Őshonos nyárfajok genetikai változatossága a Dunántúlon

rezgonyarAz Alföldi Erdőkért Egyesület őszi Kutatói Napján „Őshonos nyárfajok genetikai változatossága a Dunántúlon” címmel tartott előadást Benke Attila, Cseke Klára és Borovics Attila az Erdészeti Tudományos Intézettől. Előadásuk anyagát most az Erdő-Mező Online is közzé teszi.

Az Alföldi Erdőkért Egyesület engedélyével a Kutatói Nap többi előadása is olvasható az Erdő-Mező Online portálon!
A cikk alján ajánlót és tartalomjegyzéket is talál!

ŐSHONOS NYÁRFAJOK GENETIKAI VÁLTOZATOSSÁGA A DUNÁNTÚLON

Benke Attila, Cseke Klára, Borovics Attila
Erdészeti Tudományos Intézet
benke@ertisarvar.hu

Bevezetés

A természeti környezet tudatos emberi kiaknázása előtt a hazánkban őshonos nyárfajok (fekete nyár, fehér nyár, rezgő nyár) területfoglalása többszöröse volt a napjainkban tapasztalhatónak [jelenleg hazánk erdőterületének 4,1%-a hazai nyáras (NÉBIH, 2013)]. A földművelés elterjedésének tájalakító hatása, a folyószabályozások, valamint a nemesnyárak múlt század közepétől számított térhódítása azonban jelentős területvesztést okozott mind a három fafaj esetében. A helyzetet nehezítette a fajok nem pontos, esetenként méltánytalanul hátrányos erdőgazdálkodási megítélése (a rezgőnyár gyomfafajként való kezelése), a nem megfelelő erdészeti módszerek alkalmazása az erdőfelújítások során (többszörös sarjasztatás) (Koltay és Kopecky, 1954). A fennmaradt természetes populációk genetikai változatosságának megismerése az erdészeti nemesítés egyik alapvető feladata, amely a későbbiek során az erdészeti gyakorlat számára is fontos új információkkal szolgálhat. Az OTKA által támogatott kutatásban a Leuce szekcióba tartozó fehér nyár (Populus alba L.) és rezgő nyár (Populus tremula L.) dunántúli jelentősebb természetes eredetű populációinak genetikai változatosságát vizsgáltuk, kitérve a két faj természetes hibridje, a szürke nyár (Populus × canescens SM.) előfordulások vizsgálatára is.

Anyag és módszer

7 közép- és dél-dunántúli tájegység (Dráva-mente, Villányi-hegység, Mohácsi-sík, Mecsek, Zselic, Belső- és Külső-Somogy) állományainak összesen 169 egyedét vizsgáltuk úgynevezett SSR módszerrel. A mikroszatellitek vagy SSR markerek (Simple Sequence Repeat) olyan nagy polimorfizmust mutató DNS szakaszok, melyekben 2-5 bázispárnyi egységek ismétlődnek nagy kópiaszámban, tandem módon. A célszekvenciák felszaporítását primerpárokkal végezzük, amelyek az adott mikroszatellitet határoló, igen konzervatív szekvenciára specifikusak. A primerpár egyik tagja (forward) fluoreszcens jelölést kap az 5´ végre, így a felszaporított fragmentum lézeres detektálással kimutathatóvá válik. A mikroszatellit hossz polimorfizmus, felbontó képessége folytán alkalmas populációgenetikai, géntérképezési és fajtaazonosítási vizsgálatokhoz egyaránt (Hajósné Novák, 1999). A vizsgálatok összesen 16 SSR markereket teszteltük. A tesztelések után 6 markert emeltünk ki a mintasor teljes elemzésére (WPMS sorozat: 14, 16, 18, 20; PMGC és GCPM sorozat: 2060, 2163).

A PCR reakció sikerességét agaróz gélelektroforézissel ellenőriztük, a fragmentumok pontos méretének meghatározásához ABI PRISM310 genetikai analizátor készüléket használtunk (Applied Biosystems). A genetikai vizsgálatok során nyert nyers genotípus adatok statisztikai értékelését GenAlEx 6.5 (Peakall és Smouse 2012), a genetikai távolság mátrixon alapuló dendrogram szerkesztését Statistica 6.0 (Statsoft. Inc., 2001) szoftverrel végeztük.

