj način istraživanja selekcionirano je 50 stabala. sakupljene su grančice s dormantnim pupovima. Prilikom sabiranja uzoraka za izoenzimska istraživanja vo |
| ŠUMARSKI LIST 5-6/2007 str. 37 <-- 37 --> PDF |
D. Ballian, F. Bogunić, G. Božić: GENETIČKA VARIJABILNOST OBIČNE SMREKE . Šumarski list br. 5-6, CXXXI (2007), 237-246 Tablica 1. Istraživane populacije smreke u Bosni i Hercegovini Table 1 Investigated Norway spruce populations in Bosnia and Herzegovina Broj No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Ukupno Total Populacija Population Grmeč (Bos. Petrovac) Preodac (Bos. Grahovo) Busije (Glamoč) Rasticevo (Kupres) Vlasic (Turbe) Bistrica (Gornji Vakuf) Igman - a (mrazišna) Igman – b (normalna) Zelegora (Kalinovik) BijambareCNišići) Tibija (Olovo) Romanija (Mokro) Han Krame (Han Pijesak) Zemljopisna širina Longitude 16°37’32” 16°33’49” 16M9’13” 17°17’50” 17°27’02” 17M0’53” 18°16’01” 18°16’19” 18°37’32” 18°29’39” 18°20’27” 18°39’45” 18°53’28” Zemljopisna dužina Latitude 44°39’43” 44°09´44" 44°02’08” 44°03’52” 44°19’35” 43°59´22" 43M4’48” 43M5’19” 43°39’39” 44°05’01” 44°20’37” 43°54’05” 44°02’17” Tablica 2. Enzimski sustavi, E.C. referentni broj, gen lokus Table 2 Enzyme systems, E.C. code, gene loci Enzimski sustavi Enzyme systems Isocitratdehydrogenase (IDH) Malatdehidrogenase (MDH) Leucinaminopeptidase (LAP) Glutamatoxalacetattransminase (GOT) Phosphoglucomutase (PGM) Phosphoglucose isomerase (PGI) Glutamatdehidrogenase (GDH) Shikimic acid dehydrogenase (SKDH) 6-phosphogluconatdehydrogenase (6-PGDH) Fluorescent esteraze (FEST) Menadionreductase (MNR) Acotinase (AGO) Glucose-6-phosphat-dehydrogenase (6PDH) Za analizu genetičke strukture uporabljeni su izoenzimski biljezi (Tablica 2), a interpretacija zimograma načinjena je prema protokolu koji je dao M. Konnert (1995, 2004). Za izračunavanje parametara genetičke varijabilnosti uporabili smo statistički program GSED (G i l le t, E.C. broj E.C. no. 1.1.1.42 1.1.1.37 3.4.11.1 2.6.1.1 2.7.5.1 5.3.1.9 1.4.1.2 1.1.1.25 1.1.1.44 3.1.1.1 1.6.99.2 4.2.1.3 1.1.1.49 Broj analiziranih individua Number of the samples per population 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 650 Analizirani gen lokusi Analysing gene loci IDH-A, IDH-B MDH-A, MDH-B, MDH-C LAP-B GOT-A, GOT-B, GOT-C PGM-A PGI-B GDH-A SKDH-A 6-PGDH-B, 6-PGDH-C FEST-B MNR-A, MNR-B ACO-A 6PDH-A 1998). Genetička udaljenost između populacija izračunata je prema Ne i -ju (1972, 1978), a za crtanje dendrograma uporabili smo metodu UPGMA, modificiranu za NEIGHBOR proceduru kod programa PHYLIP Version 3.5. REZULTATI ISTRAŽIVANJA I RASPRAVA – Results and discussions Alelna varijabilnost – Alels variability Iz dobivenih alelnih frekvencija analiziranih lokusa cije koje za određene gen lokuse pokazuju monomorfividljivo je da svi od 20 analiziranih gen lokusa pokazu- zam. Za istraživane polimorfne lokuse alelne veličine ju određeni stupanj polimorfnosti, iako postoje popula- dane su u tablici 3. |
| ŠUMARSKI LIST 5-6/2007 str. 38 <-- 38 --> PDF |
