DIGITALNA ARHIVA ŠUMARSKOG LISTA
prilagođeno pretraživanje po punom tekstu
| ŠUMARSKI LIST 7-8/2008 str. 19 <-- 19 --> PDF |
IZVORNI ZNANSTVENI ČLANCI ORIGINAL SCIENTIFIC PAPERS Šumarski list br. 7–8, CXXXII (2008), 337-341 UDK 630* 165 (001) ANALIZA DNA HIBRIDNIH PLATANA (Platanus acerifolia /Aiton/ Willd.) DRVOREDA GRADA SARAJEVA DNA ANALYSIS OF LONDON PLANETREE OF TREE LINED WALKWAYS OF THE CITY OF SARAJEVO Emira HUKIĆ1, Aikaterini DOUNAVI2, Dalibor BALLIAN1 SAŽETAK: U ovom članku prikazano je istraživanje tri skupine stabala hibridne platane (Platanus acerifolia /Aiton/ Willd.) iz aleja sa Sarajevskog područja, točnije s lokalitetima: Ilidža, Nedžarići, Dobrinja. Platane su zasađenu u različitim razdobljima, početkom 20 stoljeća, potom osamdesetih godina pred Olimpijske igre u Sarajevu, te neposredno nakon domovinskog rata u Bosni i Hercegovini. Kao kontrola u ovom istraživanju uporabljena je istočnjačka platana (Platanus orientalis L.) podrijetlom sa Cipra. Uspoređene su četiri mikrosatelitne (ccmp3, ccmp6, ccmp7, ccmp10) i jedna nekodirajuća hloroplastna DNA regija (trnT-trnL) te jedna jezgrena (5S) regija. Na temelju dobivenih rezultata nije bilo moguće razlikovati istraživane jedinke. Ključne riječi: Hibridna platana (Patanus x acerifolia), DNA, mikrosateliti UVOD – Introduction Hibridna platana (Platanus acerifolia /Aiton/ Willd.) Danas jedinke koje su sađene tijekom austrougarske već je dugo zastupljena u bosanskohercegovačkim gravladavine dostižu zavidne dimenzije, kako visinom, dovima kao hortikulturna vrsta drveća. Tako je postala tako i promjerom, a kao primjer mogu poslužiti platane tradicionalno i vrlo cijenjeno parkovno drvo. Platana se u Velikoj aleji na Ilidži, koje su sađene početkom 20. sadi i njeguje diljem Europe, što ne čudi ukoliko saglestoljeća (Slika 1). Sadnja platana u Sarajevu i drugim damo njezina svojstva, koja su prikladna u svim gradbosanskohercegovačkim mjestima nastavlja se i kasniskim sredinama. je, a posebice u razdoblju pred Zimske olimpijske igre u Sarajevu (1983 godine), kao i u vrijeme nakon Domo Platana je u Bosni i Hercegovini alohtona vrsta koja vinskog rata u BiH, tijekom 1996. i 1997. godine. ne gradi prirodne populacije, a prvi put se pojavljuje kao unesena vrsta za vrijeme austrougarske vladavine, Najbliže prirodne populacije istočnjačke platane ( P. prije 120 godina. Tada najprije počinje sadnja, oko že-orientalis L.) nalaze se u Makedoniji (Jovanović ljezničkih postaja, a kasnije i u parkovima, drvoredima i 1971). Ova platana raste na riječnim sprudovima Varalejama. Kao materijal za sadnju rabe se jedinke hibriddara i njegovim pritokama, do Skopske doline i nizne platane, nastale križanjem između P. orientalis L. i P. vodno, posebno u toku rijeke Strume i oko Dojranskog occidentalis L. (P. x acerifolia), koje se masovno korijezera, gdje gradi šumsku zajednicu s orahom (Juglanste u Europi sredinom 19. stoljeća. do-Platanetum orientalis Em et Džek., 1961). Platana u tim prirodnim uvjetima raste na nadmorskim visina ma između 100 i 500 m dok se rjeđe penje do 700 m. U Šumarski fakultet u Sarajevu, Zagrebačka 20, 71000 Sarajevo, Bosna i Hercegovina. tim optimalnim ekološkim uvjetima, između 40. i 50. 2 Forstliche Versuch und Forschungs anstalt Baden-Württemberg, godine starosti, platane postižu visinu od 40 m i drvnu Abteilung Waldökologie, Wonnhaldestraße 4, masu do 1300 m3/ha (Stefanović 1977). 79100 Freiburg, Deutschland. 337 |