Eredmények

Amint az ismert, fehér és a rezgő nyár egymással természetes úton kereszteződni képes. A kereszteződés során létrejött hibrid egyedek egymással és a szülő fajok egyedeivel párosodva egy nagyon változatos, morfológiailag a két alapfaj között elhelyezkedő, de virágzásbiológiai okokból kifolyólag elsősorban a fehér nyár irányába integrálódó alakkört hoznak létre (Bartha, 2004). Az egy szülő fajjal történt többszöri visszakereszteződések sok esetben nagyon megnehezítik, esetenként szinte lehetetlenné teszik a pontos terepi fajbesorolást. Az introgresszált egyedek beazonosítása, illetve ezáltal a populációgenetikai vizsgálatok eredményeinek megfelelő értelmezése céljából a fajbesorolást a 6 markerrel végzett SSR vizsgálatok eredményei alapján, a GenAlEx 6.5 populációgenetikai szoftver Population assignment módszerével végeztük. A besorolás során a módszer egy adott egyed minden egyes vizsgált lokuszának megfigyelt genotípus frekvencia értékei alapján negatív logaritmus valószínűségi értéket számol minden egyes populáció tekintetében (véletlenszerű párosodásit feltételezve a populációkon belül). A vizsgált egyedet a program azon populációba sorolja, amelynél a legmagasabb valószínűségi értéket számolta. A 169 egyed tekintetében elvégzett besorolás eredményét az 1. ábra mutatja be.

nyartabl1

Az ábrán jól látható, hogy a hibrid szürke nyár egyedek a két alapfaj egyedei alkotta pontfelhő között helyezkednek el a genetikai adatok alapján. A hibrid egyedek körének pontosítását követően elvégeztük a vizsgált populációk genetikai távolságának meghatározását. Ennek érdekében a populációgenetikai program segítségével kiszámítottuk az egyes populációk Nei-féle genetikai távolságát. Az elkészített genetikai távolság mátrix alapján a populációk kapcsolatát Statistica 6.0 program segítségével dendrogramon ábrázoltuk (2. ábra). A klaszterek kialakítása a Statistica 6.0 szoftver Complete linkage módszerével történt, amely az egymástól legtávolabbi genotípusok összevetésén alapszik (Podani 1997).

nyartabl2

A dendrogram alapján általánosságban megállapítható, hogy a földrajzilag egymáshoz közel fekvő populációk genetikai távolsága kisebb, mint a földrajzilag egymástól távol esőké. Ezt támasztja alá a fehér nyár esetében a belső-somogyi és dráva-menti, valamint a külső-somogyi és zselici populációk, továbbá a rezgő nyár esetében a belső- és külső-somogyi, populációk kis genetikai távolsága. A somogyi rezgő nyár populációk genetikai távolsága a dráva-menti és zselici populációkhoz viszonyítva sem jelentős. Ugyanakkor mindkét faj esetében megállapítható, hogy a Villányi-hegységben és a Mecsekben mintázott egyedek genetikailag távolabb esnek a szomszédos populációktól (ezt ugyanakkor a kis egyedszám is magyarázhatja, hiszen a tájegységek populációit a fehér nyár esetében csupán két-két egyed, a rezgő nyár esetében sorrendben 7 és 9 egyed képviseli).

A somogyi populációk SSR vizsgálatok során nyert diverzitás értékeit külön ábrázoljuk (1. táblázat). A táblázatban az allélszámot, valamint az allélgyakoriságokat figyelembe vevő Shannon információs index értékek alapján rangsoroltuk az egyes populációkat. A táblázat alapján jól látható, hogy Shannon-index értékeik alapján a rezgő nyár populációk mutatják a legmagasabb genetikai diverzitást. Bár az átlagos lokuszonkénti allélszámban és egyedi allélek számában a belső-somogyi rezgő nyár populáció kiemelkedik a többi populáció közül, a várt heterozigócia esetében a külső-somogyi rezgő nyár populáció mutat magasabb értéket. A Shannon-index alapján értékelt diverzitás tekintetében a szürke nyár populációk a két alapfaj populációi között helyezkednek el, Külső-Somogy, Belső-Somogy sorrendben. A vizsgált fehér nyár populációk mérsékelt diverzitást mutattak a másik két faj populációihoz képest.

nyartabl3

A genetikai variancia megoszlásának meghatározásához molekuláris genetikai varianciaanalízist (AMOVA-teszt) végeztünk a GenAlEx 6.5 programmal, a somogyi populációkban mintázott egyedek bevonásával. A varianciaanalízis eredményeképpen megállapítható, hogy a teljes genetikai varianciához legnagyobb mértékben az egyedszintű variancia járul hozzá (74%). Azt követi a populációk közötti (22%), majd az egyedek közötti variancia (4%).

Összefoglalás

A Közép- és Dél-Dunántúl 7 tájegységében gyűjtött összesen 169 őshonos Leuce nyár egyeden 6 markerrel végzett mikroszatellit (SSR) analízis alkalmasnak bizonyult az alapfajok (fehér nyár, rezgő nyár), valamint a hibridegyedek (szürke nyár) laboratóriumi elkülönítésére. A szürke nyár a két alapfaj közötti, átmeneti genetikai mintázatot mutatott. A Nei-féle genetikai távolság alapján szerkesztett dendrogram a földrajzilag egymáshoz közel fekvő populációk tekintetében jelzett kisebb genetikai távolságot, ami a populációk közötti erőteljes génáramlásra hívja fel a figyelmet. A populációgenetikai szoftverrel számított diverzitás értékek a somogyi rezgő nyár populáció kiemelkedő változatosságát mutatták. Végezetül a somogyi populációkban mért molekuláris variancia forrását, vizsgálataink szerint, döntő mértékben az egyedszintű variancia határozza meg (74%).