D. Ballian, F. Bogunić, G. Božić: GENETIČKA VARIJABILNOST OBIČNE SMREKE . Šumarski list br. 5-6, CXXXI (2007), 237-246 Tablica 3. Alelne frekvencije u % Table 3 Allelis frequencies in % IDH Al 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3 0 0 0 A2 6 2 6 7 0 12 3 6 9 6 4 4 8 A3 94 97 93 93 100 87 95 94 90 90 95 96 91 A4 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 A5 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 IDH BI 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 1 0 1 B3 96 100 100 98 100 98 100 100 100 98 98 100 97 B4 2 0 0 0 0 2 0 0 0 0 0 0 1 B5 2 0 0 2 0 0 0 0 0 0 1 0 1 MDH Al 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 A2 100 100 100 100 100 99 100 100 99 100 100 100 100 MDH BI 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 B2 100 100 100 99 100 100 98 97 99 100 100 99 100 B3 0 0 0 1 0 0 2 2 0 0 0 1 0 MDH C2 6 4 4 5 0 5 7 4 7 3 2 7 9 C3 0 2 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 C4 94 94 95 95 100 95 93 96 93 97 98 93 91 LAP BI 2 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 B2 0 3 1 1 5 1 0 1 2 0 2 3 0 B3 19 12 24 26 2 26 18 21 16 17 2 24 13 B4 70 79 73 68 92 71 76 76 81 81 67 70 78 B5 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 B6 8 5 2 5 0 2 6 0 1 2 11 3 9 GOT Al 3 2 3 5 0 0 2 1 1 0 1 0 0 A2 97 98 97 95 100 100 98 99 99 100 99 100 100 GOT BI 4 0 2 0 0 0 0 1 0 2 0 1 2 B2 96 100 98 100 99 96 99 99 100 95 100 99 98 B3 0 0 0 0 1 4 1 0 0 3 0 0 0 GOT C2 52 46 51 42 25 37 29 34 39 36 38 38 33 C4 48 54 41 52 63 62 69 62 60 62 56 58 66 C5 0 0 8 6 12 1 1 4 1 2 5 3 0 C6 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 1 PGM Al 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 A2 97 97 96 93 93 94 97 97 95 92 92 98 92 A3 2 3 4 7 7 6 3 3 5 8 7 2 5 A4 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3 PGI BI 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 B2 25 31 31 29 9 37 38 33 23 29 25 28 32 B3 75 69 69 71 91 63 62 37 76 71 75 72 67 GDH A2 99 96 100 100 88 100 100 100 100 100 100 100 99 A3 1 4 0 0 12 0 0 0 0 0 0 0 1 SKDH Al 0 2 5 2 0 2 3 0 0 4 3 4 0 A2 0 0 1 6 0 3 7 10 4 5 1 10 6 A3 94 94 88 91 100 93 88 88 92 87 96 77 89 A5 3 0 2 0 0 1 0 0 1 0 0 1 2 A6 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 4 0 A7 2 4 4 0 0 1 2 2 3 4 0 4 3 6PGDH BI 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 |
| ŠUMARSKI LIST 5-6/2007 str. 39 <-- 39 --> PDF |
D. Ballian, F. Bogunić, G. Božić: GENETIČKA VARIJABILNOST OBIČNE SMREKE . Šumarski list br. 5-6, CXXXI (2007), 237-246 B2 55 70 61 63 64 66 67 71 69 63 64 64 58 B3 1 1 0 0 0 2 0 0 0 4 1 0 0 B5 43 29 39 37 36 32 32 28 30 32 34 36 42 B6 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 6PGDH C2 49 51 45 61 75 59 65 60 57 69 65 53 58 C4 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 C5 51 48 55 39 25 41 35 40 43 31 35 47 42 FEST BI 1 1 4 2 0 6 2 7 7 3 6 7 2 B2 96 97 93 95 93 93 94 90 93 94 92 93 95 B3 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 B4 3 2 3 3 7 1 3 3 0 3 2 0 3 MNR Al 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 A2 37 37 48 41 32 33 40 40 33 32 27 42 34 A3 62 63 52 56 68 66 60 57 66 65 67 57 64 A5 1 0 0 2 0 1 0 3 1 3 6 1 1 MNR Cl 1 1 2 2 0 2 0 0 1 2 0 0 3 C2 95 99 94 98 99 91 96 90 92 96 100 9 87 C3 4 0 4 0 1 7 4 10 7 2 0 10 10 ACO Al 26 36 34 3 28 31 30 27 29 31 37 29 24 A2 74 63 66 69 72 68 67 73 71 69 62 71 75 A3 0 1 0 1 0 1 3 0 0 0 1 0 1 6PDH Al 1 0 0 2 0 1 0 4 2 2 0 0 2 A2 93 93 94 92 77 96 97 90 90 95 96 92 95 A3 6 7 6 2 23 3 2 6 8 2 4 7 3 A4 0 1 0 4 0 0 1 0 0 1 0 1 0 Svi analizirani gen lokusi pokazuju varijabilnost, alela C2, a rastu frekvencije alela C4. Za Gen lokus iako u određenim populacijama varijabilnost nije regiPgm – A svojstvena su četiri alela, od kojih su dva A1 i strirana. Takav slučaj imamo kod gen lokusa Idh – A za A4 rijetki, a sve populacije pokazuju polimorfizam. Na populaciju Vlašić, a kod Idh – B za populacije Preodac sličan način ponaša se i lokus Pgi – B, s prisutnom variVlašić, Igman a i b, Zelengoru i Romaniju. Kod gen lo-jabilnošću u