| ŠUMARSKI LIST 7-8/2008 str. 20 <-- 20 --> PDF |
E. Hukić, A. Dounavi, D. Ballian: ANALIZA DNA HIBRIDNIH PLATANA (Platanus acerifolia /Aiton/ Willd.) Šumarski list br. 7–8, CXXXII (2008), 337-341 Slika 1. Aleja platana na Ilidži Figure 1 The walkway of London planetree ad Ilidža Južni i jugozapadni dijelovi BiH, osobito dolina rijeke Neretve, odlikuju se mediteranskom i submediteranskom klimom, koja ekološki odgovara istočnjačkoj platani. Na temelju stalnih promatranja na terenu, moguće je zaključiti da se u tom području platana spontano širi. Isti fenomen primjećen je u srednjem toku rijeke Une, te duž rijeke Bosne u uvjetima kontinentalne klime. Dakle, za platanu se može reći da je invazivna vrsta koja nam može poslužiti kao pokazatelj velikih promjena u našem okolišu. Ista tako može odigrati i jako važnu ulogu u šumarstvu, u novonastalim uvjetima globalnog zatopljenja. U gradskim uvjetima, platana dobro uspijeva te je tolerantna prema stalnim gradskim zagađivačima. Platana se odlikuje snažnim i razvijenim korijenskim sustavom (i dubinskim i površinskim), te može biti značajna za zaštitu od površinskog oticanja vode, zaštitu od erozije i očuvanje vodotoka, a ujedno može biti važan izvor drvne mase. Istraživane svojte – Studied taxa Rod Platanus je relativno mali rod i jedini je predstavnik porodice Platanaceae i javlja se samo na sjevernoj hemisferi. Istočnjačka platana ( P. orientalis L.) rasprostranjena je u Makedoniji, Albaniji, Grčkoj, Turskoj, Maloj Aziji, do Perzije, Turkestana i Avganistana (Jo v a n o v ić 1971). Raste obično na vlažnim staništa riječnih dolina. Izvan svog prirodnog areala, istočna platana odlično uspijeva u sjevernoj Africi. Američka platana ( P. occidentalis L.) nastanjuje istočnu obalu Sjeverne Amerike i drži se dolina rijeka i aluvija, ali ne raste u područjima gdje voda stagnira (Axelrod 1975). Rod Platanus obuhvaća dva podroda, Castaneophyllum (sa jednim svojim predstavnikom P. kerri) i podrodom Platanus s ukupno devet svojti (Nixon i Poole 2003). Filogenetska veza između svojti unutar roda utvrđena je molekularnim metodama. Potvrđeno je da se rod može podijeliti u dva podroda, gdje je P. kerri jedan jedini predstavnik podroda Castaneophyllum (Leroy 1982). U hortikulturi, kao i u proizvodnji drvne mase u mediteranskim zemljama najčešća je javorolisna platana ( P. acerifolia), dobivena križanjem istočnjačke i zapadnjačke platane. Pretpostavlja se da je hibrid prvi put dobiven u Engleskoj, 1640, a u literaturi se može naći pod imenom londonska platana. Treba istaći da kultivirana stabla javorolisne platane ne čine homogenu skupinu. Ne tako davno, 1991. godine Henry i Flood su radeći sa starim herbarskim materijalima, uz analizu listova i plodova, pokušali rekonstruirati Slika 2. List zapadnjačke, hibridne i istočnjačke platane (www.aranya.co.uk/planes/text/leaf/photos.html). Figure 2 American, hibrid and oriental planetree leaves (www.aranya.co.uk/planes/text/leaf/photos.html). |
