Αριστοτέλης Παπαγεωργίου. Εφαρµοσµένη ασική Γενετική. Κεφάλαιο 4 ο

Transcript

1 Αριστοτέλης Παπαγεωργίου Εφαρµοσµένη ασική Γενετική Κεφάλαιο 4 ο Ορεστιάδα

2 Μέθοδοι βελτίωσης Στο µάθηµα αυτό θα αναφερθούµε στους τρόπους γενετικής βελτίωσης που εφαρµόζονται σήµερα στη δασική πράξη. Η µεθοδολογία που υπάρχει είναι πολυσύνθετη και µεγάλη και δεν εξαντλείται εδώ. Επιλογή άριστων φαινότυπων (plus trees) Η τεχνητή επιλογή πάντα βασίζονταν στην παρατήρηση της έκφρασης των φαινοτύπων συγκεκριµένων χαρακτηριστικών. Το µειονέκτηµα του γεγονότος αυτού είναι ότι η επιλογή βασίζεται στην επιλογή συγκεκριµένων ατόµων ενός πληθυσµού και όχι των απογόνων τους, που όπως είναι γνωστό µας ενδιαφέρουν πιο πολύ στην πράξη. Τα δέντρα επιλέγονται µε βάση την υπεροχή τους σε κάποια χαρακτηριστικά, π.χ. για την ευθύτητα του κορµού τους και την αύξησή τους. Τα δέντρα αυτά θεωρούνται ως άτοµα µε άριστο φαινότυπο (plus trees). Επειδή κατά τη βελτίωση είναι πιθανό να µας ενδιαφέρουν περισσότερα από ένα χαρακτηριστικά, µπορεί να χρησιµοποιούµε σαν κριτήριο επιλογής κάποιο δείκτη που να συνδυάζει πολλά επί µέρους χαρακτηριστικά αύξησης και ποιότητας. Η επιλογή άριστων φαινότυπων στη συστάδα είναι µια µέθοδος µαζικής επιλογής (mass selection). Πρόκειται για µια µέθοδο βελτίωσης, όπου ιδρύονται συστάδες από απογόνους άριστων φαινοτύπων, δηλαδή δέντρων σπορέων που επιλέχτηκαν για τη φαινοτυπική τους ανωτερότητα σε µια συστάδα. Στην πιο απλή εκδοχή της µεθόδου αυτής, οι απόγονοι (σπόροι) που προέρχονται από τους άριστους φαινότυπους χρησιµοποιούνται για την απευθείας εγκατάσταση εµπορικών φυτειών και αναδασώσεων. Οι γενότυποι των απογόνων διαφέρουν από αυτούς των δέντρων σπορέων (άριστων φαινότυπων). Αυτό ισχύει ιδιαίτερα για δασικά είδη που γονιµοποιούνται ελεύθερα µε γύρη. Τότε, οι απόγονοι που τελικά χρησιµοποιούµε προέρχονται σε µεγάλο ποσοστό από γαµέτες που προέρχονται από µη επιλεγµένα δέντρα. Η επιλογή άριστων φαινότυπων είναι µια απλή µέθοδος που χρησιµοποιείται πολύ στη δασοπονική πράξη. Η επιλογή που αναφέραµε παραπάνω είναι «θετική», αφού επιλέγουµε υλικό από συγκεκριµένα άτοµα που υπερέχουν. Θα µπορούσε όµως να είναι και «αρνητική», δηλαδή να αποµακρύνονται οι φαινότυποι που είναι ανεπιθύµητοι από έναν πληθυσµό και οι υπόλοιποι να αφήνονται για αναπαραγωγή. Αυτό γίνεται συχνά στη δασοπονική πράξη, όταν αποµακρύνονται στρεβλά και κακόµορφα δέντρα, µια διαδικασία που στη δασοκοµία λέγεται «εξευγενισµός του ξυλαποθέµατος». Η αποτελεσµατικότητα της φαινοτυπικής επιλογής, όπως αυτή παρουσιάστηκε παραπάνω, είναι µάλλον µικρή και το κέρδος στην παραγωγή περιορισµένο. Αυτό αφορά χαρακτηριστικά των οποίων η φαινοτυπική ποικιλότητα οφείλεται κυρίως στο περιβάλλον, εξαιτίας της περιβαλλοντικής ετερογένειας µέσα στη συστάδα. Αυτό ισχύει ιδιαίτερα για τα ελληνικά και γενικότερα τα µεσογειακά δάση, που παρουσιάζουν µεγάλη ποικιλότητα σε κλίσεις, έκθεση, εδαφικές συνθήκες, κ.