GooSL - pretraživanje ŠL

DIGITALNA ARHIVA ŠUMARSKOG LISTA
prilagođeno pretraživanje po punom tekstu

ŠUMARSKI LIST 3-4/2016 str. 25 <-- 25 --> PDF

GENETSKA STRUKTURA POPULACIJA HRASTA KITNJAKA (Quercus petraea (Matt.) Lieblein) U BOSNI I HERCEGOVINI NA TEMELJU ANALIZE IZOENZIMSKIH BILJEGA
GENETIC STRUCTURE OF SESSILE OAK (Quercus petraea (Matt.) Lieblein) IN BOSNIA AND HERZEGOVINA BASED ON THE ISOENZYME ANALYSIS
Dalibor BALLIAN
Sažetak
Hrast kitnjak [Quercus petraea (Matt.) Lieblein] jedna je od najvažnijih vrsta šumskog drveća u Bosni i Hercegovini, iako je sadašnja struktura šuma hrasta kitnjaka vrlo slaba. Razlog tomu treba tražiti u jakom povijesnom utjecaju čovjeka na tu vrstu, brojne neplanske i nestručne sječe i slabo razvijen sustav gospodarenja ovom vrijednom vrstom. U uvjetima Bosne i Hercegovine kitnjak se nalazi na 333 000 ha, u malim čistim i većinom mješovitim sastojinama s grabom i ponekad bukvom.
Kroz ovo istraživanje želimo odgovoriti na sljedeća pitanja: kakva je genetska struktura odabranih populacija hrasta kitnjaka u Bosni i Hercegovini, te kakvo je značenje poznavanja genetičke strukture u procesima obnove?
Analizirali smo 17 prirodnih populacija hrasta kitnjaka uz uporabu 11 enzimskih sustava s 14 genskih lokusa i registrirali 82 alela. Registriran je velik polimorfizam, a samo je kod genskog lokusa sorbitol registriran potpuni monomorfizam, dok je kod genskog lokusa Pgi – A dobiven polimorfizam samo u jednoj populaciji.
Prosječan broj alela za istraživane populacije kretao se od 1,7143 do 3,1429, a efektivni broj od 1.1089 do 1.2585. Stvarna i teorijska heterozigotnost najniža je bila u populaciji Gračanica s 0,0947, dok je najveća bila u populaciji Bugojno s 0,1869. Fiksacijski indeks u svim populacijama je bio negativan, što ukazuje na dobru stabilnost istraživanih populacija te da su slabi ili izostaju procesi inbridinga u populacijama. Najveće genetske udaljenosti u odnosu na ostale pokazala je populacija Tešanj.
Rezultati diferencijacije pokazuju male vrijednosti, što ukazuje na kratko vrijeme od njihovog razdvajanja te prisutnost toka gena i malog gubitka prilagodbenog potencijala.
Dobiveni rezultati omogućuju preporuku potrebnih mjera za očuvanje genetskih izvora metodama in situ i ex situ te obnovu i uporabu reprodukcijskog materijala hrasta kitnjaka u Bosni i Hercegovini.
KLJUČNE RIJEČI: Hrast kitnjak, Quercus petraea (Matt.) Lieblein., populacija, genetska varijabilnost

