Weryfikacja pochodzenia drzewiastych form kosodrzewiny na terenie Tatrzańskiego Parku Narodowego na podstawie polimorfizmu miejsc insercji transpozonów

• Autorzy: Polok K. , Zwijacz-Kozica T. , Zielinski R.

Warianty tytułu

EN

Origin assessment of woody mountain pine forms in the Tatra National Park based on transposon insertional polymorphism

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

EN

Closely related Pinus species, mountain pine (Pinus mugo Turra) and Scots pine (Pinus sylvestris L.), belong to native woody species in the Tatra National Park (TPN, southern Poland). Their occurrence in close proximity can lead to the formation of natural hybrids known as Pinus × rhaetica, which is a woody, often polycormic form. Pinus×rhaetica is described in the TPN, but there has been a great deal of disagreement over its origin. The goal of the studies was to verify the taxonomic status of individuals identified as Pinus×rhaetica that grew in the eight stands together with P. mugo and P. sylvestris by SSAP (Sequence Specific Amplification Polymorphism) analysis of transposon insertional polymorphism. In total, 34 Pinus×rhaetica, 25 P. mugo and 27 P. sylvestris individuals were tested in addition to 20 individuals of P. uliginosa from ‘Torfowisko pod Węglińcem' and ‘Wielkie Torfowisko Batorowskie' as well as 25 individuals of P. uncinata from the Austrian Alps as the control groups. Four transposon sequences were employed: a DNA transposon from the CACTA family, Tpo and retrotransposons – two gypsy (Ogre, IFG7) and one copia like (Bare). All species belonging to the Pinus mugo complex are highly variable with 49−81% polymorphic loci and genetic diversity, HTequals 0.228−0.307 with the highest values in Pinus×rhaetica. Surprisingly, P. sylvestris proves to be the least variable species, likely because of a narrow gene pool in small, scattered stands in the Tatras. Very low Nei's genetic similarities between P. sylvestris and Pinus mugo complex, especially in comparison with P. uliginosa (I=0.548) and P. mugo (I=0.558) exclude unequivocally the possibility of spontaneous hybridization among these taxa. Thus, it undermines the hypothesis about hybrid origin of Pinus×rhaetica in the Tatras. It proves to be a morphological form of P. mugo as assessed from the Nei's coefficient, I=0.985 which is well within a range of conspecific populations. Finally, none of the studied individuals of Pinus×rhaetica are derived from seeds of Alpine P. uncinata.

Słowa kluczowe

PL

lesnictwo; Tatrzanski Park Narodowy; sosna gorska; Pinus mugo; sosna drzewokosa; Pinus x rhaetica; pochodzenie roslin; identyfikacja; metody badan; insercja transpozonow

• Wydawca: -
• Czasopismo: Sylwan
• Rocznik: 2016
• Tom: 160
• Numer: 07
• Opis fizyczny: s.573-581,rys.,tab.,bibliogr.

Twórcy

autor

Polok K.

• Centre for Evolution, Genomics and Bioinformatics, Herrenhäuser Str. 2, D-30419 Hannover, Niemcy

autor

Zwijacz-Kozica T.

• Tatrzański Park Narodowy, Kuźnice 1, 34-500 Zakopane

autor

Zielinski R.

• Samodzielny Zakład Genetyki i Biotechnologii, Uniwersytet Warmińsko-Mazurski, ul.Hozjusza 15, 11-041 Olsztyn