α. Πέρα των περιβαλλοντικών διαφορών, η φαινοτυπική ποικιλότητα σε ανοµήλικα δάση µπορεί να προέρχεται από το διαφορετικό αναπτυξιακό στάδιο των δέντρων, δηλαδή από τη διαφορετική τους ηλικία. Η γενετική ποικιλότητα αποτελεί συνήθως ένα µικρό κοµµάτι της συνολικής ποικιλότητας. Ακόµα όµως και σε αυτήν την περίπτωση, οι γενότυποι χωρίζονται και ανασχηµατίζονται ακολουθώντας τους νόµους του Mendel στην επόµενη γενιά, ενώ ποσοστό της γύρης προέρχεται από δέντρα µε κατώτερους φαινότυπους. 2

3 Γενετικές έρευνες έχουν δείξει ότι σε κάποιες περιπτώσεις η θετική επιλογή άριστων φαινότυπων ανέβασε την απόδοση, ενώ κάποιες άλλες απέδειξαν το αντίθετο. Κάποιες έρευνες συνέδεσαν την υψηλή ετεροζυγωτία των επιλεγµένων δέντρων σε γονιδιακούς δείκτες µε τη φαινοτυπική υπεροχή. Ακόµα και αν είναι έτσι, αυτή δεν σχετίζεται µε την ετεροζυγωτία των απογόνων. οκιµές απογόνων Οι δοκιµές (ή τεστ) απογόνων είναι τα πιο σηµαντικά πειράµατα για τη λεπτοµερή κατανόηση της γενετικής παραµέτρου της ποικιλότητας που παρατηρείται σε ποσοτικά και οικονοµικά σηµαντικά χαρακτηριστικά. Οι εκφράσεις των φαινότυπων ποσοτικών χαρακτηριστικών παρατηρούνται ανάµεσα στους απογόνους των ατόµων που εξετάζονται και όχι ανάµεσα στα άτοµα, όπως γινόταν στην προηγούµενη περίπτωση. ηλαδή συγκρίνονται οι εκφράσεις των φαινότυπων µέσα σε διάφορα «σύνολα» ή οικογένειες. Τα µέλη της κάθε οικογένειας σχετίζονται µεταξύ τους µε γνωστή συγγένεια, η οποία είναι συνήθως αυτή των ετεροθαλών αδερφών (half sibs), όπου το δέντρο σπορέας είναι κοινό ή των πλήρων αδερφών (full sibs), όπου και τα δύο γονικά άτοµα είναι κοινά. Για να πάρουµε µία οικογένεια ετεροθαλών αδερφών αρκεί να µαζέψουµε σπόρους από το ίδιο δέντρο, που προέρχονται από ελεύθερη επικονίαση. Για µια οικογένεια πλήρων αδερφών, πρέπει να έχουν προηγηθεί ελεγχόµενες διασταυρώσεις και οι σπόροι να προέρχονται τόσο από το ίδιο δέντρο, όσο και από τη γύρη του ίδιου δέντρου. Ο βασικός πειραµατικός σχεδιασµός επιτρέπει την ανάλυση των φαινοτυπικών εκφράσεων µέσα από την ανάλυση της διακύµανσης (ANOVA) και επιτρέπει τον υπολογισµό των σχετικών συντελεστών κληρονοµικής ικανότητας. Απόγονοι ενός δέντρου από ελεύθερη επικονίαση (οικογένειες ετεροθαλών αδερφών) Το πιο συχνό και το πιο απλό πείραµα απογόνων είναι η σύγκριση των απογόνων δέντρων σπορέων που προέρχονται από ελεύθερη επικονίαση. Αυτοί οι απόγονοι λέγονται συχνά ετεροθαλείς απόγονοι και το πείραµα λέγεται «πείραµα ετεροθαλών απογόνων». Το σύνολο