Generalinė miškų urėdija LR aplinkos ministerija Miškų valdymo tarnyba

Informacija

Naujienos

2014.11.20
Genetiniai tyrimai miškų stabilumui ir produktyvumui didinti

Problematika. Miško medžių populiacijos evoliucijos eigoje prisitaikė prie tolygių natūralių aplinkos pokyčių. Dėl neigiamų žmogaus veiklos padarinių bei klimatui greitai keičiantis, vietinės populiacijos gali nespėti prisitaikyti prie tokių sparčių klimato pokyčių natūraliu būdu. Klimato kaita kelia medžių rūšių genetinės degradacijos grėsmę. Todėl neatidėliotinas miškų tvarumo stiprinimas genetinėmis priemonėmis. Strateginiuose planuose siekiama taikyti gamtai artimą miškininkystę, tačiau stinga žinių apie miško medžių genetinės įvairovės erdvinę struktūrą ir evoliuciją molekuliniame lygmenyje. Ankstesni genetiniai miško medžių tyrimai buvo nukreipti miško ekonominei vertei didinti, iš dalies pamirštant ekologines miškų funkcijas. Miškininkystės priemonės pritaikytos ekonominei, bet ne ekologinei naudai didinti. Mažai tyrinėta problema išlieka miškininkystės ūkinių priemonių įtaka genetiniam miškų stabilumui (adaptyvumui, genetinei įvairovei ir plastiškumui). Kita problema – miško medžių genetinis atsakas į su klimato kaita susijusius aplinkos stresus molekuliniame lygmenyje, ypač temperatūros svyravimų įtaka sumedėjusių augalų ramybės būsenai ir adaptyvumui.

 

1 pav. Viena iš genetinių tyrimų problemų – natūraliai suformuotos genetinės įvairovės paskirstymo dėsningumai ir ūkinių priemonių įtaka genetinei įvairovei

 

2 pav. Paprastosios pušies mitochondrinės DNR (motininis paveldėjimas) polimorfizmo geografinio pasiskirstymo dėsningumai atskleidė ledynmetinio prieglobsčio zonas ir migracijos dėsningumus. Apskritimas žymi tirtų populiacijų kilmės vietas ir parodo dviejų mtDNR mitotipų dažnį: balta spalva – bendrasis A mitotipas, išplitęs visoje Europoje; raudona – B mitotipas dažnas rytinėje europinio arealo dalyje. B mitotipo dažnis rodo savitos pušies ledynmetinio prieglobsčio zonos vietą ir poledynmetinį plitimą (rodyklė ir apibrėžta zona), punktyrinė linija – sumedėjusios augmenijos šiaurinę ribą ledynmečio metu

Mūsų tyrimai skirti ištirti tris pagrindinius genetinio stabilumo komponentus: aukštą adaptyvumą, aukštą genetinę įvairovę ir genetinį plastiškumą. Adaptyvumo srityje bandomuosiuose želdiniuose buvo nustatyti spygliuočių medžių rūšių adaptacinių požymių geografinio pasiskirstymo dėsningumai Lietuvoje ir Šiaurės rytų Europoje, taip pat nustatyti adaptyvumo tikslai, požymiai ir jų išraiška, kartu su DNR polimorfizmo tyrimais patikslintos adaptacinių zonų ribos Lietuvoje ir nustatytos teigiamos reprodukcinės medžiagos perkėlimo kryptys. Optimizuotos pagrindinių miško medžių rūšių genetinio pagerinimo programos. Paprastosios pušies DNR polimorfizmo geografinio pasiskirstymo dėsningumai pagal organoidų ir branduolio DNR žymenis atskleidė populiacijų genetinę struktūrą rytinio Europos arealo dalyje bei Lietuvoje ir poledynmetinės migracijos srautus. Siekiant nustatyti, kaip natūraliai formuojama genetinė medynų sudėtis, pagal DNR žymenis nustatyta erdvinė genetinė struktūra natūraliose pušies sengirėse. Tuo pagrindu bus parengtos miškininkystės priemonių adaptavimo rekomendacijos sveikai miškų genetinei struktūrai palaikyti. Šiuo metu pagal DNR žymenis ištyrėme Pinus mugo genetinę struktūrą, įvairovę ir kilmę Kuršių nerijoje.
Supažindinsiu su vienu iš mūsų tyrimų, skirtu nustatyti pušynų atkūrimo metodų įtakai jų ateities genetinei įvairovei ir erdvinei genetinei struktūrai, rezultatais (VP-3.1-ŠMM-08-K-01-025 projektas „Paprastosios pušies bendrijų rūšinė ir genetinė įvairovė bei jų tvarus naudojimas klimato kaitos ir žmogaus poveikio sąlygomis“). Šis tyrimas ypač aktualus praktikoje, nes vis daugiau pušynų atkuriama taikant atvejinius kirtimus. Problema genetiniu aspektu ta, kad atkuriant pušynus atvejiniais kirtimais būsimame medyne gali dominuoti vieno ar kelių reprodukciniu požiūriu panašių motinmedžių šeimos. Jos gali būti erdvėje išsidėsčiusios grupėmis. Tai yra neigiamos atsikūrimo pasekmės, kai suėjus lytinei brandai prasidės kryžminimasis tarp giminingų individų ir dėl to mažės atsikuriančio medyno genetinė įvairovė, iškils inbrydingo depresijos pavojus. Pasekmė – sumažės miškų atsparumas negatyviems aplinkos veiksniams, o kartu – ir miškų stabilumas.

