Jarosław Burczyk Andrzej Lewandowski Jan Kowalczyk

Transkrypt

1 Jarosław Burczyk Andrzej Lewandowski Jan Kowalczyk

2 Genetyka Nauka o zmienności i dziedziczeniu cech Badania podstawowe Badania aplikacyjne

3 Cechy charakterystyczne drzew leśnych organizmy długowieczne rosnące na duŝych obszarach duŝa efektywna wielkość populacji naturalnych wysoki poziom heterozygotyczności przewaga zapłodnienia krzyŝowego intensywny przepływ genów olbrzymi genom drzew iglastych

4 Wyzwania współczesnego leśnictwa (z punktu widzenia genetyki) Zmiany klimatu Ochrona zasobów genowych Rosnący popyt na drewno (o róŝnym przeznaczeniu) Intensyfikacja hodowli selekcyjnej

5 +7ºC +5ºC +2,5ºC Przewidywane zmiany temperatury według róŝnych modeli klimatycznych

6 Klimat jest zmienny in thousands of years

7 MoŜliwe konsekwencje zmian klimatu ZagroŜenia abiotyczne PoŜary Susze i fale gorąca Ciepłe zimy Przymrozki ZagroŜenia biotyczne Owady i patogeny Konkurencja (gatunki inwazyjne)

8 Długoterminowe podwyŝszenie średniej rocznej temperatury o 1 stopień moŝe spowodować powaŝne konsekwencje

9 Reakcja drzew na zmiany klimatu Indywidualne osobniki Aklimatyzacja - nie wystarczy Populacje Adaptacja zbyt wolna Migracja zbyt wolna Wyginięcie D.Powell, USFS, Bugwood.org

10 Przeprowadzka świerka spowodowana ociepleniem klimatu

11 Dlaczego naleŝy chronić zasoby genowe drzew leśnych? potrzeby ekonomiczne - doskonalenie jakości drzewostanów (zwiększanie zysku ekonomicznego) potrzeby ekologiczne - zachowanie zdolności populacji do przetrwania w niekorzystnych warunkach (zmiany globalne, stres biotyczny i abiotyczny) potrzeby ewolucyjne - zachowanie potencjału adaptacyjnego populacji, gatunku (w długim horyzoncie czasowym) potrzeby moralne - trzeba zachować jak największy wachlarz zmienności genetycznej drzew dla przyszłych pokoleń

12 Potrzebne jest nowe spojrzenie na problem ochrony zasobów genowych Mechanizm zarządzania zasobami genowymi Odejście od konserwatywnego spojrzenia na zasoby genowe Promowanie procesów migracji Migracja naturalna Migracja wspomagana

13 Rozpoznanie zasobów genowych Genetyka molekularna Genetyka cech ilościowych (badania rodowe i proweniencyjne)

14 ZróŜnicowanie genetyczne dębów w Europie w oparciu o markery DNA

15 Quercus robur

16 Renesans badań rodowych i proweniencyjnych analiza zdolności adaptacyjnych populacji ocena / wybór populacji symulacja wpływu zmian klimatycznych na populacje drzew leśnych

17 Sosna zwyczajna Średnia roczna temperatura MiąŜszość / jednostki odchylenia standardowego

18 GENETYKA DRZEW LEŚNYCH Genetyka molekularna narzędzia diagnostyczne w celu ochrony i zarządzania zasobami genowymi wsparcie programów hodowli selekcyjnej Genetyka cech ilościowych (badania rodowe i proweniencyjne) ochrona zasobów genowych hodowla selekcyjna

19 Wyzwania współczesnego leśnictwa (z punktu widzenia genetyki) Zmiany klimatu Ochrona zasobów genowych Rosnący popyt na drewno (o róŝnym przeznaczeniu) Intensyfikacja hodowli selekcyjnej

20 Powierzchnia lasów przypadająca na jednego mieszkańca Ziemi (ha)

21 Paradoks współczesnego leśnictwa Trzeba intensyfikować produkcję drewna by chronić lasy naturalne NaleŜy rozwaŝyć moŝliwość rozdzielenia funkcji produkcyjnych i pozaprodukcyjnych lasów

22 Dlaczego boimy się plantacji drzew leśnych? Brazylia, Zambia 1% powierzchni leśnej (plantacje) dostarcza 50% produkcji drewna Chile, Nowa Zelandia 16% powierzchni leśnej dostarcza 95% produkcji drewna Konieczna rzetelna ocena potencjalnych korzyści i ryzyka

23 Zwiększone zapotrzebowanie na surowiec energetyczny Prognozy zapotrzebowania na biomasę energetyczną dla Polski formułowane przez sektor energetyczny wynoszą: w roku ,3 mln ton / rok w roku ,6 mln ton / rok W tym celu powinniśmy mieć odpowiednio 0,5 i 0,8 mln ha plantacji wieloletnich wieloletnich roślin energetycznych (dziś mamy zaledwie ok. 10 tys. ha) Dzisiaj tona zrębków o wilgotności 40% kosztuje 200 zł przy koszcie pozyskania 60 zł z hektara plantacji wierzbowej moŝna uzyskać 40 ton.