svim populacijama i rijetkim alelom B1 u kusa Mdh – A kod jedanaest populacija imamo mono-dvije populacije, jednoj krajnje istočnoj i drugoj krajnje morfizam, dok se u dvije pojavljuje rijetki alel A1, a kod jugoistočnoj. Gen lokus Gdh – A ne pokazuje varijabillokusa Mdh – B sedam populacija ne pokazuje varijabilnost u devet populacija, dok su u dvije krajnje zapadne i nost, a šest pokazuje slabu varijabilnost, uz pojavu rijetjednoj istočnoj populaciji prisutan alel A3. U ovom slukih alela B1 i B3. Za razliku od njih kod gen lokusa Mdh čaju se vrlo čudno ponaša populacija Vlašić s visokom – C izostaje varijabilnost kod populacije Vlašić, dok je u frekvencijom alela A3. Gen lokusa Skdh – A predstavsvim ostalim populacijama registrirana uz pojavu rijetljen je sa šest alela, ali imamo pojavu monomorfizma u kog alela C3 u dvije populacije iz zapadne Bosne. Anajednoj populaciji (Vlašić), dok ostale pokazuju poliliza gen lokusa Lap – B pokazala je pojavu visoke varimorfizam. Za gen lokus 6Pgdh – B svojstven je visoki jabilnosti u svim istraživanim populacijama, a registripolimorfizam u svim populacijama uz pojavu rijetkih rano je 6 alela. Inače za populaciju Vlašić interesantna alela B1 i B6. Sličnu situaciju imamo i kod gen lokusa je pojava visoke frekvencije alela B4. Kod gen lokusa 6Pgdh – C s rijetkim alelom C4, koji je registriran u poGot – A, varijabilnost je izostala kod pet populacija iz pulaciji Preodac iz zapadne Bosne. Kod lokusa Fest – B istočne i središnje Bosne, dok je u zapadnom i jugo-također imamo pojavu polimorfizma uz pojavu jednog riistočnom području primjetna pojava slabijeg polimor-jetkog alela B3 u populaciji Igman – a. Za lokus Mnr – A fizma. Nešto izmijenjenu situaciju imamo za gen lokus registrirali smo četiri alela i visoki polimorfizam, dok je Got – B, gdje dvije populacije iz zapadne, te jedna iz alel A1 rijedak i imamo ga u samo dvije populacije. Kod istočne i jugoistočne Bosne ne pokazuju polimorfizam, lokusa Mnr – C imamo pojavu monomorfizma u popudok istočne i grupa populacija središnje Bosne pokazuje laciji Tibija, a interesantan je veći polimorfizam kod pomali stupanj varijabilnosti. Za gen lokus Got – C je svojpulacija iz istočnog dijela Bosne, za razliku od onog iz stvena velika varijabilnost, kao i kod gen lokusa Lap – B, zapadnog dijela. Za lokus Aco – A registriran je visoki uz pojavu rijetkog alela C6 u jednoj središnjoj i tri istoč-polimorfizam u svim populacijama, kao i kod lokusa ne populacije. Za Got C prisutna je klinalna varijabil6Pdh – A uz značajno odstupanje frekvencija alela A2 i nost od zapada prema istoku gdje opadaju frekvencije A3 u populaciji Vlašić od prosjeka. |
| ŠUMARSKI LIST 5-6/2007 str. 40 <-- 40 --> PDF |
D. Ballian, F. Bogunić, G. Božić: GENETIČKA VARIJABILNOST OBIČNE SMREKE . Šumarski list br. 5-6, CXXXI (2007), 237-246 Međupopulacijska varijabilnost – Interpopulation variability Dobivene veličine za unutarpopulacijsku varijabilnost predstavljene su u tablici 4. Srednji broj alela po lokusu kretao se od 1,80 kod populacije Vlašić, do 2,60 kod populacije Han Krame. Inače ova veličina je u izravnoj vezi s brojem analiziranih individua, ali smo broj analiziranih individua u ovom istraživanju ujednačili na 50. Tako dobivene visoke veličine za populacije Han Krame i Grmeč ne možemo povezati s brojem analiziranih individua. Inače jedna je krajnja istočna populacija a druga zapadna, te su predstavnici visokovrijednih prirodnih šuma u tim područjima. Interesantna je veličina koja je dobivena za populaciju