ŠUMARSKI LIST 3-4/2016 str. 26 <-- 26 --> PDF

1. UVOD
Introduction
U strukturi bosanskohercegovačkih listopadnih šuma, hrast kitnjak [Quercus petraea (Matt.) Lieblein], nakon bukve, predstavlja najznačajniju listopadnu vrstu s gospodarskog i ekološkog gledišta. Prema prvoj inventuri šuma (Matić i dr. 1971) u Bosni i Hercegovini hrast kitnjak pridolazi na 333 000 ha ili u oko 15 % svih šuma. Struktura tih šuma ukazuje da imamo 115 000 ha visokih i 218 000 ha niskih šuma (Pintarić 1997). Iz površine niskih degradiranih šuma može se zaključiti da je hrast kitnjak nekada, a i sada u Bosni i Hercegovini, bio i je ekonomski vrlo važna vrsta za proizvodno šumarstvo. Kao što je bio slučaj i s hrastom lužnjakom, tako je i proces iskorištavanja i degradacije šuma hrasta kitnjaka kao posljedica povijesnog utjecaja čovjeka bio prilično dug, posebice u zadnjih 160 godina (Begović 1960 1978; Memišević 2008; Ballian i dr. 2010). Uz povijesno značenje i vrlo velikih neiskorištenih površina na koje bi se mogao ponovo unijeti (Pintarić 2002), proizvodnja šumskog sadnog materijala hrasta kitnjaka u rasadnicima Bosne i Hercegovine je vrlo mala (Ballian 2000.).
U ekološkom pogledu kitnjak je vrsta koja raste između 150 i 1000 m nadmorske visine. Manje je rasprostranjen od hrasta lužnjaka, jer mu je istočna granica na Karpatima (Ducousso i Bordacs 2004.). Raste na vapnenačko – dolomitnim geološkim podlogama te serpentinsko – peridotitnim, kako na dubokim, tako i na ekstremno plitkim zemljištima gdje gradi čitav niz fitocenoza (Stefanović 1977), vrlo često rijetkih i vrlo specifičnih, ako su na plitkim i toplim staništima. Najviše je rasprostranjen u brdskom dijelu Bosanske Posavine, na planinama Motajici, Prosari i Majevici, gdje danas nalazimo najkvalitetnije šume kitnjaka. Ima ga i u unutrašnjosti, posebice u rubnim dijelovima riječnih dolina, gdje ga nalazimo disjunktno rasprostranjenog, često miješanog s hrastom lužnjakom. Također ima i disjunktno rasprostiranje u ofiolitskoj zoni, gdje na peridotitima i serpentinitima gradi specifične šumske zajednice, s vrlo lošom kvalitetom drva, a raste na najekstremnijim staništima (Stefanović 1977.; Stefanović i dr. 1983.). Ta raznolikost staništa kod hrasta kitnjaka dovela je do toga da se izdiferencira u više nižih sistematskih kategorija, od kojih su poznati: Quercus dalechampii Ten. – Dalešampijev kitnjak (Balkanski kitnjak) koji se javlja na termofilnim staništima i Quercus polycarpa Schur – Transilvanijski kitnjak (Jovanović 2000.). To su primjeri koji se vrlo često u literaturi pogrešno deklariraju statusom vrste (Gömöry i Schmidtova 2007.).
U uvjetima Bosne i Hercegovine šume hrasta kitnjaka često nalazimo u dodiru sa šumama hrasta lužnjaka. Tu oni zajedno grade čitave hibridne rojeve vrlo složene morfološke strukture svojstava s brojnim povratnim križancima, jer hibridne individue nisu sterilne niti inferiorne u odnosu na roditelje (Rieseberg i dr. 1999.). Upravo ti procesi, kako navodi Krstinić (1996.), između hrasta lužnjaka ponajprije i hrasta kitnjaka uvjetuju vrlo izraženu unutarpopulacijsku i međupopulacijsku varijabilnost. Također i prema Trinajstiću (1988.) to dovodi do velike polimorfnosti i varijabilnosti između individua, a potencirana je introgresivnom hibridizacijom do koje dolazi zbog nepotpune reprodukcijske izolacije među srodnim vrstama roda Quercus L. Upravo zahvaljujući takvoj situaciji u Bosni i Hercegovini, gdje hrast kitnjak raste s hrastom lužnjakom, dolazi do njihove međusobne hibridizacije i do pojave hibridnih rojeva, što stvara teškoće pri determinaciji i razlikovanju tih vrsta te laganom nestajanju slabije vrste kako navodi Rieseberg i dr. (1999.), a u našem slučaju hrasta kitnjaka koji nema ekološku plastičnost kao hrast lužnjak. Iako su već mnoge stvari vezane za hibridizaciju bijelih hrastova (skupine sensu lato) poznate, upravo hibridni rojevi kitnjaka i drugih vrsta dovode do konfuzije te kitnjak smatraju samo ekotipom ili podvrstom lužnjaka (Kleinschmit i dr. 1995.; Steinhoff 1997.). Rješavanjem tog problema bavilo se više autora (Müller – Starck i Ziehe 1991.; Zanetto i dr. 1994.), a tijekom svojih istraživanja otkrili su specifične alele za svaku od vrsta, kao i učestalosti pojavljivanja nekih od specifičnih alela.
Do sada nije bilo sveobuhvatne genetske analize hrasta kitnjaka u Bosni i Hercegovini. Djelomično je obrađena njegova struktura uz pomoć cpDNA analize, ali u okviru kompleksa bijelih hrastova (Slade i dr. 2008.), uporabom AFLP tehnike. Tada je određena haplotipska pripadnost 16 populacija hrasta kitnjaka, te kod njega registrirano sedam različitih haplotipova (2, 4, 5, 6, 7, 17, 31). Detaljnijom analizom tih podataka bavio se Ballian i dr. (2006.) te su pokušali prikazati praktičnu, odnosno uporabnu vrijednost tih vrlo vrijednih rezultata. Također su obavili jedno manje istraživanje baveći se analizom izoenzima obrađene sjemenske sastojine hrasta kitnjaka u Federaciji Bosne i Hercegovine, a kako je u pitanju samo pet populacija, i uz jako dobre varijabilnosti koja je registrirana, zbog malog uzorka rezultati nisu reprezentativni za Bosnu i Hercegovinu (Ballian i Bogunić 2012.).
Kada su u pitanju europska istraživanja, ne postoji mnogo rezultata koji ukazuju na izoenzimsku varijabilnost kitnjaka (Gömöry i dr. 2001.; Gömöry i Schmidtova 2007.) jer su istraživanja bila usmjerena na hrast lužnjak koji je mnogo vrjedniji i interesantniji. Ipak, kitnjak je uključen u brojna filogenetska istraživanja hrastova na razini DNK (Ferris i dr. 1993., 1995., 1998.; Bordács i dr. 2002.; Petit i dr. 2002. a, b; Fineschi i dr. 2002.), pri čemu je raščlanjena varijabilnost hrastova povezana s njegovom seobom poslije ledenog doba, o čemu postoje istraživanja na temelju analiza fosilnoga peluda (Huntley i Birks 1983.) te na temelju mikrosatelitskih analiza (Steinkellner i dr. 1997.).