| ŠUMARSKI LIST 7-8/2008 str. 21 <-- 21 --> PDF |
E. Hukić, A. Dounavi, D. Ballian: ANALIZA DNA HIBRIDNIH PLATANA (Platanus acerifolia /Aiton/ Willd.) . Šumarski list br. 7–8, CXXXII (2008), 337-341 moguću povijest hibrida P. acerifolia (Aiton) Willd., njima između platana dovela su do velike raznolikosti nastalog u Oksfordskom Botaničkom vrtu tijekom 17. među jedinkama javorolisne platane. stoljeća. Od tada do danas, brojne aktivnosti na križa- Tablica 1. Osnovne morfološke osobine zapadnjačke, istočnjačke platane i njihovog hibrida Tabel 1 Basic morfological features of American and Oriental planetree and their hybrid asi Svojta P. occidentalis,L. logical features of e Broj režnjeva na listu 3-(rjeđe) 5 ybrid širina, dužina, nazubljenost režnja listaKrupno nazubljeni, nisu dublji od 1/3 dužine žile lista Broj orašica na osi lista 1-2 P. x acerifolia L. P. orientalis L. 5 (većih) i 2 (manja) 5 Trouglasti i malo nazubljeni, urezi do 1/3 dužine žile lista Urezi dublji od ´A dužine žile lista, vrhovi zašiljeni 2-4 2-6 Biljni materijal – Plant materijal Izučavane grupe stabala nalaze se na tri lokaliteta u Sarajevu: Ilidža, Nedžarići, Dobrinja. Kako su drvoredi podizani u različitim razdobljima, odnosno u različitim društvenim okruženjima, vrlo je vjerojatno da je i podrijetlo sadnog materijala različito. Jedinke koje su zasađene na Ilidži (prije 120 godina) podrijetlom su iz Mađarske, jedinke zasađene u naselju Dobrinja podrijetlom su iz Subotice, a drvored koji je podignut u Nedžarićima podrijetlom je iz Barcelone. Za razliku od prva dva drvoreda, drvored u Nedžarićima nije homogenog sastava te je određeno više tipova hibrida, pa čak i čista vrsta P. orientalis (J a n j i ć N., 2006. osobni kontakt) nastala, najvjerojatnije segregacijom iz povratnih križanja. U drvoredu u Dobrinji su i dva specifična kultivara Cv. globuosa i Cv. piramidalis. Istraživane platane čine heterogenu skupinu, nesigurnog genetskog statusa koje nije moguće odrediti na osnovi fenotipskih obilježja. Odrediti hibridne jedinke, kao i razlikovanje unutarhibridih vrsta, pomogla bi identifikacija genotipova, koji u specifičnim uvjetima gradske sredine pokazuju najbolja fenotipska svojstva. Cilj istraživanja bio je analizirati tri skupine stabala hibridnih platana sa Sarajevskog područja i jedinki istočnjačke platane podrijetlom sa Cipra, usporedbom četiri kloroplastne mikrosatelitne regije (ccmp3, ccmp10, ccmp6, ccmp7) (Weising i sur 1999; De- g u i l l o u x i sur. 2003), jedne nekodirajuće kloroplastne (trnT-trnL) (Ta b e r l e t i sur. 1991) i jedne jezgrine (5S) regije (H e b e l i sur. 2006). Na ovaj način, pokušat će se, na genetičkoj razini razlikovati hibridne platane u drvoredima i alejama. Na temelju toga bi se kasnije mogla izvršiti usporedba sa samoniklim platanama duž gore spomenutih rijeka, u cilju izdvajanja genetički najperspektivnijih jedinki koje bi mogle poslužiti kod podizanja novih drvoreda, aleja ili energetskih nasada. MATERIJAL I METODA RADA – Materials