význam dedičných predispozícií v náchylnosti a odolnosti...
TRANSCRIPT
![Page 1: Význam dedičných predispozícií v náchylnosti a odolnosti smrekanlcsk.org/images/docs/orava/Longauer_et_al.pdf · 2009-01-22 · Genofond buka na strednom Slovensku sa od nich](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040812/5e575d1641f0cf169e348365/html5/thumbnails/1.jpg)
Význam dedičných predispozíciív náchylnosti a odolnosti smreka
R. Longauer1, D. Gömöry2, M. Pacalaj1, S. Strmeň1,
1) Národné lesnícke centrum - LVÚ, T.G. Masaryka 22, 960 92 Zvolen2) Technická univerzita vo Zvolene. T.G. Masaryka 24, 960 53 Zvolen
![Page 2: Význam dedičných predispozícií v náchylnosti a odolnosti smrekanlcsk.org/images/docs/orava/Longauer_et_al.pdf · 2009-01-22 · Genofond buka na strednom Slovensku sa od nich](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040812/5e575d1641f0cf169e348365/html5/thumbnails/2.jpg)
Viac ako 50% ročne obnovovanej plochy sa obnovuje umelo.
Lákavý genetický zisk pokiaľ sa kvalitný genofond použije na správnom mieste: +5 % pri reprodukčnom materiáli zo semenných porastov, +10% a viac zo semenných sadov.
Neúmerné straty z dôvodu oslabenia stability a zníženia produkcie lesných porastov po nevhodnom prenose reprodukčného materiálu.
Prečo sú dedičné faktory, pôvod a vhodné použitie reprodukčného materiálu dôležité?
![Page 3: Význam dedičných predispozícií v náchylnosti a odolnosti smrekanlcsk.org/images/docs/orava/Longauer_et_al.pdf · 2009-01-22 · Genofond buka na strednom Slovensku sa od nich](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040812/5e575d1641f0cf169e348365/html5/thumbnails/3.jpg)
Stručné zhrnutie prakticky dôležitých poznatkov o genetickej variabilite a dedične podmienených
vlastnostiach smreka.
Informácie o genetickej diferenciácii (vo frekvenciách alel a genotypov) získané genetickými markérmi a analýzami DNA:1) Malá diferenciácia populácií, rozdiely rastú s geografickou
vzdialenosťou. 2) V pohoriach ako Alpy a Západné Karpaty rozdiely v genofonde
medzi prirodzenými porastami z rôznych nadmorských výšokuž na malých územiach!
![Page 4: Význam dedičných predispozícií v náchylnosti a odolnosti smrekanlcsk.org/images/docs/orava/Longauer_et_al.pdf · 2009-01-22 · Genofond buka na strednom Slovensku sa od nich](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040812/5e575d1641f0cf169e348365/html5/thumbnails/4.jpg)
• Preukázané zmeny v genetickej diverzite vplyvom dlhodobej selekcie znečistením ovzdušia na smrek a buk.
• Prežívajúca zložka imisiami dlhodobo poškodzovaných porastov sa geneticky líši od odumierajúcej: heterozygotnejšia ale geneticky chudobnejšia.
Riegel, R., Schubert, R., Muller-Starck, G., Karnosky, D.F., Paule, L., 2001: Genetic variation in two heavily polluted stands of Norway spruce (Picea abies [L] Karst.) as indicated by nuclear and organelle DNA markers. In: Genetic Response of Forest Ecosystems to Changing Environmental Conditions. Forestry Sciences Vol. 70., Kluwer Academic Publishers Dordrecht/Boston/London, s. 21-34.
Longauer, R., Gömöry, D., Paule, , L., Blada, I., Popescu, F, Mankovska, B., Müller-Starck, G., Schubert, R., Percy, K., Szaro, R., Karnosky, D., 2004: Genetic Effects of Air Pollution on Forest Tree Species of the Carpathian Mountains. Environmental Pollution 130: 85-92.