των ετεροθαλών αδερφών ενός δέντρου λέγεται «ετεροθαλής οικογένεια». Ο βαθµός συγγένειας µεταξύ των ετεροθαλών απογόνων ενός δέντρου δεν είναι τόσο απλός όσο αρχικά νοµίζουµε. Όλοι οι απόγονοι έχουν κοινό θηλυκό γονέα (σπορέας), αλλά κάποιοι από αυτούς έχουν και κοινό πατέρα, δηλαδή δέντρο από όπου προέρχεται η γύρη. Αυτό συµβαίνει µε µεγάλη πιθανότητα στις περισσότερες συστάδες, αν σκεφτούµε ότι ένα δέντρο παράγει συνήθως περισσότερους σπόρους από τους δυνατούς αρσενικούς γονείς του πληθυσµού όπου βρίσκεται. Επιπλέον, σε αυτοσυµβατά είδη µπορεί να προκύψει σπόρος και από αυτογονιµοποίηση, πράγµα που περιπλέκει ακόµα περισσότερο τη συγγένεια ανάµεσα στους απογόνους. Η σύγκριση των απογόνων ενός δέντρου στο χωράφι, όταν γίνεται µε βάση σωστό στατιστικό σχεδιασµό, επιτρέπει την ανάλυση διακύµανσης και τον υπολογισµό της κληρονοµικότητας µε τη στενή έννοια. Όµως, αν υπάρχει στενότερη συγγένεια µεταξύ των απογόνων λόγω των περιπτώσεων που αναφέραµε παραπάνω, τότε η µέτρηση της κληρονοµικότητας υπέρ-εκτιµάται. Ο υπολογισµός της κληρονοµικότητας µπορεί να γίνει και από ένα συνδυασµό τεστ προελεύσεων απογόνων. 3

4 Πειράµατα απογόνων από ελεγχόµενες διασταυρώσεις (οικογένειες πλήρων αδερφών) Σε κάποιες περιπτώσεις παίρνουµε γύρη από έναν αριθµό δέντρων και την αναµειγνύουµε. Αυτό το οµοιόµορφο µείγµα γύρης χρησιµοποιείται για τη γονιµοποίηση ενός δέντρου που έχει θηλυκά άνθη σε ένα πείραµα πολλαπλών διασταυρώσεων (polypro). Ο τύπος αυτός διασταύρωσης αναµένεται να δώσει λιγότερο διαφοροποιηµένους απογόνους από την ελεύθερη επικονίαση, αφού το µείγµα της γύρης είναι πιο οµοιόµορφο από το «νέφος γύρης» (pollen cloud) που γονιµοποιεί ένα δέντρο στη φύση. Η µέθοδος των πολλαπλών διασταυρώσεων είναι ένας τρόπος ελεγχόµενης διασταύρωσης, που όµως στοχεύει στην αποφυγή της δηµιουργίας πλήρων οικογενειών. Η παραγωγή πλήρων οικογενειών, δηλαδή συνόλων πλήρων αδερφών δέντρων που έχουν κοινό αρσενικό και θηλυκό γονέα γίνεται µέσα από την ελεγχόµενη επικονίαση των θηλυκών ανθών ενός δέντρου µε γύρη που προέρχεται από ένα δέντρο µόνο. Οι πλήρεις οικογένειες προσφέρουν µεγάλες δυνατότητες υπολογισµού και αξιοποίησης της γενετικής ποικιλότητας. Πολλά σχήµατα αναπαραγωγής (mating schemes) είναι δυνατά ανάλογα µε τον αριθµό και τον τύπο των οικογενειών που θα παράγουµε. Ένα απλό σχήµα αναπαραγωγής είναι η επικονίαση όλων των δέντρων που έχουν θηλυκά άνθη µε τη γύρη µόνο ενός δέντρου. Έτσι, το σύνολο των σπόρων από ένα δέντρο θα είναι πλήρη αδέρφια, ενώ οι σπόροι από διαφορετικά δέντρα θα είναι ετεροθαλή, αφού θα έχουν τον ίδιο αρσενικό γονέα. Αυτό το σχήµα αναπαραγωγής λέγεται «πείραµα κορυφαίας διασταύρωσης» (topcross experiment). Απλά πειράµατα