ŠUMARSKI LIST 3-4/2016 str. 27 <-- 27 --> PDF

Cilj ovoga rada je upotpuniti poznavanje genetske strukture hrasta kitnjaka u Bosni i Hercegovini na temelju izoenzimskih analiza.
2. MATERIJAL I METODA RADA
Materials and Methods of the Study
Za istraživanje genetske strukture hrasta kitnjaka u Bosni i Hercegovini uporabljen je materijal iz 16 prirodnih populacija koje su izdvojene na temelju svojih fenotipskih svojstava (tablica 1., slika 1.). Materijal za analizu je sakupljen u periodu zimskog mirovanja, a za analizu su uporabljeni lisni pupovi koji su ujedno poslužili i za identifikaciju vrste. Prilikom sabiranja materijala selekciju individua hrasta kitnjaka načinio sam na temelju strukture kore, oblika pupova, ostatka listova na stablu i oko stabla, te kupula i plodova oko stabla. Ovome sam pristupio vrlo suptilno, jer su veliki problem predstavljali hibridni rojevi koji su česti u Bosni i Hercegovini. Tako je za analizu populacija skupljen materijal s 50 stabala ravnomjerno raspoređenih u istraživanim populacijama, ali mnoge analize nisu uspjele, dok je uspjeh analize prikazan u tablici 1.
Macerat iz kojeg su kasnije izdvojeni enzimi napravljen je uz pomoć Tris – HCl buffera uz pH 7,5 (Longauer 1996.). Trakasti filtar papirići natopljeni maceratom postavljeni su u komore i razdvojeni na škrobnom gelu primjenom elektroforeze, uz uporabu 3 bufferna sustava za razdvajanje enzimskih sustava (Li – borat / tris – citrat pH 8,1; Na – borat pH8,0 / tris – citrat pH 8,7; tris – citrat / tris – histidin pH 7,0). Analizom je obuhvaćeno 11 enzimskih sustava s 14 genskih lokusa, a uspješno je vizualizirano 82 alela (tablica 2.).
Određenje vizualiziranih alela dobilo se mjerenjem na gelu, a prema ključu datom u tablici 3. Analiza frekvencija genotipova i genetskih udaljenosti obavljena je u standardnom

ŠUMARSKI LIST 3-4/2016 str. 28 <-- 28 --> PDF

računalnom programu BIOSYS – 1 (Swofford i Selander 1981).
Izračunati su sljedeći parametri:
1. alelne i genotipske frekvencije
2. očekivana srednja heterozigotnost (He) i dobivena srednja heterozigotnost (Ho)
3. ukupni broj alela, broj alela po lokusu, proporcija polimorfnih lokusa, koeficijent inbridinga (Fis)
4. genetska udaljenosti (Nei 1972; 1978)
3. REZULTATI ISTRAŽIVANJA I RASPRAVA
Results and discussion
Od ukupno 11 analiziranih enzimskih sustava, s 14 genskih lokusa, ukupno je vizualizirano 82 alela kod hrasta kitnjaka podrijetlom iz prirodnih populacija Bosne i Hercegovine. Uz analizu enzimskih sustava, kao ključni parametri genetskog diverziteta za analizu su uporabljeni prosječan i efektivni broj alela te promatrana i očekivana heterozigotnost (tablica 4.). Od analiziranih enzimskih sustava sorbitol pokazao se monomorfnim u svim istraživanim populacijama. Za sorbitolom slijedi genski lokus Pgi – A kod kojega je registriran manji polimorfizam u samo jednoj populaciji (Foča), što bi mogla biti karakteristika populacija koje se nalaze istočnije od ove, jer u središnjoj Europi nije registriran. Inače, postoji velika vjerojatnost da ti aleli podrijetlom iz južnog glacijalnog pribježišta nisu bili u mogućnosti rasprostirati se prema zapadu, te je u svim ostalim populacijama koje su zapadno registriran monomorfizam. Isto je registrirano i kod obične jele kod više alela (Ballian i dr. 2012.). Također, i genski lokus Mdh – C pokazuje monomorfizam u 14 populacija, a genski lokus Mdh – B i 6pgdh – B u 13 populacija, što su za lokus Mdh – A i Mdh – D dobili Gömöry i Schmidtova (2007.). Samo tri genska lokusa, Fest – A, Pgi – B i Gludh – A pokazuju prisutnost polimorfizma u svim istraživanim populacijama, a uz to genski lokus Fest – A pokazuje jako malu diferenciranost između populacija s vrijednošću Fst 0,0119 (tablica 5.). Populacija Gračanica pokazuje najviše monomorfizma te od 14 genskih lokusa samo je sedam polimorfno. Također je interesantna populacija Tešanj u kojoj je registriran monomorfizam za genski lokus Gludh -A. U istraživanju slovačkih i bugarskih populacija hrasta kitnjaka genski lokusi Sod – A, Mdh – B, Mdh – C, 6pgdh – B, Pgi – A pokazuju monomorfizam (Gömöry i dr. 2001.). Kod drugih istraživanih genskih lokusa registriran je polimorfizam, a to su sljedeći genski lokusi: Fest – A, Gdh – A, Got – B, Idh – B, Mdh – A, Mnr – A, Pgi – B, Pgm -A, Gludh – A, što je u svom istraživanju registrirali Gömöry i dr.(2001.). Također najveću vrijednost diferencijacije pokazuje genski lokus Mdh – A s veličinom Fst 0,0649 te genski lokus 6 –pgdh – B sa Fst 0,0517 (tablica 5.).
Najmanji broj alela po lokusu je registriran kod populacija Gračanica zbog velikog monomorfizma (tablica 4.), što nije bilo za očekivati s obzirom na velike komplekse hrasta kitnjaka u tom dijelu Bosne i Hercegovine. Kada je u pitanju najveći broj alela, on je registriran u populaciji Jajce (tablica 4.), što je također iznenađenje s obzirom na stanje šuma hrasta kitnjaka koje imamo na području Jajca. No, rezultati ranijih istraživanja u srednjem toku rijeke Vrbas, nešto sjevernije od Jajca (populacija Bočac), analizom subhaplotipov na temelju cpDNK (Ballian i dr. 2006) ukazuju na ovakav rezultat. Interesantna je visoka vrijednost broja alela i u populaciji Foča, što nas ne bi trebalo iznenaditi s obzirom na velik haplotipski diverzitet kitnjaka u tom području (Ballian

