Γενετική ποικιλότητα της οξιάς (Fagus sylvatica) στην Ανατολική Ροδόπη

Εισαγωγή & σκοπός έρευνας Γενετικές και μορφολογικές έρευνες έχουν δείξει ότι η οξιά στην Ανατολική Ροδόπη εμφανίζει υψηλή ποικιλότητα και ταυτόχρονα αποτελεί πιθανό σημείο συνάντησης των δυο υποειδών της: Fagus sylvatica sp sylvatica και Fagus sylvatica sp. orientalis. Το είδος εμφανίζεται στην περιοχή σε σχετικά χαμηλά υψόμετρα και αυτό κάνει την προσαρμογή σε ξηροθερμικές συνθήκες πιθανή. Επιπλέον, οι χαμηλές αυτές περιοχές αναφέρονται ως πιθανές θέσεις παγετωδών καταφυγίων. Έγινε συλλογή φύλλων από δέντρα στους 3 πλέον ανατολικούς πληθυσμούς οξιάς στη Ροδόπη. Σκοπός της εργασίας είναι η περιγραφή της γενετικής ποικιλότητας και διαφοροποίησης των πληθυσμών της οξιάς στην περιοχή με τη χρήση τριών διαφορετικών μοριακών δεικτών (RAPDs, cpDNA και EST-SSR) και η διερεύνηση της πιθανής μεταπαγετώδους εξέλιξής της, ιδιαίτερα ότι αφορά τη θέση πιθανών καταφυγίων και την κίνηση των δύο υποειδών.

RAPDs: τυχαίοι γενωμικοί δείκτες PCR με 5 εκκινητές. Εκτιμήθηκε ο μέσος αριθμός αλληλομόρφων (na) και ο λειτουργικός αριθμός αλληλομόρφων (ne) κάτω από την υπόθεση της ισορροπίας. Μεγαλύτερη ποικιλότητα εμφανίζει ο πληθυσμός «Δαδιά». Δενδρόγραμμα UPGMA από γενετικές αποστάσεις Nei (1972): ο πληθυσμός «Δαδιά» είναι πιο διαφοροποιημένος.

EST–SSR: πυρηνικοί μικροδορυφόροι PCR με 4 ζεύγη εκκινητών. Εκτιμήθηκε ο μέσος αριθμός αλληλομόρφων (n) και ο λειτουργικός αριθμός αλληλομόρφων (ne) Δεν υπάρχουν μεγάλες διαφορές στην ποικιλότητα εντός των πληθυσμών.

Δενδρόγραμμα UPGMA από γενετικές αποστάσεις Nei (1972): οι πληθυσμοί «Δαδιά» και «Χίλια» ομαδοποιούνται καθαρά, παρά τις σχετικά μικρές αποστάσεις.

cpDNA-SSR: χλωροπλαστικοί μικροδορυφόροι PCR με 3 ζεύγη εκκινητών. Βρέθηκαν 12 απλότυποι. Στον πληθυσμό «Χαράκωμα» κυριαρχεί ο απλότυπος 3, που δεν εμφανίζεται σε κανέναν από τους άλλους πληθυσμούς. Στον πληθυσμό Χίλια – Χλόη κυριαρχεί ο απλότυπος 6, ενώ στη Δαδιά υπάρχουν 4 συχνοί απλότυποι. Υπολογίστηκε ο αριθμός απλοτύπων (n) και ο λειτουργικός αριθμός απλοτύπων. Μεγαλύτερη ποικιλότητα εμφανίζει ο πληθυσμός «Δαδιά». Δενδρόγραμμα UPGMA από γενετικές αποστάσεις Nei (1972): Οι πληθυσμοί «Χίλια» και «Δαδιά» είναι γενετικά πιο κοντά σε σχέση με τον πληθυσμό «Χαράκωμα»

Συμπεράσματα • Οι δείκτες RAPDs και ESTs-SSR εμφανίζουν υψηλή ποικιλότητα εντός πληθυσμών και χαμηλή διαφοροποίηση, ενώ το cpDNA εμφανίζει υψηλά επίπεδα ποικιλότητας τόσο εντός όσο και μεταξύ των πληθυσμών της έρευνας. • Ο πληθυσμός «Χαράκωμα» εμφανίζει έναν μόνο απλότυπο, που σχετίζεται με οξιά δυτικής προέλευσης και παραπέμπει σε πιθανό καταφύγιο στους ΝΑ πρόποδες της Ροδόπης. Οι απλότυποι που εμφανίζονται στην Δαδιά και στο Χίλια- Χλόη είναι ανατολικής προέλευσης, αλλά διαφορετικοί σε κάθε πληθυσμό.