αυτού του τύπου δεν µπορούν να δώσουν υπολογισµούς της γενετικής διακύµανσης. Μια σειρά από πειράµατα κορυφαίας διασταύρωσης µπορούν να συνδυαστούν σε ένα ιεραρχηµένο αναπαραγωγικό σχήµα. Tο παραγοντικό σχήµα αναπαραγωγής είναι σχεδιασµένο για τη διασταύρωση των ίδιων των δέντρων σπορέων µε τη γύρη τους. Ένα πλήρες παραγοντικό σχήµα έχει αριθµό πλήρων οικογενειών ίσο µε το γινόµενο m των δέντρων που δίνουν τη γύρη τους επί f το σύνολο των δέντρων σπορέων, δηλαδή f m. Πιο συχνά συµβαίνει να επιλέγονται λίγα δέντρα για συλλογή γύρης και επικονίαση περισσότερων δέντρων που έχουν θηλυκά άνθη, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήµα: γύρη θηλυκά άνθη N O P Q A x x x x B x x x x C x x x x D x x x x E x x x x F x x x x G x x x x H x x x x I x x x x J x x x x Το διαλληλικό σχήµα (diallel) µπορεί να σχεδιαστεί µόνο για αµφίφυλα είδη. Ένα πλήρες διαλληλικό σχήµα αποτελείται από n δέντρα που παράγουν n 2 πλήρεις οικογένειες. Συνήθως παραλείπονται οι αυτογονιµοποιήσεις και οι αµφίδροµες διασταυρώσεις, δηλαδή οι διασταυρώσεις της γύρης ενός γονέα Α µε τα θηλυκά άνθη ενός άλλου Β και ταυτόχρονα της γύρης του Β µε τα 4

5 θηλυκά άνθη του Α (βλέπε σχήµα: όπου Χ γίνεται διασταύρωση και όπου δεν γίνεται). γύρη θηλυκά άνθη A B C D E F G H I A - x x x x x x x x B - - x x x x x x x C x x x x x x D x x x x x E x x x x F x x x G x x H x I Συχνά, τα παραγοντικά και διαλληλικά σχήµατα αναπαραγωγής δεν είναι πλήρη, δηλαδή παραλείπονται κάποιες διασταυρώσεις, λόγω του υψηλού αριθµού των παραγόµενων οικογενειών όταν εξετάζουµε πολλά δέντρα. Στο παρακάτω σχήµα φαίνεται ένα µη πλήρες παραγοντικό σχήµα µε 4 αρσενικούς γονείς για όλα τα δέντρα σπορείς: γύρη θηλυκά άνθη N O P Q R S T U V A - - x - - x x - x B x x - x - x C - x - x x x D x - x x x E - x - x - x - x - Η ανάλυση των πλήρων οικογενειών δίνει αποτελέσµατα που µπορούν να οδηγήσουν στον υπολογισµό της κληρονοµικότητας µέσα από την ανάλυση της διακύµανσης. Επιπλέον, τα παραγοντικά και διαλληλικά αναπαραγωγικά σχήµατα οδηγούν στον υπολογισµό µιας άλλης σηµαντικής παραµέτρου, της συνδυαστικής ικανότητας. Η γενική συνδυαστική ικανότητα έχει στενή σχέση µε τη βελτιωτική αξία Α ενός δέντρου και µετρά την απόδοση των απογόνων του από άγνωστους γονείς (γύρη), δηλαδή όταν το δέντρο αυτό είναι από γονέα (σπορέα) µε ελεύθερη επικονίαση. Είναι µια στατιστική τιµή που δείχνει την ικανότητα ενός δέντρου να µεταδίδει τα γονίδια που ελέγχουν ένα χαρακτήρα στους απογόνους του, όταν διασταυρώνεται µε άλλα δέντρα. Όταν δηλαδή λέµε ότι ένα δέντρο έχει υψηλή γενική συνδυαστική ικανότητα στην καθ ύψος αύξηση, τότε σηµαίνει ότι οι απόγονοί του εµφανίζουν και αυτοί γενικά µια καλή αύξηση σε