Dopady dlhodobého stresu na genofond smreka
![Page 5: Význam dedičných predispozícií v náchylnosti a odolnosti smrekanlcsk.org/images/docs/orava/Longauer_et_al.pdf · 2009-01-22 · Genofond buka na strednom Slovensku sa od nich](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040812/5e575d1641f0cf169e348365/html5/thumbnails/5.jpg)
• Nenáhodné genetické rozdiely medzi vitálnymi a chradnúcimi jedincami smreka na Spiši aj Kysuciach
• Selekcia výberových stromov: vitálne fenotypovo kvalitné jedince v žltnúcich porastoch na Kysuciach v r. 2001-2
• Semenný sad založený 2007.
Dopady dlhodobého stresu na genofond smreka
![Page 6: Význam dedičných predispozícií v náchylnosti a odolnosti smrekanlcsk.org/images/docs/orava/Longauer_et_al.pdf · 2009-01-22 · Genofond buka na strednom Slovensku sa od nich](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040812/5e575d1641f0cf169e348365/html5/thumbnails/6.jpg)
Dedične podmienené rozdiely v reakciina zmenu stanovištných podmienok
Zdrojom informácií sú provenienčné pokusy
• Medzinárodný pokus založený v r. 1964 s 1 100 provenienciami z celého areálu smreka. Vysadené sú na 14 plochách v Európe a Severnej Amerike.
Na Slovensku:
• 5 plôch medzinár.pokusu IUFRO 1972 s 30 provenienciami, v nadmorských výškach od 335 po 950 m n.m.
• 5 plôch medzinárodného pokusu z r. 1964 so 49 provenienciami v nadmorských výškach od 480 po 1310 m n.m.
![Page 7: Význam dedičných predispozícií v náchylnosti a odolnosti smrekanlcsk.org/images/docs/orava/Longauer_et_al.pdf · 2009-01-22 · Genofond buka na strednom Slovensku sa od nich](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040812/5e575d1641f0cf169e348365/html5/thumbnails/7.jpg)
VÝSLEDKY• Smrek zo Západných Beskýd, Slovenského rudohoria, a
rumunských Východných Karpát prežíva a rastie vynikajúco najmä v západnej Európe a Škandinávii.
Na Slovensku:• Smrek z vyšších nadmorských výšok je spravidla špecialistom
na podmienky, ktoré prevládajú v mieste jeho pôvodu.• Adaptabilné proveniencie smreka, schopné využiť priaznivejšie
teplotné aj pôdne pomery a zniesť vlahový deficit v nižších polo- hách sú najmä z dolného okraja a južnej časti jeho areálu.Aj proveniencie rastúce veľmi dobre bez ohľadu na kvalitu stano- višťa zo Západných Beskýd (Novoť) a Rudohoria (Stará Voda).
![Page 8: Význam dedičných predispozícií v náchylnosti a odolnosti smrekanlcsk.org/images/docs/orava/Longauer_et_al.pdf · 2009-01-22 · Genofond buka na strednom Slovensku sa od nich](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040812/5e575d1641f0cf169e348365/html5/thumbnails/8.jpg)
s
x
x
Zwierzyniec Lubelski, 260 m Stronie Slaskie 820 m
Miedzigorze 580 m
Svinošice, 350 m
Tarnawa, 750 m
Červ. Skala 1,100 m Stará Voda, 700 m
Michalová, 680 m
Michalová 930 m
Čierny Balog 850 m
Blizyn 310 m
Beňuš 925 m
Tatr. Matliare 1,150 mx
Orawa, 1,000 m
Wytow, 1,420 m
Predajná, 900 m
Rycerka 900 mx
Rycerka, 620 m
xRycerka 700 m
x
Novoť, 870 m x
Istebna-Buk, 630
x
Wisla, 710 m
xIstebna-Zap., 630 m
x
POLAND
SLOVAKIA
CZECH REPUBLIC
Miestne proveniencie smreka nezaostávajú za medzinárodne mimoriadne cenenými a vyhľadávanými poľskými provenienciami. Mnohé ich predčia.