3 pav. Kur didesnė genetinė įvairovė: natūralaus žėlimo būdu atkurtame medyne (kairėje) ar dirbinai įveistame (sėklinė plantacija) medyne?
Mūsų hipotezės: natūraliai atžėlusiame medyne galimi keliolikos ,,giminių” klasteriai (kairėje), o plantacijos sėklomis įveistame medyne medžiai kilę iš 40 negiminingų tėvų

4 pav. Atvejiniais kirtimais atkurto 80-100 metų pušyno erdvinė genetinė struktūra, kur 1 ha skirtingais simboliais pavaizduotos skirtingos pusiau sibų (vienos motinos sėklinių palikuonių) šeimos. Negiminingos šeimos, turinčios mažiau medžių, pavaizduotos mažais apskritimais ir greičiausiai yra žėlinių pildymo rezultatas (skaičiai žymi šeimų numerius)

5 pav. Natūraliai atsikūrusio 80-100 metų pušyno erdvinė genetinė struktūra, kur 1 ha skirtingais simboliais pavaizduotos skirtingos pusiau sibų šeimos. Didžiausios šeimos, turinčios 4 ir daugiau medžių, pažymėtos dideliais ir skirtingais simboliais, o negiminingos šeimos, turinčios mažiau nei 3 medžius, rodomos mažais apskritimais (skaičiai žymi šeimų numerius).
Šiam tyrimui atrankiniais kirtimais atkurtame medyne ir natūraliai atsikūrusiame pušies vienaamžiame medyne surinkome DNR pavydžius iš 80-100 metų medžių (8 x 8 m trafaretu) 1 ha. Iš kiekvieno medyno imta apie 200 medžių. Išskyrėme DNR ir atlikome medžių genotipavimą pagal 12 trumpų kartotinių DNR sekų lokusų DNR analizatoriumi. Panaudodami specialias Bajeso algoritmais veikiančias statistinės analizės programas, atskyrėme šeimų klasterius – identifikavome atskirų motinmedžių sėklinių palikuonių grupes ir pavaizdavome jas medyno plane (4 ir 5 pav.).
DNR tyrimų rezultatai parodė aiškius pusiau sibų (vieno motinmedžio palikuonių klasterius) po atrankinių kirtimų atkurtame medyne (4 pav.). Natūraliai atsikūrusiame medyne genetinė struktūra buvo randomzuota, o genetinė įvairovė ženkliai didesnė, giminingi šeimų nariai auga sumaišyti (5 pav.). Mūsų tyrimas rodo, kad taip vadinamas natūralus žėlimas nuo sėklinių medžių nėra natūralus ir pušies medžiams biologiškai nėra teisingas, nes formuojasi giminių klasteriai, kurių nėra natūralios kilmės medynuose. Norint išardyti giminių medžių klasterius, siūlome atvejiniais kirtimais atkuriamus žėlinius pildyti selekciniais sodmenimis.
Tiriant medynų erdvinę genotipinę struktūrą, galima pasakyti, ar verta taikyti neplynus kirtimus ir puoselėti savaiminį atžėlimą. Gal tikslingiau medynus kirsti plynai ir dirbtinai želdyti plačios genetinės įvairovės dauginamąja medžiaga? Dėl siauros ar giminingos genotipinės sandaros yra galima artimos giminystės kryžmadulka, lemianti silpną atsiželdžiusio medyno tvarumą ir augimo depresiją. O jeigu įvyko savaiminis atžėlimas, būtinas žėlinių papildymas kitos kilmės sodmenimis.
Manau, atėjo laikas želdinamąją medžiagą (sėklas ar sodmenis) tirti, nustatant sėklų partijos genetinės įvairovės struktūrą, jos rajonavimą ir augavietės parinkimą. Vokietijoje jau taikoma sodinamosios medžiagos DNR kontrolės sistema, įgalinanti identifikuoti motinmedžių skaičių sėklų partijoje. Svarbu, kad sėklos būtų nurenkamos ne nuo kelių medžių kirtimo biržėje, bet nuo kuo daugiau medžių. Jaunuolynuose atliekant ugdymo kirtimus tikslinga remtis jų genetine struktūra ir taikyti atitinkamą medžių atranką.
Genetinių – selekcinių metodų taikymas ypač aktualus plantacinių miškų auginimui. Laikas pradėti tyrimus ir metodų parengimą tikslinėms sėklinėms plantacijoms sukurti, sakykim, apsauginiams, eksploataciniams bei plantaciniams miškams veisti ir auginti. Ištyrus genetinius ypatumus, tikslinga parengti selekcines metodines programas visoms perspektyvioms medžių rūšims.


2014.11.20 14:11 Įkelta iš "Generalinė miškų urėdija" tinklalapio.
Adresas: http://www.gmu.lt

.

Grįžti

Administracija

Girininkijos

Kiti padaliniai

Grįžti

Informacija

Administracija

Girininkijos

Kiti padaliniai

Grįžti