Porównanie zdrowotności drzew leśnych ze stopniem zróżnicowania genetycznego

• Autorzy: Nowakowska J.A. , Oszako T.K.

Warianty tytułu

Genetic diversity of forest tree stands in relation to their health state

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Zróżnicowanie genetyczne populacji drzew leśnych jest jednym z kluczowych elementów gwarantujących ich przeżywalność w zmiennych warunkach środowiska. Badanie struktury DNA jest możliwe dzięki zastosowaniu markerów genetycznych DNA jądrowego (m.in. mikrosatelity - SSR) i cytoplazmatycznego (PCR-RFLP, STS), powszechnie stosowanych do określenia zmienności genetycznej osobników, populacji i gatunków. Badaniami objęto drzewostany dębowe i bukowe, położone w różnych regionach Polski. Zdrowotność drzewostanów oceniano na podstawie obserwacji symptomów chorobowych w latach 2004-2006 dla buka i 2004-2005 dla dębu, oraz na podstawie występowania Phytophthora spp.: P. citricola, P. cambivora, P. cinnamomi i P. quercina. Zróżnicowanie genetyczne populacji oceniano na podstawie polimorfizmu DNA chloroplastowego metodą markerów SSR i PCR-RFLP, po czym wyrażano za pomocą frekwencji alleli oraz heterozygotyczności poszczególnych drzewostanów. Na podstawie otrzymanych wyników stwierdzono, że drzewostany o większej zdrowotności charakteryzuje większy stopień zróżnicowania genetycznego. W związku z tym, podatność drzew na wystąpienie zjawisk chorobowych ma silne uwarunkowanie genetycznie.

EN

Genetic diversity ensures the healthiness of forest trees which can adapt (and evolve) or die because of severe changes in the environment. In order to find relationship between the health state of forest stands and genetic diversity, chloroplast microsatellites (SSR) and PCR-RFLP markers were investigated. Analysis of genetic differentiation among healthy and diseased oak and beech stands were performed. In the case of healthy trees the higher gene diversity was stated. The portioning of the heterozygosity level between healthy and damaged trees might be correlated with the adaptation to environmental changes and the level of pathogenic infections occurring in the stands.

Słowa kluczowe

PL

drzewa lesne; buk zwyczajny; dab szypulkowy; zroznicowanie genetyczne; zdrowotnosc drzew; patogeny roslin; Fagus sylvatica; Quercus robur; zmiennosc genetyczna

EN

forest tree; European beech; pedunculate oak; genetic differentiation; tree health; plant pathogen; Fagus sylvatica; Quercus robur; genetic variability

• Wydawca: -
• Czasopismo: Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych
• Rocznik: 2010
• Tom: 554
• Opis fizyczny: s.135-146,tab.,wykr.,fot.,bibliogr.

Twórcy

autor

Nowakowska J.A.

• Zakład Hodowli Lasu i Genetyki Drzew Leśnych, Instytut Badawczy Leśnictwa, Sękocin Stary, ul.Braci Leśnej 3, 05-090 Raszyn

autor

Oszako T.K.