MEDZINÁRODNÝ POKUS IUFRO 1972Výškový rast smreka rôzneho pôvodu vyjadrený v % priem. výšky každej z 5 pokusných plôch, zoradené zľava doprava od najvyššie po najnižšie položenú plochu: 1.Biely Váh 950 m >> 2. Zákamenné, 790 m >> 3.Kráľova hoľa, 700 m >> 4. Slovenská Ľupča, 510 m >> 5. Stráže, 335 m. n.m
![Page 9: Význam dedičných predispozícií v náchylnosti a odolnosti smrekanlcsk.org/images/docs/orava/Longauer_et_al.pdf · 2009-01-22 · Genofond buka na strednom Slovensku sa od nich](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040812/5e575d1641f0cf169e348365/html5/thumbnails/9.jpg)
Pilsko, 1310 m
Veľký Lom, 480 m
Biely Váh, 1050 mBujakovo, 800 m
Beňuš, 670 m
MEDZINÁRODNÝ POKUS 196449 proveniancií smreka vysadených súčasne na 5 plochách
vo výškovom gradiente od 480 po 1310 m. nad morom
![Page 10: Význam dedičných predispozícií v náchylnosti a odolnosti smrekanlcsk.org/images/docs/orava/Longauer_et_al.pdf · 2009-01-22 · Genofond buka na strednom Slovensku sa od nich](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040812/5e575d1641f0cf169e348365/html5/thumbnails/10.jpg)
Vplyv a) výškového prenosu, b) zmeny priemernej ročnej teploty, c) zmeny počtu dní s priem. teplotou nad 0°C a d) priem. teplotou nad 5°C
na rast 15 autochtónnych proveniencií zo Slovenska vo veku 40 rokov.
500
1000
1500
2000
2500
3000
-1000 -500 0 500 1000
Rozdiel nadmorskej výšky miesta pôvodu a miest výsadby proveniencií [m]
Prie
mer
ná v
ýška
a h
rúbk
a
(cm
a m
mx1
0)
výškahrúbkaPolynomický (hrúbka)Polynomický (výška)
y = 2061,6 - 0,496x - 0,001x2
r2 = 0,632 r = 0.795
a)
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
-75 -50 -25 0 25 50 75Rozdiel počtu dní s priem. teplotou nad 5°C v mieste
pôvodu a mieste výsadby proveniencií
Prie
m. v
ýška
a h
rúbk
a pr
oven
výškahrúbkaPolynomický (hrúbka)Polynomický (výška)
y = 2105,4+ 3,578x -0,153x2
r2 = 0,672 r = 0.820
d)
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
-70 -45 -20 5 30 55
Rozdiel v počte dní s priem. teplotou nad 0°C v mieste pôvodu a mieste výsadby proveniencií
Priem
. výš
ka a h
rúbk
a pr
oven
výškahrúbkaPolynomický (hrúbka)Polynomický (výška)
y = 2125,6 + 4,353x - 0,21x2
r2 = 0,730 r = 0.854
c)
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
-5 -2,5 0 2,5 5
Rozdiel priemernej ročnej teploty medzi miestom pôvodu a miestom výsadby proveniencií
Priem
. výš
ka a h
rúbk
a pr
ove
výška
hrúbka
Polynomický (hrúbka)
Polynomický (výška)
y = 2101,3+ 71,185x-35,299x2
r2 = 0,695 (r = 0.834)
b)
![Page 11: Význam dedičných predispozícií v náchylnosti a odolnosti smrekanlcsk.org/images/docs/orava/Longauer_et_al.pdf · 2009-01-22 · Genofond buka na strednom Slovensku sa od nich](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040812/5e575d1641f0cf169e348365/html5/thumbnails/11.jpg)
Odozva na zmenu Odozva na zmenu stanovistanovišštnýchtných podmienokpodmienokProveniencie smreka dosiahli najvyššiu priemernú výšku
• v nadm. výške nižšej (o 211 m) oproti miestu pôvodu;• pri priemernej teplote vyššej:
o 1.4 °C v júli, o 0.9 °C počas vegetačného obdobia, o 1.3 °C za celý rok;
• pri vyššom počte teplejších dní:o 9.6 dní s priemernou teplotou nad 0 °C, o 10.7 dní s priemernou teplotou nad 5 °C, o 19.9 dní s primernou teplotou nad 10 °C;
• napriek nižšiemu úhrnu zrážok:o 24.5 mm v júli, 120.5 mm za vegetačné obdobie, 106.3 mm za rok.