Bibliografia

• Androsiuk P., Zielinski R., Polok K. 2011. B-SAP markers derived from the bacterial KatG gene differentiate populations of Pinus sylvestris and provide new insights into their postglacial history. Silva Fenn. 45: 3-18.
• Avise J. C. 2004. Molecular markers, natural history and evolution. Sinauer Associates Inc. Publishers, Sunderland (USA).
• Bobowicz M. A., Danielewicz W., Pieczyńska B., Wojnicka-Półtorak A., Prus-Głowacki W. 2000. Isoenzymatic variability in progeny of Pinus mugo Turra×Pinus sylvestris L. hybrids from Bór na Czerwonem, in experimental culture. Acta Soc. Bot. Pol. 69: 137-144.
• Chmiel J., Milewski T., Polok K. 2008. Ochrona naturalnej puli genowej rodzimej limby Pinus cembra L. z Tatr w świetle badań molekularnych. Roczniki Bieszczadzkie 16: 215-232.
• Christensen K. 1987. Taxonomic revision of the Pinus mugo complex and P. × rhaetica (P. mugo×P. sylvestris) (Pinaceae). Nord. J. Bot. 7 (4): 383-408.
• Filppula S., Szmidt A. E., Savolainen O. 1992. Genetic comparison between Pinus sylvestris and P. mugo using isozymes and chloroplast DNA. Nord. J. Bot. 12: 381-386.
• Geffen E., Luikart G., Waples R. 2007. Impacts of modern molecular genetic techniques on conservation biology. Publication, Agencies and Staff of the U.S. Department of Commerce.
• Heuertz M., Teufel J., González-Martinez S. C., Soto A., Fady B., Alia R., Vendramin G. G. 2010. Geography determines genetic relationships between species of mountain pine (Pinus mugo complex) in western Europe. J. Biogeogr. 37: 541-556.
• Horvath I., Bretović S., Pawłowski B., Pawłowska S., Zarzycki K. Z. 1980. Mapa fitosocjologiczna Sarniej Skały w Tatrach Zachodnich (rok 1958). Ochrona Przyrody 43: 75-90.
• Kalendar R., Tanskanen J., Immonen S., Nevo E., Sculman A. H. 2000. Genome evolution of wild barley (Hordeum spontaneum) by BARE-1 retrotransposon dynamics in response to sharp microclimatic divergence. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 97: 6603-6607.
• Kormutak A., Vookova B., Manka P., Salaj J., Camek V., Gömöry D. 2008. Abortive embryogenesis in hybrid swarm populations of Pinus sylvestris L., and Pinus mugo Turra. Trees 22: 657-662.
• Monteleone I., Ferrazzini D., Belletti P. 2006. Effectiveness of neutral RAPD markers to detect genetic divergence between the subspecies uncinata and mugo of Pinus mugo Turra. Silva Fenn. 40: 391-406.
• Morrison III W. R., Lohr J. L., Duchen P., Wilches R., Trujillo D., Mair M., Renner S. S. 2009. The impact of taxonomic change on conservation: does it kill, can it save, or is it just irrelevant? Biol. Conserv. 142: 3201-3206.
• Morse A. M., Peterson D. G, Islam-Faridi M. N., Smith K. E., Magbanua Z., Garcia S. A., Kubisiak T. L., Amerson H. V., Carlson J. E., Nelson C. D., Davis J. M. 2009. Evolution of genome size and complexity in Pinus. PLoS One 4: e4332.
• Nei M. 1987. Molecular evolutionary genetics. Guildford, Surrey: Columbia University Press, New York.
• Nowakowska J. 2007. Zmienność genetyczna polskich wybranych populacji sosny zwyczajnej (Pinus sylvestris L.) na podstawie analiz polimorfizmu DNA. Rozpr. Habilit. Instytut Badawczy Leśnictwa, Sękocin Stary.
• Pawłowski B. 1956. Flora Tatr. Tom I. PWN, Warszawa.
• Piękoś-Mirkowa H., Mirek Z. 1996. Zbiorowiska roślinne. W: Mirek Z. [red.]. Przyroda Tatrzańskiego Parku Narodowego. TPN, Kraków-Zakopane. 237-274.