Vlašić, a što je izgleda izravno povezano s njenim podrijetlom koje nije autohtono, što potvrđuje ovo istraživanje. Ostale populacije iz ovoga istraživanja također pokazuju visoke vrijednosti ovog svojstva. Postotak polimorfnih lokusa prilično je visok u svim populacijama, osim u populaciji Vlašić, što poppovezujemo s ss njenim podrijetlom. nj Također relativno nizak postotak imamo u populaciji Tibija (75 %), što bi se moglo povezati s povijesnim razvojem i povijesnim antropogenim utjecajem čovjeka na tu populaciju. Inače interesantna j ja e ee jako visoka vrijediz nost dobivena za populaciju Grmeč iz zapadne Bosne. Parametri genetičke varijabilnosti ukazuju na postojanje velike raznolikosti u učestalosti alela između 13 populacija smreke u Bosni i Hercegovini. Tako je najveća raznolikost nađena u populaciji Han Krame, koja je i najistočnija (Vgem = 37,0 i ne = 1,355). Kod populacije Vlašić registrirana je jako mala veličina raznolikosti, značajno ispod prosjeka glede ostalih istraživanih populacija (Vgem = 27,5 i ne = 1,277). To može biti još jedan dokaz o neautohtonosti smreke u toj populaciji. Ostale populacije imaju veličine raznolikosti veće od Vgem = 32,0, koja jeregistrirana u populaciji Preodac i koja je najniža. Tablica 4. Mjere genetičke varijabilnosti, raznolikosti i heterozigotnosti za 13 populacija smreke u Bosni i Hercegovini. Table 4 Measures of genetic variability, diversity and heterozygosity on 13 populations of Norway spruce in Bosnia and Herzegovina Populacija Populations Grmec Preodac Busije Rastičevo Vlašić Bistrica Igman -A Igmati -B Zelegora Bijambare Tibija Romatiija Han Krame Varijabilnost Variability A/L P (%) 2,55 90 2,35 80 2,30 80 2,40 85 1,80 65 2,50 85 2,45 85 2,35 85 2,40 85 2,50 80 2,40 75 2,30 80 2,60 85 V gem 35,2 32,0 35,6 36,0 27,5 35,8 33,8 35,5 34,0 35,5 33,6 36,4 37,0 Također smo analizirali stvarnu i očekivanu heterozigotnost. Stvarana je varirala od 18.4 % kod populacije Preodac do 24,0 % kod populacije Romanija. Veličina očekivane heterozigotnosti je kod pet populacija veća od stvarne, što nam ukazuje na pojavu negativnih veličina fiksacijskog koeficijenta, odnosno inbridinga. Raznolikost Diversity ne 1,355 1,330 1,378 1,375 1,277 1,361 1,335 1,353 1,326 1,336 1,352 1,380 1,355 Heterozigotnost Heterozygosity Hs, (%) H,e ( %) 20,2 20,7 18,4 19,2 21,7 21,5 20,0 21,4 21,0 16,9 21,6 21,4 20,7 19,9 22,3 21,1 20,4 20,2 19,9 20,4 19,8 19,7 24,0 21,8 20,8 21,6 U drugih osam populacija našli smo na veću očekivanu heterozigotnost, što upućuje na prisutnost imbridinga u tim populacijama. Razlike između stvarne i očekivane heterozigotnosti pokazale su značajnost na razini od 95 % samo kod populacija Vlašić i Romanija. Međupopulacijska diferencijacija – Interpopulation differentiation U ovom istraživanju genetička odstupanja procijenjena su uz pomoć metode Nei-ja (1972). Tako dobiveni rezultati, koji su prikazani u tablici 5, ukazuju da su najmanje razlike između populacija Igman – A i B s veličinom od 0,18 %, što je bilo i za očekivati, jer su to populacije s jednog užeg područja, no glede ekoloških uvjeta između tih populacija prisutna je značajna razlika o čemu izvještava B a l l i a n i sur. (2007). Dobiveni rezultat ukazuje na visoku genetičku sličnost između ove dvije populacije. Inače populacija Vlašić pokazuje veliko odstupanje u odnosu na sve ostale populacije, te time potvrđuje ranije navode da je ta populacija nastala |
| ŠUMARSKI LIST 5-6/2007 str. 41 <-- 41 --> PDF |