![Page 12: Význam dedičných predispozícií v náchylnosti a odolnosti smrekanlcsk.org/images/docs/orava/Longauer_et_al.pdf · 2009-01-22 · Genofond buka na strednom Slovensku sa od nich](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040812/5e575d1641f0cf169e348365/html5/thumbnails/12.jpg)
ZZÁÁVERVER• Väčšina proveniencií smreka dokáže profitovať z vyšších teplôt a
dlhšieho vegetačného obdobia (v nižších polohách).Proveniencie pochádzajúce z vysokých polôh reagujú menej pozitívne. Sú naviazané na chladnejšie a vlhkejšie stanovištia.
• Nárast priemernej teploty a nižší priemerný úhrn zrážok nie sú pre smrek priamou hrozbou.Pri opakovaných klimatických extrémoch /v podmienkach klim. zmeny sú limitom hmyzí škodcovia a hubové choroby
• V horských lesoch popri extrémnych klimatických javoch:- Zmeny v pôdach dlhodobou depozíciou znečisťujúcich látok, - Zmena imisných režimov (nové kombinácie), - Noví škodcovia, zmena od parazitácie k patogenicite ...
![Page 13: Význam dedičných predispozícií v náchylnosti a odolnosti smrekanlcsk.org/images/docs/orava/Longauer_et_al.pdf · 2009-01-22 · Genofond buka na strednom Slovensku sa od nich](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040812/5e575d1641f0cf169e348365/html5/thumbnails/13.jpg)
BUK LESNÝ1) Západokarpatský buk sa vyznačuje bohatým genofondom.2) V areáli buka klinálna variabilita v genetickej štruktúre aj
adaptívnych znakoch (napr. dobe rašenia) od oceanických ku kontinentálnym oblastiam.
3) Analýzy genofondu založené na genetických markéroch umožnili vylíšiť oblasti s podobnou genetickou štruktúrou na Slo-vensku aj v ČR.
4) Genetická podobnosť buka v Bielych Karpatoch, Západných a Stredných Beskydách. Genofond buka na strednom Slovensku sa od nich vo viacerých aspektoch líši.
Gömöry, D., Longauer, R., 2006: Odborné stanovisko k prenosu reprodukčného materiálu buka lesného (Fagus sylvatica L.) medzi podtatranskou a východosloven- skou semenárskou oblasťou. Expertíza pre Ministerstvo pôdohospodárstva SR.
![Page 14: Význam dedičných predispozícií v náchylnosti a odolnosti smrekanlcsk.org/images/docs/orava/Longauer_et_al.pdf · 2009-01-22 · Genofond buka na strednom Slovensku sa od nich](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040812/5e575d1641f0cf169e348365/html5/thumbnails/14.jpg)
Hranice geneticky homogénnych provenienčných oblastí buka lesného na Slovensku (Gömöry 2000) na základe analýzy genetickej variability dreviny pomocou izoenzýmových genetických markérov.
![Page 15: Význam dedičných predispozícií v náchylnosti a odolnosti smrekanlcsk.org/images/docs/orava/Longauer_et_al.pdf · 2009-01-22 · Genofond buka na strednom Slovensku sa od nich](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040812/5e575d1641f0cf169e348365/html5/thumbnails/15.jpg)
Výškový rast proveniencií jedle združených podľa prov. oblastí, vyjadrený v % priemernej výšky. Údaje z prov. plôch Dubová, 600 m n.m., vek 33 r., Sihla, Č, Balog, 1000 m n.m., vek 33 r, a Hrabičov, Žarnovica, 880 m n.m., vek 27 r.
JEDĽA BIELAAdaptabilita proveniencií zo Západných Karpát sa zvyšuje
od juhozápadu na severovýchod – vysvetlenie vo fylologenéze.
![Page 16: Význam dedičných predispozícií v náchylnosti a odolnosti smrekanlcsk.org/images/docs/orava/Longauer_et_al.pdf · 2009-01-22 · Genofond buka na strednom Slovensku sa od nich](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040812/5e575d1641f0cf169e348365/html5/thumbnails/16.jpg)
Zdroje lesného reprodukčného materiálu vhodnéhopre Kysuce a Oravu
SMREK • Väčšina uznaných porastov neznámeho pôvodu. • 2007 založený pre Kysuce semenný sad smreka z výberových stromov
s vyššou mierou tolerancie k stresu (selekcia v chradnúcich porastoch).BUK• Deficit zdrojov vhodných na uznanie, len fragmenty kvalitnejších porastov.• Umožnenie prenosu z flyša stredných Beskýd (Spiš, Zamagurie, Šariš)• Najlepšie: nové syntetické zdroje - semenné sady – z miestneho materiálu.JEDĽA • Deficit miestnych zdrojov. Prenos je možný z iných častí Podtatranskej
semenárskej oblasti.• Potrebný regionálny semenný sad pre Kysuce a Oravu. SMREKOVEC• Oblastný semenný sad založený zo 120 VS z Kysúc a Oravy.DUGLASKA TISOLISTÁ (?!)