• Polok K. 2007. Molecular evolution of the genus Lolium L. Studio Poligrafii Komputerowej „SQL”, Olsztyn.
• Polok K. 2010. Genetyka i ewolucja. Studio Poligrafii Komputerowej „SQL”, Olsztyn.
• Polok K., Skierska S., Zielinski R. 2006. Charakterystyka genetyczna gatunku mieszańcowego Pinus×rhaetica z re-zerwatu Bór na Czerwonem. W: Mirek Z., Cieślak E., Paszko B., Paul W., Ronikier M. [red.]. Rzadkie, ginące i reliktowe gatunki roślin i grzybów. Inst. Bot. im. W. Szafera, Kraków.
• Polok K., Urbaniak L., Korzekwa K., Androsiuk P., Ciągło S., Kubiak K., Zielinski R. 2005. Genetic similarity of Pinus sylvestris populations on the base of DNA markers. W: Prus-Głowacki W., Pawlaczyk E. M. [red]. Variability and evolution – new perspectives. Uniwersytet im. Adama Mickiewicza, Poznań. Seria Biologia 72: 253-267.
• Polok K., Zielinski R. 2011. Mutagenic treatment induces high transposon variation in barley (Hordeum vulgare L.). Acta Agric. Slov. 97: 179-188.
• Radwańska-Paryska Z. 1975. Materiały do rozmieszczenia dendroflory Tatr i Podtatrza. Studia Ośrodka Dokument. Fizjograficznej PAN 4: 13-77.
• Rozporządzenie Ministra Leśnictwa i Przemysłu Drzewnego z dnia 30 kwietnia 1983 r. w sprawie wprowadzenia gatunkowej ochrony roślin. 1983. Dz. U. Nr 27, poz. 134.
• Rozporządzenie Ministra Ochrony Środowiska, Zasobów Naturalnych i Leśnictwa z dnia 6 kwietnia 1995 r. w sprawie ochrony gatunkowej roślin. 1995. Dz. U. Nr 41, poz. 214.
• Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 9 października 2014 r. w sprawie ochrony gatunkowej roślin. 2014. Dz. U. Nr 0, poz. 1409.
• Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 11 września 2001 r. w sprawie określenia listy gatunków roślin rodzimych dziko występujących objętych ochroną gatunkową ścisłą i częściową oraz zakazów właściwych dla tych gatunków i odstępstw od tych zakazów. 2001. Dz. U. Nr 106, poz. 1167.
• Staszkiewicz J. 1993. Pinus×rhaetica Brügger – sosna drzewokosa. W: Zarzycki K., Kaźmierczakowa R. [red.]. Polska Czerwona Księga Roślin. Inst. Bot. im. W. Szafera, Kraków. 38-39.
• Staszkiewicz J. 1996. Naturalne mieszańce Pinus mugo×P. sylvestris (Pinaceae) w Tatrach. Frag. Flor. Geobot. Ser. Polonica 3: 23-30.
• Staszkiewicz J. 2001. Pinus×rhaetica Brügger – sosna drzewokosa. W: Zarzycki K., Kaźmierczakowa R. [red.]. Polska Czerwona Księga Roślin. Inst. Bot. im. W. Szafera, Kraków. 65-66.
• Stecki K. 1952. Osobliwe i rzadkie drzewa regli zakopiańskich. Rocz. Sekcji Dendr. PTB 8: 379-385.
• Vershinin A. V., Allnutt T. R., Knox M. R., Amrose M. J., Ellis T. H. N. 2003. Transposable elements reveal the impact of introgression, rather than transposition in Pisum diversity, evolution and domestication. Mol. Biol. Evol. 20: 2067-2075.
• Zielinski R., Polok K. 2005. Molecular evolution and taxonomy of plants. W: Prus-Głowacki W., Pawlaczyk E. M. [red]. Variability and evolution – new perspectives. Uniwersytet im. Adama Mickiewicza, Poznań. Seria Biologia 72: 37-55.
• Zwijacz-Kozica T. 1998a. Występowanie sosny zwyczajnej Pinus sylvestris L. w Tatrzańskim Parku Narodowym. Parki Narodowe i Rezerwaty Przyrody 17 (2): 56-68.
• Zwijacz-Kozica T. 1998b. Występowanie sosny drzewokosej (Pinus×rhaetica Brügger) w Tatrzańskim Parku Narodowym. Parki Narodowe i Rezerwaty Przyrody 17 (4): 3-12.
• Zwijacz-Kozica T. 2012. Ciekawostki dendrologiczne i nie tylko. Tatry 42 (4): 40-41.