Zmienność genetyczna i zysk genetyczny w hodowli selekcyjnej drzew leśnych

Transkrypt

1 Zmienność genetyczna i zysk genetyczny w hodowli selekcyjnej drzew leśnych Jan Kowalczyk, Marek Rzońca, Adam Guziejko Zakład Hodowli Lasu i Genetyki Drzew Leśnych Instytut Badawczy Leśnictwa

2 Wprowadzenie: Hodowla selekcyjna drzew leśnych stawia sobie, jako cel poprawę cech odpornościowych drzew oraz zwiększenie produkcyjności i jakości surowca drzewnego. Osiągnięcie tych celów powoduje jednak pewne ograniczenie zakresu zmienności genetycznej. W trakcie prac hodowlanych zachodzą zmiany w strukturze genetycznej populacji drzew leśnych. Niektóre z tych zmian wynikają z naturalnych procesów, inne są skutkiem działalności człowieka. Możliwość zaistnienia takiej sytuacji nie powinna jednak obezwładniać gospodarza lasu i paraliżować jego działań, ale powinna skłonić go do poznania i zrozumienia zachodzących procesów genetycznych.

3 Powody ochrony zmienności genetycznej: Zapewnienia ciągłości podstawowych procesów ekologicznych, Trwałości utrzymania lasu i użytkowania systemów ekologicznych, Restytucji lasów na siedliskach zdegradowanych, Powody etyczne dla przyszłych pokoleń Dla długookresowej hodowli selekcyjnej

4 Ochrona zmienności genetycznej: Każdy osobnik jest unikalny. Osobniki genotypy są bytem nietrwałym. (wyjątek - klony). Nie jesteśmy w stanie chronić wszystkich genotypów. Podstawowym celem ochrony są geny i allele

5 Pytania - jak chronić zmienność genetyczną? Jak liczna powinna być populacja, by zachować wszystkie (większość) alleli w kolejnym pokoleniu? Na jakim poziomie znaleźć kompromis pomiędzy zyskiem a zmiennością genetyczną? Jakich metod ochrony używać? Biernej (rezerwaty, parki narodowe) Czynnej (w populacjach hodowlanych, powierzchnie insitu, ex-situ, strategie hodowlane uwzględniające zmienność, banki genów itp..)

6 Zmienność genetyczna Funkcje produkcyjne

7 Etapy rozwoju organizmów żywych decydujące o trwałości ich istnienia : Narodziny [odnowienie i reprodukcja] Przeżycie [rozrój i dorastanie] Śmierć [ubywanie i użytkowanie] [Poznański 1996a]

8 Zmienność: Hodowla lasu - czyszczenia - trzebieże Nasiennictwo i szkółkarstwo Las.. drzewostany Ochrona lasu *czynniki abiotyczne *czynniki biotyczne Owady Grzyby Zwierzyna Drzewostany zachowawcze Plantacje nasienne i ich Strategie hodowlane Hodowla selekcyjna Archiwa klonów Wytyczne i praktyki Bank genów

9 Domena - Hodowli selekcyjnej Procesy reprodukcyjne i wszystko co jest z tym związane w lesie Naturalne Sztuczne o o o o o [wybór obiektów do odnowienia] Popieranie odnowienia Migracja Mutacje Procesy reprodukcyjne Wybór drzewostanów i drzew matecznych Organizacja zbioru nasion Procesy technologiczne związane z nasionami pozyskanie, wyłuszczanie i przechowywanie Produkcja sadzonek Odnowienie i zalesienie

10 Zbiorowiska populacje i genotypy Drzewostany zachowawcze Drzewa zachowawcze Genotypy hodowlane Populacje hodowlane Cenne rodzime populacje powstałe przed 1860 r. Populacje o określonej Strukturze genetycznej Uprawy zachowawcze in situ Uprawy zachowawcze ex situ Archiwa klonów zachowawcze plantacje nasienne Uprawy pochodne Nie ma tu ograniczenia wykorzystania LMR z PN Ochrona leśnych zasobów genowych w Banku Genów Program. na lata

11 Plantacje nasienne zachowanie zmienności Plantacje przekazują zysk z selekcji do praktyki, Właściwe plantacje powinny produkować jak najwięcej LMR do zalesień i odnowień Wykorzystanie jedynie części nasion z PN w odnowieniach i zalesieniach z uwagi na zachowanie zróżnicowania genetycznego jest mało racjonalnym działaniem, Zachowanie zmienności jest realizowane poprzez całą strategię selekcyjną

12 Strategie hodowlane (wiele populacji hodowlanych): Ericsson 2006

13 Strategie hodowlane (populacja elitarna): Ericsson 2006

14 Zysk i zmienność w selekcji: W selekcji populacyjnej utrata zmienności jest nieznaczna W selekcji indywidualnej w zależności od tego jaka wagę przykładamy do wyboru rozróżniamy selekcję: Fenotypową Masową Rodową Wewnątrzrodową Kombinowaną

15 Średni zysk genetyczny [%] Zysk genetyczny zmienność ---- efektywna liczba rodów Typ selekcji: fenotypowa masowa rodowa kombinowana Efektywna liczba rodów Typ selekcji: fenotypowa masowa rodowa kombinowana Procent wybranych drzew Procent wybranych drzew

16 : Selekcja indywidualna Selekcja fenotypowa Zysk - Zróżnicowanie Zysk genetyczny Zróżnicowanie genetyczne Zysk - Zróżnicowanie Zysk genetyczny Zróżnicowanie genetyczne Procent wybranych drzew Procent wybranych drzew

17 Wnioski: Populacje drzew leśnych przy obecnym sposobie zagospodarowania są bardzo zróżnicowane (są to półdzikie populacje z selekcji fenotypowej) Plantacje nasienne nie zubażają istotnie zróżnicowana genetycznego lasów, LMR z PN powinien być wykorzystywane w jak największym stopniu do odnowień i zalesień Selekcja indywidualna (masowa), w której wybiera się najlepsze drzewa bez względu na ich przynależność do rodów zapewnia największe zróżnicowanie genetyczne spośród metod selekcji genotypowych. Selekcję kombinowaną należy stosować jeśli za priorytet przyjmuje się osiągnięcie jak największego zysku genetycznego.