![Page 17: Význam dedičných predispozícií v náchylnosti a odolnosti smrekanlcsk.org/images/docs/orava/Longauer_et_al.pdf · 2009-01-22 · Genofond buka na strednom Slovensku sa od nich](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040812/5e575d1641f0cf169e348365/html5/thumbnails/17.jpg)
Vplyv spôsobu založenia porastov na genofond
1) Umelou obnovou sa často mení genofond lesných drevín výraznejšie ako vplyvom poľadovej fylogenézy a adaptácie.
2) Prekvapujúco veľké rozdiely v genetickej štruktúre umelo a prirodzene obnovených lesných porastov zdokumentované na smreku, jedli bielej a borovici lesnej.
3) Mnoho umelo založených lesných porastov je vysoko adaptabilných a hospodársky cenných. Opakované okliešťovanie genofondu umelou obnovou materiálom, získaným z malého počtu materských stromov alebo semenných sadov s malým počtom klonov, je hrozbou pre udržanie tohto stavu.
![Page 18: Význam dedičných predispozícií v náchylnosti a odolnosti smrekanlcsk.org/images/docs/orava/Longauer_et_al.pdf · 2009-01-22 · Genofond buka na strednom Slovensku sa od nich](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040812/5e575d1641f0cf169e348365/html5/thumbnails/18.jpg)
Genetická diferenciácia dospelých porastov jedle bielej pochádzajúcich z prirodzenej a umelej obnovy na severnej Morave a strednom Slovensku. Genetické vzdialenosti v 15 izoenzýmových lokusoch vyhodnotené PCOA.
![Page 19: Význam dedičných predispozícií v náchylnosti a odolnosti smrekanlcsk.org/images/docs/orava/Longauer_et_al.pdf · 2009-01-22 · Genofond buka na strednom Slovensku sa od nich](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040812/5e575d1641f0cf169e348365/html5/thumbnails/19.jpg)
Vplyv počtu stromov, z ktorých sa zbiera semeno (N), na zmenu alelických frekvencií (C) a pravdepodobnosť strát zriedkavých genetických variánt (Ral ), čiže zmenu genetickej štruktúry a ochudobnenie genofondu zozbieraného semena.
![Page 20: Význam dedičných predispozícií v náchylnosti a odolnosti smrekanlcsk.org/images/docs/orava/Longauer_et_al.pdf · 2009-01-22 · Genofond buka na strednom Slovensku sa od nich](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040812/5e575d1641f0cf169e348365/html5/thumbnails/20.jpg)
Vplyv počtu materských stromov na odchýlku alelickej štruktúry zozbieraného semena v porovnaní s materským porastom (M). Gömöry a kol. 1998.
![Page 21: Význam dedičných predispozícií v náchylnosti a odolnosti smrekanlcsk.org/images/docs/orava/Longauer_et_al.pdf · 2009-01-22 · Genofond buka na strednom Slovensku sa od nich](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040812/5e575d1641f0cf169e348365/html5/thumbnails/21.jpg)
Overenie možností využitia smreka vegetatívneho pôvodu
1) 5 výskumných plôch starších ako 20 rokov: 2 na Kysuciach a po jednej v Slovenskom rudohorí, na Spiši a v Nízkych Beskydách
2) Rast je porovnateľný s kontrolami vegetívneho pôvodu, vo veku 20 rokov nadpriemerné bonity.
3) Štatisticky významné rozdiely v raste medzi genotypmi
4) Pozitívny efekt selekcie na vitalitu: bez symptómov žltnutia
5) Nižšia intenzita poškodenia zverou – vedľajší efekt.