ŠUMARSKI LIST 3-4/2016 str. 29 <-- 29 --> PDF

i dr. 2006.), kao i ukupni haplotipski i subhaplotipski diverzitet bijelih hrastova na tom području, a koji navode Slade i dr. (2008.).
Kada je u pitanju efektivni broj alela, u populaciji Gračanica je najmanja veličina, što je i za očekivati s obzirom na već ranije navedeni monomorfizam. Najveći efektivni broj alela ima populacija Bugojno, a što je iznenađujuće s obzirom da je u pitanju mala i devastirana populacija hrasta kitnjaka, ali je u dobroj korelaciji s visokom heterozigotnošću koja je registrirana u toj populaciji.
Najveću srednju promatranu heterozigotnost imamo u populaciji Bugojno, iako pripada skupini relativno izoliranih, odnosno malih i rubnih populacija, a koja iznosi 0,1869 (tablica 4.). Najmanju heterozigotnost pokazuje populacija Gračanica, što se i očekivalo nakon provedene alelne analize. Na isti način se ponašaju i očekivane heterozigotnosti koje su znatno manje te to ima izravan utjecaj na vrijednost fiksacijskog indeksa, koji je zbog toga negativan. Kako je veličina teoretske heterozigotnosti kod svih istraživanih populacija manja od stvarne, to ukazuje na pojavu negativnih veličina fiksacijskog koeficijenta, odnosno na odsutnost inbridinga u istraživanim populacijama hrasta kitnjaka (tablica 4.), a prosječni fiksacijski indeks za sve istraživane populacije je također negativan i iznosi -0,0972. Ako, pak, analiziramo fiksacijski indeks za istraživane genske lokuse, tada imamo kod genskoga lokus Gludh – A pozitivu vrijednost od 0,0331, iako taj genski lokus pokazuje veliku polimorfnost u svim istraživanjima populacijama. Ipak, genski lokus Gludh – A se u nekim istraživanjima pokazao vrlo nepredvidiv, jer je pokazivao nejasnu zimogramsku sliku te je u nekim statističkim analizama isključivan, a u drugim uključivan, o čemu izvještava Gömöry i dr. (2001.). U našem slučaju nije isključen iz statističke analize te je to jedini genski lokus koji ima pozitivnu veličinu fiksacijskog indeksa (tablica 5.). S obzirom na vrijednosti fiksacijskog indeksa, s populacijama hrasta kitnjaka može se slobodnije gospodariti bez bojazni da će izgubiti svoj genetski diverzitet (Ballian 2005.; Ballian 2015.).
Ako se pozornost u analizi usmjeri samo ka genetskim kriterijima, za praktičare je najbolje da svaka populacija posjeduje što je moguće više genetskih varijanti (veliku brojnost svih genotipskih kombinacija), bilo da su izgrađeni od rijetkih alela, bilo onih s visokom učestalošću koji daju visok stupanj heterozigotnosti. U tom slučaju se može očekivati s velikom sigurnošću u populacijama i veliki genetski potencijal za prilagodbu (Ballian 2002.), a Larsen (1986.: a i b) to vrlo dobro povezuje s visokom otpornošću vrste prema propadanju. Kada je genetska raznolikost u pitanju, posebno su važne populacije koje se mogu smatrati predstavnicima postojećega gene poola (sve istraživane populacije su prirodne) te populacije koje imaju veliku raznolikost u gene poolu, odnosno nisu izgubile mnogo od svog prilagodbenog potencijala na specifične ekološke uvjete. To ovdje možemo vidjeti iz rezultata promatrane heterozigotnosti (tablica 4.), a što je registrirano u 16 od 17 istraživanih populacija, jer je populacija Gračanica izuzetak.
Kada je u pitanju ukupna diferenciranost populacija hrasta kitnjaka, dobiveni rezultat pokazuje srednju vrijednost diferenciranosti za 14 genskih lokusa, s veličinom Fst 0,0311 (Tablica 5.). To je manja veličina nego što su dobili Gömöry i Schmidtova (2007.) kada je u pitanju diferencijacija između kitnjaka i lužnjaka, a veća kada je u pitanju diferencijacija između kitnjaka i hrasta medunca slovačkih populacija. Ovo ukazuje da kod nas, i uz dobivene veličine, nije završen proces diferencijacije između istraživanih populacija.
Provedena analiza genetskih odstupanja prema Neiu (1972.) pokazala je prilično niske vrijednosti, a razlog tomu je vjerojatno zemljopisna bliskost istraživanih populacija (tablica 6.). Kada je u pitanju genetska sličnost, najmanju udaljenost pokazuju populacije Jajce i Ključ. Kako su to relativno bliske populacije i kako vjerojatno i dalje postoji tok gena, ili je kasno prekinut te nije došlo do značajnijeg diferenciranja između njih, dobivena je jako mala vrijednost (tablica 6.). S druge strane, dobivena je mala vrijednost genetskog odstupanja između populacija Ključ i Gračanica, s obzirom na njihovu zemljopisnu udaljenost i izoliranost te samu genetsku strukturu populacije Gračanica.