D. Ballian, F. Bogunić, G. Božić: GENETIČKA VARIJABILNOST OBIČNE SMREKE . Šumarski list br. 5-6, CXXXI (2007), 237-246 Tablica 5. Procjena genetičke udaljenosti na temelju parova kod populacije smreka iz Bosne i Hercegovine: srednja alelna odstojanja (Nei 1972) Table 5 Estimates of genetic distances between pairs of Norway spruce populations in Bosnia and Herzegovina: mean allelic distances (Nei 1972) Grmec - Preodac 0,35 - Busije 0,26 0,36 - Rasticevo 0,30 0,33 0,34 - Vlasic 1,58 1,26 2,06 1,34 - Bistrica 0,52 0,37 0,60 0,27 1,56 - Igman – a 0,77 0,43 0,84 0,33 1,33 0,22 - Igman -b 0,61 0,39 0,60 0,28 1,24 0,21 0,18 - Zelegora 0,40 0,25 0,59 0,32 0,92 0,24 0,37 0,19 - Bijambare 0,64 0,43 0,84 0,30 0,92 0,23 0,21 0,27 0,23 - Tibija 0,52 0,38 0,75 0,25 1,05 0,32 0,42 0,48 0,34 0,25 - Romanija 0,39 0,40 0,36 0,27 1,54 0,34 0,37 0,19 0,28 0,45 0,54 - Han Krame 0,44 0,49 0,76 0,40 1,26 0,26 0,26 0,30 0,26 0,29 0,51 0,34 - od introduciranog sjemena nepoznatog podrijetla. Najveću udaljenost pokazuje u odnosu na populacije Busije (2,06 %), a najmanje u odnosu na populacije Bijambare i Zelengora (0,92 %). Ova odstupanja ne mogu se objasniti zemljopisnom udaljenošću, kao što je slučaj između populacija Busije i Bijambare, te Busije i Igman – a, s veličinom od 0,84 %. Interesantne su veličine odstupanja koje pokazuje populacija Bistrica, relativno niske vrijednosti udaljenosti u odnosu na deset istraživanih populacija, a razlog treba tražiti u njenom zemljopisno gledajući, središnjem položaju u Bosni i Hercegovini, a slično se ponašaju i populacije Igman – a i b. Srednja veličina diferencijacije ima prilično nisku vrijednost Dj = 1,91. Ova veličina upućuje na to da visoka proporcija ukupnog diverziteta (koja može biti procijenjena s oko 98 %), može to zahvaliti genetičkoj varijabilnosti između individua unutar populacijama. Inače ako analiziramo lokuse (Tablica 6), možemo primijetiti da lokus Gdh – A pokazuje najveći diferenciranost, što se može povezati s pojavom monomorfizma u devet populacija, te jako slabog polimorfizma u četiri populacije. Sljedeći lokusi 6Pdh – A, Mnr – C, Lap – B također prema svojim veličinama imaju važan udio u diferencijaciji, ali razlog tome treba potražiti u velikom broju registriranih alela (Tablica 3). Za razliku od njih, kod lokusa Got – C imamo pojavu klinalne varijabilnosti za alele C2 i C4 (Tablica 3). Iz dendrograma (Slika 3 i 4) vidljivo je da se populacije mogu grupirati u tri grupe. Jednu od grupa predstavlja populacija Vlašić, koja je u cijeloj analizi pokazivala odstupanje. Druge dvije grupe dijele se prema zemljopisnoj pripadnosti populacija. Tako imamo grupu populacija zapadne Bosne (Grmeč, Busije, Preodac i Tablica 6. Populacijska diferenciranost (Nei 1978) Table 6 Population differentiation (Nei 1978) Gen - lokus Diferenciranost (Dj) Gen lokus Differentiation (Dj) Idh - A 1,68 Idh -B 1,47 Mdh - A 0,85 Mdh -B 1,26 Mdh -C 1,14 Lap - B 2,51 Got - A 1,64 Got - B 1,80 Got - C 2,40 Pgm - A 0,97 Pgi -B 2,42 Gdh - A 7,72 Skdh - A 2,70 6Pgdh - B 0,89 6Pgdh - C 2,63 Fest - B 1,01 Mnr - A 1,12 Mnr -C 2,87 Aco - A 0,66 6Pdh - A 3,76 Sredina - Average 1,91 Rastičevo), što je bilo i za očekivati s obzirom na zemljopisnu udaljenost između njih. Izuzetak čini populacija Tibija (Olovo) koja se pridružuje njima, a što može biti posljedica broja individua u uzorku, odnosno povijesnog antropogenog djelovanja u njoj kroz selektivne sječe. U drugoj grupi su populacije istočne jugoistočne Bosne (Bijambare Romanija, Han Krame, Igman – a i b, |
| ŠUMARSKI LIST 5-6/2007 str. 42 <-- 42 --> PDF |