24 Hodowla selekcyjna moŝe być bardzo skuteczna Zysk genetyczny dla selekcji populacyjnej <10% dla selekcji indywidualnej 10-30% Selekcja moŝe być prowadzona pod róŝnym kątem Cech ilościowych (np. produkcja masy drzewnej w krótkich i średnich cyklach produkcyjnych); Cech jakościowych (np. odporność na czynniki biotyczne i abiotyczne)

25 A moŝe wykorzystać gatunki introdukowane (ale nieinwazyjne)? Daglezja zielona produkcyjność daglezji w doświadczeniu załoŝonym w Kórniku przez prof. Mejnartowicza: Średnia dla 10 najlepszych proweniencji w wieku 39 lat 666 m 3 /ha, najlepsze pochodzenie Willard 715 m 3 /ha, Dla porównania w tym samym wieku sosna I bonitacja m 3 /ha świerk m 3 /ha jodła 325 m 3 /ha A moŝe GMO?

26 Dlaczego genetyka i dlaczego teraz? Efekty zabiegów genetycznych mają charakter trwały (ale wymagają wsparcia ze strony hodowli) Efekty zabiegów genetycznych są widoczne w dłuŝszym horyzoncie czasowym.

27 Propozycje działań Ścisłe powiązanie badań zmienności genetycznej w oparciu o polimorfizm DNA z wynikami badań proweniencyjnych w celu: ochrona zasobów genowych racjonalizacji regionalizacji nasiennej opracowania zasad przenoszenia LMR uwzględniających moŝliwe scenariusze zmian klimatycznych Wprowadzenie alternatywnych (intensywnych) metod hodowli selekcyjnej

28 Propozycje działań Realizacja Programu zachowania leśnych zasobów genowych i hodowli selekcyjnej drzew w Polsce na lata kontynuacja najdłuŝej realizowanego w Lasach Państwowych programu (od 1977 roku). Wzrost wiedzy na temat genetyki wśród praktyków leśnictwa (dostosowanie programów kształcenia) Rozwój genomiki drzew leśnych w Polsce Konsolidacja potencjału naukowo-badawczego polskich jednostek naukowych w zakresie genetyki drzew

29 GENOMIKA

30 Propozycje działań Realizacja Programu zachowania leśnych zasobów genowych i hodowli selekcyjnej drzew w Polsce na lata kontynuacja najdłuŝej realizowanego w Lasach Państwowych programu (od 1977 roku). Wzrost wiedzy na temat genetyki wśród praktyków leśnictwa (dostosowanie programów kształcenia) Rozwój genomiki drzew leśnych w Polsce Konsolidacja potencjału naukowo-badawczego polskich jednostek naukowych w zakresie genetyki drzew

31 Konsorcjum naukowe DENDROGEN Instytut Dendrologii PAN, Kórnik (koordynator) Instytut Badawczy Leśnictwa, Warszawa Uniwersytet Przyrodniczy, Poznań Uniwersytet Rolniczy, Kraków Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego, Warszawa Uniwersytet im. Adama Mickiewicza, Poznań Uniwersytet Kazimierza Wielkiego, Bydgoszcz Leśny Bank Genów Kostrzyca, Miłków

32 Propozycje badań Ocena zmienności genetycznej drzew lasotwórczych w celu ochrony zasobów genowych, monitoringu LMR oraz racjonalizacji regionalizacji nasiennej. Wybór drzew elitarnych jako bazy selekcyjnej dla poprawy produktywności polskich lasów

33 Rola PGL Lasy Państwowe w rozwoju genetyki drzew leśnych Określanie potrzeb badawczych w zakresie hodowli selekcyjnej i ochrony zasobów genowych Finansowanie badań naukowych o charakterze aplikacyjnym Popularyzacja wyników badań WdroŜenia do praktyki

34 Dziękuję za uwagę