ŠUMARSKI LIST 3-4/2016 str. 30 <-- 30 --> PDF

Od ostalih populacija najbliže su populacije Foča i Kladanj te Kreševo i Olovo, odnosno Kreševo i Bugojno (tablica 6.). Prvu kombinaciju je vrlo teško objasniti, a vjerojatno je to povijesni utjecaj čovjeka koji je sječama i krčenjima šuma utjecao na strukturu šuma hrasta kitnjaka. Kada je u pitanju kombinacija Kreševo i Bugojno, s obzirom da njih dijeli samo planina Vranica, vjerojatno nije prošlo dugo razdoblje od prekida genskoga toka između njih, te još nije završen proces diferenciranja.
Tu još treba spomenuti bliskost populacija Kladanj i Živinice koje su relativno bliske, dijeli ih planina Konjuh, a i jedna i druga rastu na peridotitsko-serpentinskoj podlozi, s plitkim, hranjivim, siromašnim i suhim tlom, ali se još nisu u potpunosti izdiferencirale i krenule s genetskim razvojem u različitim smjerovima. S druge strane, imamo populacije Starić i Kladanj koje su također zemljopisno bliske, ali u različitim ekološkim uvjetima i nisu se značajno izdiferencirale.
Populacija Tešanj, za razliku od drugih populacija, pokazuje velika odstupanja u odnosu na sve analizirane populacije (tablica 6.), a posebno prema populaciji Kakanj. Kako obje populacije pripadaju slivu rijeke Bosne, vjerojatno razloge za to odstupanje trebamo tražiti u povijesnom utjecaju čovjeka, posebice na populaciju Tešanj, gdje su prije 150 godina izvršene velike sječe hrastova (Begović 1960.; 1978.; Memišević 2008.).
Razloge za ovakve rezultate treba tražiti u malom području istraživanja, ali i u specifičnoj situaciji naših populacija hrasta kitnjaka te inače hrastova iz grupe sensu lato, jer su sadašnje populacije imale glacijalna pribježišta u neposrednoj blizini, na jugu Balkanskog poluotoka te sekundarna na Jadranskoj obali, prema Petiti i dr. (2002.:a) u srednjoj Dalmaciji, a prema Slade i dr. (2008.) u južnoj Dalmaciji. To je ostavilo neizbrisiv trag na današnju genetsku strukturu svih populacija hrastova u Bosni i Hercegovini, ali i drugim šumskim vrstama.
Ipak, kada je u pitanju hrast kitnjak. uporabljeni genetski parametri ukazuju na suptilne i jasne razlike između

ŠUMARSKI LIST 3-4/2016 str. 31 <-- 31 --> PDF

istraživanih populacija te prisutnu diferenciranost koja je prilično niska, ali jasna s obzirom na istraživanje s jednog manjeg prostora kakav je Bosna i Hercegovina. Poznato je od ranije da na takve razlike, osim prirodne selekcije koja je u svezi s ekološkim čimbenicima, i antropogeno djelovanje ostavlja značajni trag. Uz već rečeno, moramo se osvrnuti i na samo područje istraživanja, odnosno na područje Dinarskih planina koje je vrlo specifično kada se to odnosi na uvjete okoliša, jer se na jako malom prostoru od samo nekoliko kilometara, javljaju velike razlike u klimatskim, edafskim, orografskim i drugim čimbenicima, koji izravno utječu na genetsku diferencijaciju populacija šumskoga drveća. Zbog takve ekološke raznolikosti te na temelju rezultata molekularno-genetskih istraživanja, stručnjaci smatraju da vrste koje rastu na području Dinarida pokazuju veliku varijabilnost u usporedbi s istim vrstama koje rastu u homogenim ekološkim uvjetima sjevera (Lewandowski i dr. 1997.; Ballian i dr. 2008.).
Uz fundamentalno značenje ovog istraživanja, ono je također primjenjivo u gospodarenju šumama hrasta kitnjaka, jer će dati bolju genetsku sliku provenijencija kitnjaka, što je značajno za daljnje radove na njegovom oplemenjivanju, odnosno kod kontrole podrijetla sjemena i sadnog materijala bitnog za proces umjetne obnove degradiranih šuma hrasta kitnjaka (bilo da se radi pošumljavanje ili sjetva sjemena), kao i za poslove vezane za osnivanje banki i arhiva gena metodama in situ i ex situ u cilju očuvanja ove vrijedne vrste. Ipak, iz dobivenih rezultata, posebice genetske raznolikosti, postavlja se temeljno pitanje ‘’Je li obuhvaćena sva genetska struktura hrasta kitnjaka u Bosni i Hercegovini i može li predstavljati genetsku strukturu ove vrste u Bosni i Hercegovini?’’