and methods Svježi zeleni listovi, sakupljeni tijekom lipnja 2006., zamotani u plastične vrećice pohranjeni su na temperaturi – 20 °C. Iz svakog drvoreda materijal je sabran slučajnim izborom sa 24 stabla, osim 10 kontrolnih jedinki istočne platane (P. orientalis), podrijetlom sa Cipra dobivenih razmjenom materijala s kolegom koji je s tog otoka, C. Neophytou, a koji trenutno radi na FVA instituta u Frajburgu. Ukupna stanična DNA je izolirana uz pomoć Dneasy Plant Mini kompleta (Qiagen®), a uspješnostizolacije DNA je provjeravana elektroforezom u 1 % agaroznom gelu. Dobivena reakcija umnožena je lančanom reakcijom polimerazom sa četiri para mikrosatelitnih početnica ccmp3, ccmp6, ccmp7, ccmp10, (Weising i sur. 1999; D e g u i l l ou x i sur. 2003), te kloroplastnim početnicama trnT-trnL (Ta b e r le t i sur. 1991), kao iĐ sa 5S početnicom (Hebel i sur. 2006 i Zhan-Lin L i u i sur. 2003). Umnožavanje ccmp mikrosatelitnih regija lančanom reakcijom polimerazom otopina sadržavala je lx reakcijski pufer, 2,5 mMVi%CĐ, 200 /iMdNTP, 0,2/iM para početnica, 1 Š/Taq polimeraze i 5-50 ng DNA otopine. Ukupni reakcijski volumen bio je 25 /i/. Umnožavanje spomenutih kloroplasnih mikrosatelitnih regija provedeno je u Thermal Cycler uređaju (Applied Biosistems®) sljedećim temperaturnim pro m filo filofilom 9 994 °C 2 min, te 30 ciklusa: 94 °C 1 min, 57 °C 1 min i na 72 °C 1 min, a završna elongacija na 72 °C trajala je 10 min. Produkti umnožavanja analizirani su u ABI3100-Avant Genetic Analyser uređaju (Applied Biosistem®). PCR otopina za umnožavanje trnT-trnL regije bila je ista kao otopina za umnožavanje ccmp mikrosatelitnih regija, osim što je koncentracija MgCl2 bila 2,0 µM. tr Umnožavanje DNA lančanom reakcijom polimerazom provedeno je pod sljedećim uvjetima: 95 °C 3 min |
| ŠUMARSKI LIST 7-8/2008 str. 22 <-- 22 --> PDF |
E. Hukić, A. Dounavi, D. Ballian: ANALIZA DNA HIBRIDNIH PLATANA (Platanus acerifolia /Aiton/ Willd.) Šumarski list br. 7–8, CXXXII (2008), 337-341 i 39 ciklusa na 94 °C 1 min, 62 °C 2 min, 72 °C 4 min, te završnom temperaturom 72 °C 7 min. Za razliku od ostalih istraživanih regija za umnožavanje 5S jezgrene regije bilo je potrebno povećati koncentraciju MgCl2 na 2,5 µM. Uvjeti umnožavanja bili su: 94 °C 1 min i 34 ciklusa 94 °C 1 min, 55 °C 1 min, 72 °C 1 min. Restrikcija umnoženih regija izvršena je s Pst I, HinfI, XbaI i Bam HI restrikcijskim enzimima (Bajrov i ć i sur. 2005), u termostatu na temperaturi od 35 °C, trajanju od 12 sati (preko noći). Pri naponu 100 V, kroz 4 do 5 sati, restrikcijski DNA fragmenati razdvojeni su u 1,5 % agaroznom gelu. Slika 3. Elektroforetsko razdvajanje restrikcijskih DNA fragmenata istraživanih regija na 1.5 % agaroznom gelu Figure 3 Electrophoretic spliting of DNA restrictions fragments of explored regions in 1,5 % agar gel REZULTATI ISTRAŽIVANJA Results of research Analizirano je ukupno 72 stabla platana, sa tri lokacije u Sarajevu: Ilidža, Dobrinja s jednom hibridnom skupinom, Nedžarići s prilično nehomogenim sastavom i deset stabala čiste istočnjačke platane podrijetlom sa Cipra, kao kontrolnom skupinom. Sve analizirane DNA