D. Ballian, F. Bogunić, G. Božić: GENETIČKA VARIJABILNOST OBIČNE SMREKE . Šumarski list br. 5-6, CXXXI (2007), 237-246 Slika 3. Dendrogram baziran na genetičkim odstojanjima prema Nei (1972) Picture 3 Dendrogram of genetic distances Nei (1972) Zelengora), te tako grade jedinstveno područje. Izuzetak u ovom slučaju je populacija Bistrica, koja bi, ako izvršimo zemljopisnu analizu, trebala biti bliska sa zapadno bosanskim populacijama, ali i populacijama Igman – a i b s kojima je relativno blizu. Analizirajući primarne dendrograme, interesantna je grupa 3, s populacijama ZAKLJUČAK 1. Analizom 20 izoenzimskih gen-lokusa utvrdili smo postojanje statistički značajnih razlika između istraživanih populacija, a utvrđena varijabilnost smreke kod nekih gen lokusa klinalnog je karaktera na ovom dijelu rasprostiranja. 2. Između populacija Igman – Ai B utvrđene su razlike, tako da je među njima prisutna vertikalna diferencijacija, jer su njihova genetička odstupanja značajna. 3. Smreka iz mrazišnih populacija specifična je po sadržaju rijetkih alela u svojim populacijama. 4. Populacija Vlašić svojom genetičkom strukturom ukazuje da je alohtona, te do detaljnih analiza koje bi se trebale provesti na tom području, reprodukcijski se materijal ne bi smio koristiti ni u kakvom obliku, a posebnim mjerama gospodarenja spriječiti daljnje širenje neželjenih gena iz te populacije. 5. Veća vrijednost heterozigotnosti istraživanih populacija u odnosu na populacije smreke iz zapadne Europe, pokazuje da istraživane populacije nisu mnogo izgubile od svoga genetičkog potencijala za adaptaciju, te vjerojatno nisu previše udaljene od svoga pribježišta. Stoga su te populacije puno otpornije na Slika 4. Dendrogram baziran na genetičkim odstojanjima prema Nei (1978) Picture 4 Dendrogram of genetic distances Nei (1978) Biambare i Zelengora, te grupa 4, Rastičevo i Tibija, koje su iz oprečnih ekoloških uvjeta, a pokazuju genetičku bliskost. Za populacije Igman, iako su pokazale odstupanja, a glede zemljopisne bliskosti, ovakav rezultat se i očekivao. I ovdje je izuzetak populacija Bistrica. Conclusion propadanje i sušenje od populacija sa zapada, jer posjeduju dovoljno genetičke varijabilnosti. 6. Radi održavanja prirodnih genetičkih resursa smreke u Bosni i Hercegovini trebalo bi uspostaviti što gušću mrežu banki gena in situ i ex situ (sjemenske sastojine, sjemenske zone i sjemenske plantaže), nužnih za održanje genetičke raznolikosti u populacija. Na temelju provedenih istraživanja, to znači da bi svaka važna ekološka niša za smreku trebala imati svoju banku gena s odgovarajućim brojem jedinki, kako bi se očuvala ekološko-fiziološka osobnost populacija. 7. U gospodarenju prirodnim šumama smreke, te u njihovoj obnovi, uvijek treba prednost dati prirodnoj obnovi, uz stalno praćenje genetičke strukture, kako bi se mogle poduzeti pravodobno mjere za održanje optimalne prirodne genetičke raznolikosti, koja je svojstvena za svaku populaciju. 8. Primijenjene metode daju dobru sliku genetičke strukture populacija, na temelju koje se mogu preporučiti potrebne mjere za održavanje genetičkih izvora u istraživanim populacijama. Zahvala – Acknowledgement Ovo istraživanje realizirano je uz financijsku potporu Federalnog ministarstva za poljoprivredu, vodoprivredu i šumarstvo, odnosno Federalne uprave za šumarstvo, Bosne i Hercegovine, u okviru projekta “Istraživane genetičke strukture, genetičkog diverziteta i genetičke diferenciranosti prirodnih populacija smreke (Picea abies Karst. ) u dijelu prirodnog rasprostiranja u Bosni i Hercegovini”, pa kolegama iz Ministarstva dugujem veliku zahvalnost, posebno direktoru Omeru Pašaliću, dipl. ing. šum. |