. Na to ne možemo odgovoriti sa sigurnošću jer smo analizirali samo 17 populacija, a hrast kitnjak se javlja u različitim ekološkim uvjetima te time i u velikom broju biljnih zajednica (Stefanović 1977.; Stefanović i dr. 1983.) sa specifičnim selekcijskim procesima. U genetskom pogledu postavlja se pitanje hoće li biti obuhvaćeni svi aleli i genotipovi u procesu obnove šuma hrasta kitnjaka, što je važno za adaptabilnost novih populacija? Kako nismo u potpunosti sigurni, trebalo bi u području poput Dinarida, gdje se na vrlo malom prostoru izmjenjuju različiti ekološki uvjeti s različitim biljnim zajednicama u kojima se pojavljuje hrast kitnjak na oko 333 000 ha (Matić i dr. 1971.; Pintarić 1997.), primijeniti varijantu izdvajanja više omanjih sjemenskih sastojina, odnosno genetskih rezervi, da bi se s većom vjerojatnošću sačuvao alelni diverzitet hrasta kitnjaka. Na taj način bi trebalo obuhvatiti što raznovrsnije ekološke uvjete s velikim brojem populacija. Također, kod obnove hrasta kitnjaka treba povremeno kontrolirati genetsku strukturu populacija te je kroz analizu usmjeravati u željenom smjeru (Behm i Konnert 1999.) jer se genetske razlike koje se evidentiraju između mladih i starih populacija, uz odgovarajuće uzgojne mjere lako mogu svesti na minimum.
ZAKLJUČCI
Conclusion
Provedenom biokemijskom analizom genetičke strukture sedamnaest populacija hrasta kitnjaka, uz uporabu 14 izoenzimskih genskih lokusa, dobili smo značajan alelni diverzitet.
Registriran je velik polimorfizam, a samo je kod genskoga lokusa sorbitol registriran potpuni monomorfizam, dok kod genskoga lokusa Pgi – A imamo polimorfizam samo u jednoj populaciji.
Prosječan broj alela po lokusu kretao se od 1,7143 do 3,1429, dok se efektivni broj alela po lokusu kretao od 1,1089 do 1,2585. Također su se slično odnosile heterozigotnosti te je najveća u populaciji Bugojno sa 1,1869, a najmanja u populaciji Gračanica sa 0,0947.
Negativne vrijednosti fiksacijskog indeksa u istraživanim populacijama su pokazatelj da se može slobodnije gospodariti istim, jer nisu izgubile mnogo od svoga genetskog potencijala za adaptaciju i posjeduju dovoljno genetske varijabilnosti.
Rezultati diferencijacije pokazuju male vrijednosti, što ukazuje na kratko vrijeme od njihovog razdvajanja te je prisutan tok gena, a također i uz povijesni ljudski utjecaj na njih nisu izgubile mnogo od svog prilagodbenog potencijala.
Kada je u pitanju genetska udaljenost i diferencijacija, sukladne su, uz samo par populacija koje znatno odstupaju od prosjeka, ali se to njihovo odstupanje može pripisati povijesnom ljudskom utjecaju, jer su iz zone izrazitih ljudskih aktivnosti kroz bosanskohercegovačku povijest.
Metode s uporabom biokemijskih biljega za određenje genetske strukture hrasta kitnjaka su dale dobru sliku o istraživanim populacijama, te nam dobiveni rezultati osiguravaju da se preporuče potrebne mjere za očuvanje genetskih izvora ove vrijedne vrste u Bosni i Hercegovini.
Zahvalnica
Acknowledgement
Ovo istraživanje realizirano je na Šumarskom fakultetu Sveučilišta u Zvolenu, te veliku zahvalnost dugujem kolegama, prof. dr. Ladislavu Pauleu i prof. dr. Dušanu Gömöryju, zbog pomoći i izdvojenom vremenu tijekom istraživanja te na statističkoj obradi podataka. Također realiziranje ovoga članka potpomogao je LIFEGENMON projekt (LIFE13 ENV/SI/000148).
LITERATURA
References
Ballian D. 2000: Značaj rasadničke proizvodnje u cilju održanja i povećanja biodiverziteta, Seminar: Sjemensko – rasadnička proizvodnja u BiH – Aktualno stanje i perspektive, Brčko. str. 81-84.