sekvence imale su jednake dužine. Sve kloroplastne mikrosatelitne regije imale su RASPRAVA Četiri analizirane kloroplastne DNA mikrosatelitne oblasti, s jednakim dužinama sekvenci kod svih promatranih jedinki istočnjačke i javorolisne platane upućuju na to da su, analizirani dijelovi dominantni u procesima nasljeđivanja, a što je i poznato s obzirom da ovaj tip analiza determinira samo dominantnu regiju. Nepostojanje polimorfizma na analiziranim kloroplastnim DNA sekvencama P. acerifolia, i čiste vrste P. orientalis, očigledno upućuju na nasljeđivanje dominantnog gena od majčinske jedinike P. orientalis. ZAKLJUČAK Uporabom dvije metode kod istraživanja haplotipova četiri mikrosatelitne regije, trnT-trnL unutargenskog prostora, kao i 5S jezgrene DNA, nije dobijen željeni polimorfizam između jedinki ispitivanih skupina javorolisne platane. Može se zaključiti, da s navedenim kloroplasnim i jezgrinim početnicama nije moguće razlikovati hibridne jedinke od čiste vrste ( P. orientalis međusobno), kao ni hibridne jedinke međusobno, te na kraju da u samo po jedan alel sa sljedećim dužinama: 103 bp ccmp3, 92 bp ccmp6, 116 bp ccmp7 i 114 bp za ccmp10. Sve istraživane DNA regije bez obzira na uporabljenu metodu bile su u potpunosti jednake kod istraživanih jedinki. Discussion Treba istaći da uporabljene početnice u istraživanju platane nisu dovoljno informativne za pronalaženje značajne različitosti između analiziranih grupa, kao ni među jedinkama čiste platane i njegovih hibrida. Da bi se razlikovale i lakše odredile jedinke različitog podrijetla i pripadnosti hibridnih skupina, a koje uspijevaju u različitim ekološkim uvjetima, neophodno je pronaći nove informativnije sekvence koje bi dale raznolikost. - Conclusion ovom istraživanju izabrane DNA regije i metode ne odgovaraju zadanom cilju istraživanja. Kako bi se upoznali s genetičkom strukturom iste, i razotkrili polimorfizam između hibrida i čistih svojti, neophodno je nastaviti s daljnjim istraživanjima DNA sekvenci. |
| ŠUMARSKI LIST 7-8/2008 str. 23 <-- 23 --> PDF |
E. Hukić, A. Dounavi, D. Ballian: ANALIZA DNA HIBRIDNIH PLATANA (Platanus acerifolia /Aiton/ Willd.) . Šumarski list br. 7–8, CXXXII (2008), 337-341 LITERATURA – References Axelrod, D. I. 1975: Evolution and biogeography of nus (Platanaceae). Camptes Rendus de l’Acade- Madreantethyan slereophyll vegetation. Annals mie des Sciences Serie III, 295: 251–254. of the Missouri Botanical Garden 62: 280–334. Nixon, K. C., J. M. Poole, 2003: Revision of the Bajrović, K., A. Jevrić-Čaušević, R. Hadži-Mexican and Guatemalan species of Platanus selimović, (eds.) 2005: Uvod u genetičko in-(Platanaceae). Lundellia 6: 103–137. ženjerstvo i biotehnologiju. INGEB, Sarajevo. Sajal, J., A. Kosova, A. Kormutak, A. Walles, Besnard, G., A. Tagmount, P. Baradat, A. Vi -1998: Ultrastructural and molecular study gouroux, A. Berville, 2002: Molecular apof plastid inheritance in Abies alba and some proach of genetic affinities between wild and orAbies hybrids, Sexual Plant Reproduction, 11 namental Platanus, Euphytica 126: 126, 401–412. (5); 284–291. Deguilloux, M. F., S. Dumolin-Lapegue, L. Stefanović, V., 