| ŠUMARSKI LIST 5-6/2007 str. 43 <-- 43 --> PDF |
D. Ballian, F. Bogunić, G. Božić: GENETIČKA VARIJABILNOST OBIČNE SMREKE . Šumarski list br. 5-6, CXXXI (2007), 237-246 LITERATURA – Reference Bergmann, F., B. Hosius, 1996: Efects of heavy- metal polluted soils on the genetic structure of Norway spruce seedling populations. Water, Air and Soil Pollution, 89: 363–373. B al l i an , D., F. B ogun ić , M. Ko n n e r t , H. K ra i g her, M. Pučko, G. Božič, 2007: Genetička diferenciranost subpopulacija obične smreke (Picea abies (L.) Karst.) na planini Igman. Šumarski list, 1–2: 13–24. Božič, G., 2002:Genetske raziskave naravnih populacij smreke (Picea abies (L.) Karst.) v Sloveniji. Doktorska disertacija, Univ. v Ljubljani, BF, Odd. za gozdarstvo in obnovljive gozdne vire, 2002. Bo.2 G., M. Konnert, M. Zupančič, H. Kraigh e r, 2003: Genetska deferencijacija avtohtonih populacij smreke (Picea abies (L.) Karst.) v Sloveniji, ugotovljena z analizo izoencimov. ŠGenetic differentiation of the indigenous Norway spruce (Picea abies (L.) Karst.) populations in Slovenia investigated by means of isoenzyme gene markersĆ. Zbornih gozdarstva in lesarstva, 71: 19–40. Dautbašić, M. 1997: Pračenje pojave i jačine rasprostranjenosti potkornjaka (Coleoptera: Scolytidae) na smrči sa feromonima. Magistarski rad, Sarajevo, str. 57. Geburek, T., 1999: Genetic variation of Norway spruce (Picea abies (L). Karst.) populations in Austria. III. Macrospatial allozyme patterns of high elevation populations. Forest Genetics, 6, 3: 201–211. Gillet, E. M., 1998: GSED – Geneti Structure from Electrophoresis Dana, Version 1.1e. Institut fuer Forstgenetik und Forstpflanzenzuechtung Universitaet Gettingen. Hosius, B., F. Bergmann, 1993: Adaptation of Norway spruce to heavy metal contaminated soil. In: Rone, V. (ed.): Norway spruce Provenances and Breeding. Latvian Forest Research Institute ‘Silva’, Riga, str. 200–207. H u n t l e y, B., H. J. B. B i r ks , 1983: An atlas of past and present pollen maps for Europe 0–13000 years ago, Cambridge University Press, Cambridge, str. 73–90. 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. 2004: Handbücher für Isoenzymanalyse. www.genre.de/fgrdeu/blag/iso-handbuecher. Koski, V., T. Skroppa, L. Paule, H. Wolf, J. Tu r o k , 1997: Tecnical guidelines for genetic conservation of Norway spruce (Picea abies (L.) Karst.). EUFORGEN, IPGRI, Rome: str. 42. Lewandowski, A., J. Butczyk, W. Chalupka, 1997: Preliminary results on allozyme diversity and differentiation of Norway spruce (Picea abies (L.) Karst.) in Poland based on plus tree investigations. Acta Societatis Botanicorum Poloniae, 66: 197–200. Longauer, R., D. Gömöry, L. Paule, D. F. Karnosky, B. Mankovská, G. Müller-Starck, K. P e rcy, R. S za r o, 2001: Selection effects of air pollution on gene pools of Norway spruce, European silver fir and European beech, Enviromental Pollution, 115: 405–411. Ma t i ć , V., P. D r i ni ć , V. S te f a no v ić , M. Č iri ć , i sur. 1971: Stanje šuma u SR Bosni i Hercegovini, prema inventuri na velikim površinama u 1964–1968 godini. Šum. fak. i inst. za šum. posebna izdanja br. 7, Sarajevo, Bosna i Hercegovina. str. 639. Nei , M. 1972: Genetic distance between populations. Amer. Nat. 106: 283–292. Nei , M. 1978: Molecular evolutionary genetic. New York: Columbia Press, str. 159–164. Pacalaj, M., R. Longauer, D. Krajmerová, D. G