ŠUMARSKI LIST 3-4/2016 str. 32 <-- 32 --> PDF

Ballian D. 2005: Značaj procjene genetičkog opterećenja u sastojinama obične jele (Abies alba Mill.) na osnovu fiksacijskog indeksa i njegova primjena. Rad. Šumar. Inst. Jastrebarsko, 40(2): 151 – 163.
Ballian D. 2015: The role of fixation index in preservation of breeds in small and fragmented populations in the matter of Pedunculate Oak (Quercus robur L.). Botanical science in the modern world. Proceedings of International Conference, dedicated to the 80th anniversary of the Yerevan Botanical Garden. str: 259-266.
Ballian D., M. Ivanković, D. Slade 2006: The distribution of the populations of sessile oak (Quercus petraea (Matt.) Liebl) in Bosnia and Herzegovina by cloroplasts DNA (cpDNA) and its application in forestry. In: Bohnens, J., Rau, H.-M. (Hrsg.): Forstliche Genressourcen als Produktionsfaktor. 26. Tagung der Arbeitsgemeinschaft Forstgenetik und Forstpflanzenzüchtung vom 20. bis 22. Oktober 2005 in Fuldatal. Hessen-Forst, Hann. Münden, 61-66: 121-131.
Ballian D., I. Monteleone, D. Ferrazzini, D. Kajba, B. Belletti 2008: Genetic characterization of common ash (Fraxinus excelsior L.) population in Bosnia and Herzegovina. Periodicum Biologorum, 110 (4): 323-328.
Ballian D., M. Memišević, F. Bogunić, N. Bašić, M. Marković, D. Kajba 2010: Morfološkavarijabilnost hrasta lužnjaka (Quercus robur l.) na području Hrvatske i zapadnog balkana. Šumarski list 7–8: 371-386.
Ballian D., F. Bogunić, M. Bajrić. D. Kajba, H. Kraigher, M. Konnert 2012: The genetic population study of Balkan Silver Fir (Abies alba Mill.). Periodicum Biologorum, 114 (1): 55–65.
Ballian D., F. Bogunić 2012: Genetička struktura sjemenskih sastojina hrasta kitnjaka (Quercus petraea (Matt.) Lieblein.) u Federaciji Bosne i Hercegovine. ANU – BiH Posebna izdanja, kniga CXLV-odjeljenje prirodnih nauka, Naučna konferencija „Šume indikator kvaliteta okoliša ”. Zbornik radova, knjiga 19: 77-88.
Begović B. 1960: Strani kapital u šumskoj privredi Bosne i Hercegovine za vrijeme otomanske vladavine. Radovi Šumarskog fakulteta i Instituta za šumarstvo i drvnu industriju u Sarajevu, Godina V, Broj 5, str. 1-243
Begović B. 1978: Razvojni put šumske privrede u Bosni i Hercegovini u periodu austrougarske uprave (1878-1918) sa posebnim osvrtom na eksploataciju šuma i industrijsku preradu drveta. Akademija nauka i umjetnosti Bosne i Hercegovine, Djela, Knjiga LIV, Odjeljenje društvenih nauka, Knjiga 31, str. 1-165
Behm A., M. Konnert 1999: Conservation of Forest Genetic Ressources by Ecologically Oriented Forest Menagement- a Realistic Chance?, Forst und Holzwirtschaft, 194: 215-235.
Bordács S., F. Popescu., D. Slade, U.M. Csaikl, I. Lesur, A. Borovics, P. Kézdy, A.O. König, D. Gömöry, S. Brewer, K. Burg, R.J. Petit 2002: Chloroplast DNA variation of white oaks in northern Balkans and in the Carpathian Basin. For. Ecol. Manage., 156: 197-209.
Ducousso A., S. Bordacs 2004: EUFORGEN Technical Guidelines for genetic conservation and use for pedunculate and sessile oaks (Quercus robur and Q. petraea). International Plant Genetci Resources Institute, Rome, Italy, str. 1-6.
Ferris C., R.P. Oliver, A.J. Davy, G.M. Hewitt 1993: Native oak chloroplast reveal an ancient divide across Europe. Mol. Ecol., 2: 337-344.
Ferris C., R.P. Oliver, A.J. Davy, G.M. Hewitt 1995: Using chloroplast DNA to trace postglacial migration routes of oaks into Britain. Mol. Ecol., 4: 731-738.
Ferris C., R.A. King, R. Vainola, G.M. Hewitt 1998: Chloroplast DNA recognizes three refugial sources of European oaks and suggests independent eastern and western immigrations to Finland. Heredity, 80: 584-593.
Fineschi S, D. Taurchini, P. Grossoni, R.J. Petit, G.G. Vendramin 2002: Chloroplast DNA variation of white oaks in Italy. For. Ecol. Manage., 156:103-114.
Gömöry D., I. Yakovlev, P. Zhelev, J. Jedináková, L. Paule, 2001: Genetic differentiation of oak populations with the Quercus robur/Quercus petraea complex in Central and Eastern Europe. Heredity, 86: 557-563.
Gömöry D., J. Schmidtova 2007: Extent of nuclear genome sharing among white oak species (Quercus L. subgen. Lepidobalanus (Endl.) Oerst.) in Slovakia estimated by allozymes. Pl. Syst. Evol., 266: 253–264
Jovanović B. 2000: Dendrologija, Univerzitetska štampa, Beograd. str. 1-536.
Kleinschmit J.R.G., A. Kremer, A. Roloff 1995. Sind Stieleiche und Traubeneiche zwei getrennte Arten? AFZ/Der Wald, 26: 1453-1456.
Krstinić A. 1996: Unutarpopulacijska i međupopulacijska varijabilnost hrasta lužnjaka. In: Matić S. (ed.) Hrast lužnjak u Hrvatskoj. Vinkovci-Zagreb. str. 112-118.
Larsen J.B. 1986 a: Geography variation in silver fir (Abies alba) growth rate and frost resistance. Fortwissenschaflitches Centralblatt, Gottingen, 105 (5): 396-406.
Larsen J.B. 1986 b: Das Tannensterben: Eine neue Hypothese zur Klärung des Hintergrundes dieser rätselhaften Komplexkrankheit der Weißtanne (Abies alba Mill.), Fortwissenschaflitches Centralblatt, Gottingen, 105 (5): 381-396.
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. 1996: Genetic Diversity of Silver Fir (Abies alba Mill.) PhD Thesis, Technical University in Zvolen, Zvolen.
Matić V., P. Drinić, V. Stefanović, M.Ćirić, V. Beus, G. Bozalo, S. Golić, U. Hamzić, LJ. Marković, M. Petrović, M. Subotić, N. Talović, J. Travar 1971: Stanje šuma u SR Bosni i Hercegovini prema inventuri šuma na velikim površinama u 1964-1968. godini. Šumarski fakultet i Institut za šumarstvo u Sarajevu, posebna izdanja, str. 1-639.
Memišević M. 2008: Eksploatacija kao razlog nestanka hrasta lužnjaka (Quercus robur L.) u periodu od 1878. do 1914. godine u Bosni i Hercegovini, Naše šume, 12-13: 39-40
Müller-Starck G., M. Ziehe 1991. Genetic variation in populations of Fagus sylvatica L., Quercus robur L. And Quercus petraea (Matt.) Liebl. in Germany. In: Müller-Starck, G. and Ziehe M. (eds) Genetic Variation in European Populations of Forest Trees, pp. 125-139. SauerlaÈ nder’s Verlag, Frankfurt am Main.
Nei M. 1972: Genetic distance between populations. Amer. Nat. 106: 283-292.
Nei M. 1978: Estimation of average heterozygosity and genetic distance from a small number of individuals. Genetics 89: 583-590
Petit R.J., S. Brewer, S. Bordacs, K. Burg, R. Cheddadi, E. Coart, J. Cottrell, U.M. Csaikl, B.C. Van Dam, J.D. Deans, S. Fineschi, R. Finkeldey, I. Glaz, P.G. Goicoechea, J.S. Jensen, A.O. König, A.J. Lowe, S.F. Madsen, G. Mátyás, R.C. Munro, F. Popescu, D. Slade, H. Tabbener, S.M.G. De Vries, B. Ziegenhagen, J.L. De