1977: Fitocenologija sa pregledom G ie l l y, D. Gr i v e t i R. J. P et i t, 2003: A set šumskih fitocenoza Jugoslavije, Sarajevo. of primers for the amplification of chloroplast Tab e r l e t , P., L. G i e l ly, G. P a u to u n , J. B o u v e t , microsatellites in Quercus. Molecular Ecology 1991: Universal primers for amplication of three Notes 3(1) : 24–25. non non-codeing regions of chloroplast DNA. Dewey, R. E., C. S. III Levings, D. H. Timothy, Plant Molecular Biology 17: 1105–1109. 1986: Novel Recombination in the Maize Mito-Vigouroux, A., G. Besnard, K. Sosseeychondrial Genome Produce a Unique Transcrip-Alaoui , M. Terasac, A. Breville , 1997: tional Unit in the Texas Male-Sterile Cytoplasm. Le statut d’hybride de Platanus acerifolia confir- Cell, Vol. 44, 439–449. mé et celui de P. densicoma mis en évidence a Hebel, I., R. Haas, A. Dounavi, 2006: Genetic Val’aide de marqueurs génétiques moléculaires; conriation of Common Ash (Fraxinus excelsior L.) séquences, Acta bot. Gallica, 144 (2): 243–251. Population From Provance Regions in Southern Weising, K., H. Nybom, K. Wolff, G. Kahl, Germany by Using Nuclear and Chloroplast 2005: DNA Fingerprinting in Plants, Principles, Microsatellites, Silvae Genetica 55 (1): 38–44. Methods, and Applications (dodati referencu do Henry, A., M. G. Flood, 1991: The history of Lonkraja). don plane (Platanus acerifolia). Notes on the YunFeng, Sang-Hun Oh, P. S. Manos, 2005: genus Platanus. Proc. R. Irish. Acad., Gard. Phylogeny and Historical Biogeography of the Chron., 1856: 282. Genus Platanus as Inferred From Nuclear and Jovanović, B. 1971: Dendrologija sa osnovama fi-Chloroplast DNA, Systematic Botany, 30 (4): tocenologije, Beograd. 786–799. L e roy, J. F. 1982: Origine et evolution du genre Plata-www.aranya.co.uk/planes/text/leaf/photos.html SUMMARY: Interspecific hybridization often blurs the species boundaries both in natural and artificial conditions. Thus a verification of identity based on morphological characters only is not sometimes fully reliable. Such an example is the case of Platanus x acerifolia and P. orientalis co-occurring in city tree line, parks and artificial stands. Therefore we carried out an analysis using molecular markers to distinguish tree individuals that could not be assigned either to P. x acerifolia or P. orientalis. The individuals of P. x acerifolia and P. orientalis originated from three mixed groups collected in Sarajevo area and a group of P. orientalis from Cyprus was used as a control group. The four cpDNA microsatelite primers (ccmp3, ccmp6, ccmp7, ccmp10), an ITS sequence of trnT-trnL region and a pair of 5S nDNA primers were used to distinguish Platanus sp. individuals. No polymorphism was detected for any of analyzed DNA sequences and therefore distinction between the plane trees could not be achieved. The lack of polymorphism might be explained by dominant mode of inheritance for targeted sequences that are maternally transferred in hybridization processes. Key words: London planetree (Patanus x acerifolia), DNA, microsatelite |
| ŠUMARSKI LIST 7-8/2008 str. 24 <-- 24 --> PDF |
342 |