• Τα πρότυπα κατανομής των απλοτύπων cpDNA εκφράζουν τη μεταπαγετώδη ιστορία της οξιάς στην περιοχή, καθώς το cpDNA δεν ανασυνδυάζεται και μετακινείται με το σπόρο. Είναι χαρακτηριστικό ότι αν και οι πληθυσμοί της περιοχής απέχουν λίγο γεωγραφικά, η προέλευσή τους φαίνεται να είναι τελείως διαφορετική.

• Τα πρότυπα διαφοροποίησης στα RAPDs φαίνεται να ανταποκρίνονται σε μεγάλο βαθμό από τη γεωγραφική θέση των πληθυσμών, πιθανόν σαν αποτέλεσμα σύγχρονης ροής γονιδίων μέσω γύρης. Αντίθετα, τα EST-SSR δίνουν ασθενή μεν πρότυπα διαφοροποίησης, που όμως είναι όμοια με αυτά του cpDNA, οπότε φαίνεται να επηρεάζονται σε κάποιο βαθμό από την μεταπαγετώδη προέλευση των πληθυσμών.

• Η ποικιλότητα σε τόσο μικρή γεωγραφική περιοχή έρχεται σε αντίθεση με την παρατηρούμενη γενετική ομοιομορφία της οξιάς στην Ευρώπη. Η σημασία των ΝΑ πληθυσμών του είδους έχουν ευρωπαϊκή σημασία καθώς κινδυνεύουν πρώτοι αυτοί από την επερχόμενη αλλαγή του κλίματος.

Απόστολος Μανώλης¹, Αμαρυλλίς Βιδάλη3, Δήμητρα Γιασίτη¹, Χρύσα Κωστούδη¹, Ανδρέας Κατσιώτης2, Reiner Finkeldey3, Αριστοτέλης Χ. Παπαγεωργίου¹

(1) Δ.Π.Θ., Τμήμα Δασολογίας & Διαχείρισης Περιβάλλοντος & Φυσικών Πόρων, 68200 Ορεστιάδα

(2) Γ.Π.Α., Τμήμα Φυτικής Παραγωγής, Εργαστήριο Βελτίωσης Φυτών και Γεωργικού Πειραματισμού, Αθήνα

(3) Institut fur Forstgenetik und Forstpflanzenzüchtung, Georg-August-Universität Göttingen, Göttingen, Germany

0,000

0,500

1,000

1,500

2,000

2,500

ΔΑΔΙΑ ΧΙΛΙΑ - ΧΛΟΗ ΧΑΡΑΚΩΜΑ

RAPDs

na

ne

0,000

0,500

1,000

1,500

2,000

2,500

ΔΑΔΙΑ ΧΙΛΙΑ - ΧΛΟΗ ΧΑΡΑΚΩΜΑ

ESTs-SSR

na

ne

Ht Hs Gst

RAPDs 0.2683 0.2589 0.0349

ESTs-SSR 0.2207 0.2088 0.0542

cpDNA-SSR 0.7874 0.4611 0.4143

Ευχαριστίες

Οι αναλύσεις με ESTs-SSR έγιναν στο Εργαστήριο Βελτίωσης Φυτών και Γεωργικού Προγραμματισμού, Τμήμα Επιστήμης Φυτικής Παραγωγής, ΓΠΑ ενώ αντίστοιχες αναλύσεις στο cpDNA-SSR πραγματοποιήθηκαν στο Ινστιτούτο Δασικής Γενετικής και Βελτίωσης Δασικών Φυτών του Πανεπιστημίου Göttingen (Γερμανία).

Καταμερισμός ποικιλότητας εντός και μεταξύ πληθυσμών

Η ποικιλότητα βρίσκεται κυρίως μέσα στους πληθυσμούς για τα RAPDs και EST-SSR. Υψηλή διαφοροποίηση υπάρχει μόνο στο χλωροπλαστικό DNA.

Γεωγραφική κατανομή των απλοτύπων cpDNA