ŠUMARSKI LIST 3-4/2016 str. 33 <-- 33 --> PDF

Beaulieu, A. Kremer 2002a: Identification of refugia and postglacial colonization routes of European white oaks based on chloroplast DNA and fossil pollen evidence, Forest Ecology and Management, 156(1-3):49-74.
Petit R.J., U.M. Csaikl, S. Bordacs, K. Burg, S. Brewer, E. Coart, J. Cottrell, B.C. Van Dam, J.D. Deans, I. Glaz, S. Dumolin-Lapegue, S. Fineschi, R. Finkeldey, A. Gillies, P.G. Goicoechea, J.S. Jensen, A.O. König, A.J. Lowe, S.F. Madsen, G. Mátyás, R.C. Munro, M.H. Pemonge, F. Popescu, D. Slade, H. Tabbener, D. Taurchini, S.M.G. De Vries, B. Ziegenhagen, A. Kremer 2002b: Chloroplast DNA variation in European white oaks. Phylogeography and patterns of diversity based on data from over 2600 populations, Forest Ecology and Management, 156(1-3):5-26.
Pintarić K. 1997: Foresry and forest reserves in Bosnia and Herzegovina. COST Action E4 -Forest reserves research network, Ljubljana, str. 1-15.
Pintarić K. 2002: Šumsko-uzgojna svojstva i život važnijih vrsta šumskog drveća, UŠIT-Sarajevo. str. 1-221.
Rieseberg L.H., J. Whitton, K. Gardner 1999: Hybrid zones and the genetic architecture of a barrier to gene flow between two wild sunflower species. Genetics 152: 713–727.
Slade D., Z. Škvorc, D. Ballian, J. Gračan, D. Papeš 2008: The chloroplast DNA polymorphisms of White Oaks of section Quercus in the Central Balkans. Silvae Genetica 57 (4-5): 227-234.
Stefanović V. 1977: Fitocenologija sa pregledom šumskih fitocenoza Jugoslavije. Zavod za udžbenike Sarajevo, str. 1-283.
Stefanović V., V. Beus, Č. Burlica, H. Dizdarević, I. Vukorep 1983: Ekološko-vegetacijska rejonizacija Bosne i Hercegovine, Sarajevo, 1983, Šumarski fakultet, Posebna izdanja br. 17: 1-55.
Steinkellner H., S. Fluch, E. Turetschek, C. Lexer, R. Streiff, A. Kremer, K. Burg, J. Glössl 1997: identification and caracterization of (GA/CT)n – microsatellite loci from Quercus petraea. Plant Molecular Biology 33: 1093-1096.
Steinhoff S. 1997. Results of Quercus hybridization work from 1989 to 1996 at Escherode (Quercus petraea (Matt.) Liebl. and Quercus robur L.). In: Steiner, K. C. (ed.) Diversity and Adaptation in Oak Species, pp. 156-164. The Pennsylvania State University, Pennsylvania.
Swofford K, N. Selander 1981: Boisys 1 – a FORTRAN program for the comprehensive analysis of electrophoretic data in population genetics and systematics. J. Her., 72:281-283.
Trinajstić I. 1988: Taksonomska problematika hrasta lužnjaka – Quercus robur L. u flori Jugoslavije. Glas. šum. Pokuse, Zagreb. 24: 101-116.
Zanetto A., G. Roussel, A. Kremer 1994. Geographic variation of interspecific differentiation between Quercus robur L. and Quercus petraea (Matt.) Liebl. Forest Genet., 1: 111-123.
Summary
Sessile Oak (Quercus petraea (Matt.) Lieblein) is one of the most important type of forest tree in Bosnia and Hercegovina, even though the Sessile Oak forest structure is very weak. The reason for this is found in the huge effect that the man has on these breeds throughout history and numerous unplanned cutting and poor management system. In the conditions present in Bosnia and Hercegovina Sessile Oak is found in approximately 330,000ha in small and usually clean and varied samples.
Through this research we would like to answer the following questions, namely what is the genetic structure, diversity and differentiation of Sessile Oak in some of the populations in Bosnia and Herzegovina and what is the importance of knowing the genetic structure especially when it comes to regeneration.
For the analysis we have used 11 enzyme systems with 14 genetic locus and 82 aleals.
The biochemcial analysis of the genetic structure of 17 populations of Sessile Oak, by using the 14 isoenzyme genetic locus wwe have found notable differences. A large level of polymorphism has been recorded and only the gene locus sorbitol has registered true monomorphysm, whereas the genetic locus Pgi-A we have found polymorphism to exist in only one population. The average number of aleals by locus was between 1,7143 and up to 3,1429 and the effective number of aleals was between 1,1089 and 1,2585. Similar findings were found when it came to heterozygotry, and the larges was for the population from Bugojno at 0,1869 and smallest at population from Gračanice at 0,0947. The negative values of the fiksational index in the studied populations are indicative of fact that freer management and husbandry is possible as it has not lost its genetic potential for adaptation which is further supported by the research of the seed samples. The results of teh differentiations show very small values which shows that there is onlya short period of time from their splitting and that even the effect of humans has not caused them to lose their adaptational potential.
As far as the genetic distances between the populations are concerned, it is the same principal as with the differentiation, only a few popualtions diverges notably from the average and the divergence can be attributed to the historical effect of humans as the populations are from the areas of dense human populations throughout the history. The methods of biochemocal marker usage for the Sessile Oak have given us a good picture about the studied populations and the achieved results ensure the right suggestions are done to preserve the genetic values of this species of oak in Bosnia and Hercegovina.
KEY WORDS: Sessile Oak, Quercus petraea (Matt.) Lieblein, population, genetic variability