Bibliografia

• Aljanabi S.M., Martinez I. 1997. Universal and rapid salt extraction of high quality genomic DNA for PCR-based technologies. Nucl. Acids Res. 25: 4692-4693.
• Belbahri L., Calmin G., Oszako T., Moralejo E., Sanchez-Hernandez E., McLeod A., Descals E., Leffort F. 2006. New Pythium species: Pythium quercum, Pythium sterilum, Pythium speculum, w: Alien Invasive Species and International trade. T. Oszako, H.F. Evans (Eds). Forest Research Institute, Warsaw.
• Brasier C.M., Beales P.A., Kirk S.A., Denman S., Rose J. 2005. Phytophthora kernoviae sp. nov., an invasive pathogen causing bleeding stem lesions on forest trees and foliar necrosis of ornamentals in the UK. Mycol. Res. 109: 853-859.
• Demesure B., Sodzi N., Petit R.J. 1995. A set of universal primers for amplification of polymorphic non-coding regions of mitochondrial and chloroplast DNA in plants. Mol. Ecol. 4: 129-131.
• Dumolin-Lapčgue S., Pemonge M.H., Petit R.J. 1997. An enlarged set of consensus primers for the study of organelle DNA in plants. Mol. Ecol. 6: 393-397.
• Eriksson G., Ekberg I. 2001. An introduction to forest genetics. SLU Repro, Uppsala, Sweden.
• Grivet D., Heinze B., Vendramin G.G., Petit R. 2001. Genome walking with consensus primers: application to the large single copy region of chloroplast DNA. Mol. Ecol. Notes 1: 345-349.
• Hamrick J.L., Godt M. J.W., Sherman-Broyles S.L. 1992. Factors influencing levels of genetic diversity in woody plant species. New Forest 6: 95-124.
• Hartmann G., Blank R. 1998. Buchensterben auf zeitweise nassen Standorten unter Beteiligung von Phytophthora-wurzelfaule. Forst. U. Holz. 53: 187-193.
• Jung T., Cooke D.E.L., Blaschke H., Duncan J.M., Osswald W. 1999. Phytophthora quercina sp. Nov., causing root rot of European oaks. Mycol. Res. 1003: 785-798.
• Jung T., Blaschke H., Osswald W. 2000. Involvement of phytophthora species in Central European oak decline and the effect of site factors on the disease. Plant Pathology 49: 7006-718.
• Jung T., Hansen E.M., Winton L., Osswald W., Delatour C. 2002. Three new species of Phytophthora from European oak forests. Mycol. Res. 106: 397-411.
• Jung T., Nechwatal J., Cooke D.E.L., Hartmann G., Blaschke H., Osswald W.F., Duncan J.M., Delatour C. 2003. Phytophthora pseudosyringae sp. nov., a new species causing root and collar rot of deciduous tree species in Europe. Mycol. Res. 107: 772-789.
• Jung T., Hudler G.W., Jensen Tracy S. L., Griffiths H.M., Fleschmann F., Osswald W.F. 2005. Involvement of Phytophthora species in the decline of European beech in Europe and the USA. Mycologist 19: 159-166.
• Kremer A. 2007. How well can existing forests withstand climate change?, w: Climate change and forest genetic diversity: Implications for sustainable forest management in Europe. J. Koskela, A. Buck, Teissier du Cros (Red.), Biodiversity International, Rome, Italy: 3-17.
• Mitton J.B. 1997. Selection in natural populations. Oxford University Press, Oxford, UK.
• Müller-Starck G. 1988. Genetic implications of environmental stress in adult forest stands, w: Genetic effects of air pollution in forest tree populations. F. Scholtz, H.R. Gregorious, D. Rudin (Red.), Springer Verlag, Berlin, Germany: 127-142.
• Nei M. 1978. Estimation of average heterozygosity and genetic distance from a small number of individuals. Genetics 89: 583-590.
• Nowakowska J.A. 2006a. Zastosowanie markerów DNA (RAPD, SSR, PCR-RFLP i STS) w genetyce drzew leśnych, entomologii, fitopatologii i łowiectwie. Leś. Prace Badaw. 2006(1): 73-101.
• Nowakowska J.A. 2006b. Detekcja ekspresji genów drzew leśnych za pomocą mikromacierzy DNA. Sylwan 4: 33-43.
• Nowakowska J.A., Oszako T., Bieniek J., Rakowski K. 2007. Charakterystyka genetyczna PCR-RFLP oraz ocena zdrowotności wybranych populacji dębu elbląskiego i krotoszyńskiego. Leś. Prace Badaw. 2007/3: 33-51.
• Oleksiak M.F., Churchill G.A., Crawford D.L. 2002. Variation in gene expression within and among natural populations. Nature Genetics 32: 261-343.
• Orlikowski L.B., Duda B., Szkuta G. 2004. Phytophthora citricola on European beech and silver fir in Polish forest nurseries. J. Plant. Prot. Res. 44(1): 57-64.
• Orlikowski L.B., Oszako T., Szkuta G. 2006. First record on Phytophthora spp. associated with the decline of European beech stand in south-west Poland. Phytopathol. Pol. 42: 37-46.
• Oszako T. 1990. Evolution of the health of oak stands in Poland (1985-1989). Proceedings of the International Symposium „Oak Decline in Europe”. Siwecki R., Liese W. (Eds), Kórnik, Poland: 49-57
• Oszako T. 2004. Protection of Forests Against Pest Insects and Diseases. European Oak Decline Study Case. Forest Research Institute, Warsaw: 150 ss.
• Oszako T. 2007. Przyczyny masowego zamierania drzewostanów dębowych. Sylwan 6: 62-72.
• Petit R.J., Csaikl U.M., Bordács S., Burg K., Coart E., Cottrell J., van Dam B., Deans J.D., Dumolin-Lapčgue S., Fineschi S., Finkeldey R., Gillies A., Glaz I., Goicoechea P.G., Jensen J.S., König A.O., Lowe A.J., Madsen S.F., Mátyás G., Munro R.C., Olalde M., Pemonge M.-H., Popescu F., Slade D., Tabbener H., Taurchini D., de Vries S.G.M., Ziegenhagen B., Kremer A. 2002. “Chloroplast DNA variation in European white oaks phylogeography and patterns of diversity based on data from over 2600 populations. For. Ecol. Mgmt. 156: 5-26.
• Petit R.J., Csaikl U.M., Bordács S., Burg K., Coart E., Cottrell J., van Dam B., Deans J.D., Dumolin-Lapčgue S., Fineschi S., Finkeldey R., Gillies A., Glaz I., Goicoechea P.G., Jensen J.S., König A.O., Lowe A.J., Madsen S.F., Mátyás G., Munro R. C., Olalde M., Pemonge M.-H., Popescu F., Slade D., Tabbener H., Taurchini D., de Vries S.G.M., Ziegenhagen B., Kremer A. 2003. Corrigendum to “Chloroplast DNA variation in European white oaks phylogeography and patterns of diversity based on data from over 2600 populations”. For. Ecol. Mgmt. 157: 595-599.
• Sasim M., Mierkiewicz M. 2005. Susza w 2003. Gaz. Obserw. IMGW 1: 37-38.
• Stamatoyannopoulos J.A. 2004. The genomic gene expression. Genomics 84: 449-457.
• Stępniewska H. 2005. Phytophthora spp. na siewkach buka w wybranych szkółkach leśnych Polski południowej. Leś. Prace Bad. 1 (Supl.): 45-52.
• Wargo P.M. 1993. Multiple factors in oak decline in the United States, w: Recent Advances in Studies on Oak Decline. Luisi N., Vannini A. (Red.): 1-9.
• Weising K., Gardner R.C. 1999. A set of conserved PCR primers for the analysis of simple sequence repeat polymorphism in chloroplast genomes of dicotyledonous angiosperms. Genome 42: 9-19.
• Wiejacha K., Szkuta G., Orlikowska T. 2002. Optimization of DNA isolation procedure as the first step in identification of Phytophthora spp. Bull. Po. Acad. Sci. 50, Biol. Sci. 3: 165-171.
• Yeh F.C., Boyle T.J.B. 1997. Population genetic analysis of co-dominant and dominant markers and quantitative traits. Belgian J. Bot. 129: 157.