Köszönetnyilvánítás

A mintagyűjtés alkalmával segítőink, vezetőink voltak a Duna-Dráva Nemzeti Park, a Mecseki Erdészeti ZRt., a SEFAG Erdészeti és Faipari ZRt. munkatársai, akiknek ezúton is szeretnénk kifejezni hálás köszönetünket fáradozásaikért. Kutatásunkat az OTKA 06321-es nyilvántartási számú pályázata támogatta.

Felhasznált irodalom
Bartha D. (2004): A magyarországi nyár (Populus L.) taxonok határozókulcsa és rövid jellemzése. Flora Pannonica 2(2): 93.
Hajósné Novák M. (1999): Genetikai variabilitás a növénynemesítésben. Mezőgazda Kiadó, Budapest, p. 44-48.
Koltay Gy.,Kopecky F. (1954): Őshonos nyáraink leromlott öröklöttségének megjavítása. Erdészeti Kutatások, 2: 65-86.
NÉBIH Erdészeti Igazgatóság (2013): Erdővagyon, erdőgazdálkodás Magyarországon. http://www.nebih.gov.hu/szakteruletek/szakteruletek/erdeszeti_igazgatosag/kozerdeku_adatok/adatok
Peakall, R., Smouse, P.E. (2012): GENALEX 6.5: genetic analysis in Excel. Population genetic software for teaching and research-an update. Bioinformatics 28, 2537-2539.
Podani J. (1997): Bevezetés a többváltozós biológiai adatfeltárás rejtelmeibe. Scientia Kiadó. Budapest, p. 145.
StatSoft, Inc. (2001). STATISTICA for Windows [Computer program manual]. Tulsa, OK:
StatSoft, Inc., 2300 East 14th Street, Tulsa, OK 74104, phone: (918) 749-1119, fax: (918) 749-2217, email: info@statsoft.com, WEB: http://www.statsoft.com

——-

A következő napokban az alábbi előadás-anyagokat is olvashatja portálunkon az Alföldi Erdőkért Egyesület Kutatói Napjáról:
– A lakitelki erdők leírása, különös tekintettel az őshonosság tükrében – ELOLVASOM >>>
– Az őshonosság fogalmával kapcsolatos elvárások és kétségek – ELOLVASOM >>>
– A Két Víz közének védett és Natura 2000 erdei a változó környezeti viszonyok mellett – ELOLVASOM >>>
– A Szatmár-Beregi kocsányos tölgyesek erdőgazdálkodási tapasztalatai – ELOLVASOM >>>
– Fehérnyár klónok teljesítményvizsgálata alföldi száraz, homoki termőhelyen – ELOLVASOM >>>
– Őshonos nyárfajok genetikai változatossága a Dunántúlon ——-
– Szolnoki árapasztó csatornában végzett beavatkozások árvízre gyakorolt hatásai – ELOLVASOM >>>
– Új hazai, ERTI szelekciójú fűz klón teljesítmény vizsgálata szabadalmi bejelentés megalapozására – ELOLVASOM >>>
– Szelektált akác származások virágzásbiológiai vizsgálata Tiszántúl száraz homoki termőhelyen – ELOLVASOM >>>
– Kocsányos tölgy állomány talajnedvességének változása lékes felújítás során – ELOLVASOM >>>
– Hazai kocsánytalan tölgy állományok faanyag-minőségi kérdései– ELOLVASOM >>>
– Kisalföldi nemesnyár hibridek szárítása – ELOLVASOM >>>
– A magyarországi erdők energetikai célra hasznosítható faanyaga – ELOLVASOM >>>
– Energetikai ültetvények égési jellemzőinek vizsgálata – ELOLVASOM >>>
– A biomassza termesztés és feldolgozás függősége a klímaváltozástól – ELOLVASOM >>>
– Rövid vágásfordulójú energetikai ültetvények lombtömegének vizsgálata, szénkörforgalomban betöltött szerepe – ELOLVASOM >>>
– Forvarderek alkalmazási lehetőségei napjainkban – ELOLVASOM >>>
– Talajművelő szerszám végeselem modellezése ELOLVASOM >>>
– Repceszárból előállított pellet hasznosításának ökoenergetikai kérdései – ELOLVASOM >>>

(Forrás: aee.hu – Engedéllyel közzétéve: Erdő-Mező Online – www.erdo-mezo.hu)

erdomezolike

Hozzászólások

hozzászólás

Vélemény, hozzászólás?