ö mör y, 2002: Effect of site altitude on growth and survival of Norway spruce (Picea abies L.) provenances on the Slovak plots of IUFRO experiment 1972, J. FOR. SCI., 48 (1): 16–26. Ravazzi, C., 2002: Late Quaternary history of spruce in southern Europe. Rev. of Palaeobotany and Palynology 120: 131–177. S ak a i , A., W. Larcher, 1987: Frost Survival of Plants. Ecological Studies 62. Springer, Berlin, str. 321. Schmidt - Vogt, H., 1978. Genetics of Picea abies (L.) Karst. Anali za šumarstvo, Razred za prirodne znanosti, JAZU, 7, 5, Zagreb: 147–186. Skroppa, T., 2003: EUFORGEN Technical Guidelines for genetic conservation and use for Norway spruce (Picea abies). International Plant Genetic Resources Institute, Rome, Italy. str. 6. Tranquillini , W., 1979: Physiological Ecology of the Alpine Timberline. Springer, Berlin, str. 137. |
| ŠUMARSKI LIST 5-6/2007 str. 44 <-- 44 --> PDF |
D. Ballian, F. Bogunić, G. Božić: GENETIČKA VARIJABILNOST OBIČNE SMREKE ... Šumarski list br. 5-6, CXXXI (2007), 237-246 SUMMARY: In this study we have carried out the molecular genetic identification of a part of natural populations of spruce in Central Dinaric Alps, in a broader area of Bosnia and Herzegovina, with the approve isoenzyme markers. By usage of 13 enzyme systems we studied the genetic variability at the level of biochemical markers. In the studied populations we obtained high values of heterozygosis which proves that the studied populations, over the adaptation period in diverse ecological circumstances, have not lost much of their adaptability. Therefore, the populations from this area showed better adaptability than the populations from central European area, since they possess higher genetic variability, with the exception of the population of Vlašić, which by its genetic structure shows it does not belong to the autochthonous genetic resources of spruce from Bosnia and Herzegovina. We carried out the analysis at 20 polymorphous loci, with 73 allele, and we obtained an average number of analyzed allele per locus, which varied between 1,80 and 2,60.The analysis thus confirmed the existence of major variability within populations, and for gene locus GOT – C the existence of clinal variability. The genetic multi-loci diversity varied between 27,5 and 37,0, and the gene pool diversity from 1,277 to 1,380, while a mean allele distance varied from 0,18 % to 2,06 %, thus confirming that there exists the relationship between genetic and geographic distances between the studied populations, with the exception of Vlašić. In order to preserve the natural genetic resources of spruce in Bosnia and Herzegovina it would be necessary to establish a dense network of gene banks in situ and ex situ (seed systems, seed zones and seed plantations), necessary to preserve the genetic diversity within populations. Based on the studies that were carried out, it would mean that each significant ecological niche for spruce should have its gene bank with corresponding number of units, in order to preserve ecological and physiological identity of the populations. In management of natural spruce forests, and their renovation, an advantage should, however, be given to their natural renewal, with constant monitoring of the genetic structure, which would enable us to undertake timely measures in preservation of optimal natural genetic diversity which is typical for each population. Key words: Norway spruce (Picea abies /L./ H. Karst.), isoenzyme, populations, variability |