ύψος, ανεξάρτητα από το γονέα που παρείχε τη γύρη του. Η ικανότητα αυτή αποδίδεται στην παρουσία γονιδίων µε προσθετική δράση. Η ειδική συνδυαστική ικανότητα χαρακτηρίζει την αξία µιας συγκεκριµένης διασταύρωσης, δηλαδή την απόδοση µιας πλήρους οικογένειας σε σχέση µε τη µέση απόδοση που εµφανίζει το γενικότερο σύνολο των απογόνων των γονέων αυτών. Η ικανότητα αυτή αφορά πάντα δύο γονείς και εξαρτάται στις περισσότερες περιπτώσεις από τη µη προσθετική δράση των γονιδίων, δηλαδή την κυριαρχία και την επίσταση. Έτσι, και αυτές οι δράσεις µπορούν να αξιοποιηθούν σε προγράµµατα βελτίωσης, αρκεί να υπολογίζονται οι ειδικές συνδυαστικές ικανότητες. 5

6 Τα τεστ πειραµάτων απογόνων είναι πιο ωφέληµα για τη βελτίωση όταν συγκρίνονται περισσότερες πλήρεις οικογένειες. Όµως πρέπει πάντα να συνυπολογίζουµε το µέγεθος της πειραµατικής δουλειάς που πρέπει να γίνει και το µέγεθος που µπορεί να φτάσει η φυτεία όταν αναλύουµε πολλές οικογένειες. Υπολογίζεται πάντως πως το γενετικό κέρδος µπορεί να φτάσει και το διπλάσιο από αυτό που θα παίρναµε από φυτείες από ελεύθερη επικονίαση. Άλλη χρησιµότητα θεωρείται ότι οι φυτείες πλήρων αδερφών δέντρων µπορούν να αποτελέσουν τη βάση για παραπέρα πειραµατισµό και την ίδρυση κήπου δεύτερης γενιάς. Επιλογή κλώνων Πολλά δασοπονικά είδη µπορούν να αναπαραχθούν βλαστικά. Με τον τρόπο αυτό µπορούµε να επιλέξουµε κάποια δέντρα που υπερέχουν και να τα αναπαράγουµε σε µεγάλες ποσότητες χωρίς καµία γενετική αλλαγή, αφού δεν υπάρχει ο ανασυνδυασµός της φυλετικής αναπαραγωγής. Ο αγενής πολλαπλασιασµός είναι η βάση της λεγόµενης «δασοπονίας κλώνων» (clonal forestry). Υπάρχει πλήθος τεχνικών για το βλαστικό πολλαπλασιασµό δασικών ειδών. Η παραγωγή δέντρων µε ίδιο γενότυπο έχει πολλές ωφέλειες για την παραγωγή, αλλά κρύβει και ρίσκο, που πρέπει πάντα να συνυπολογίζεται για να λαµβάνουµε τις κατάλληλες διαχειριστικές αποφάσεις. Η δασοπονία κλώνων ελαχιστοποιεί τη γενετική ποικιλότητα µέσα στους πληθυσµούς, µέσω της αποφυγής του ανασυνδυασµού. Η απόδοση και παραγωγή από τις φυτείες κλώνων αναµένεται να µεγιστοποιηθεί µέσα από τη χρήση λίγων «άριστων γενότυπων» (elite trees). Αυτή η προσέγγιση απαιτεί τη δοκιµή διαφορετικών κλώνων σαν βάση για την τεχνητή επιλογή (πειράµατα κλώνων). Η παραγωγή κλώνων δεν χαρακτηρίζεται µόνο από τη µεταφορά συγκεκριµένων αλληλόµορφων χωρίς ανασυνδυασµό στο τελικό προϊόν της βελτίωσης. Επιτρέπει επίσης να µεταφέρονται οι λεγόµενοι «πολυγονιδιακοί γενότυποι» (multi-locus genotypes), που έχουν επιλεγεί. Με τον τρόπο αυτό, η επιλογή κλώνων µας επιτρέπει την αξιοποίηση της µη αθροιστικής γενετικής ποικιλότητας, δηλαδή αυτής που οφείλεται σε κυριαρχία και επίσταση. Η γενετική πρόοδος όσο αφορά εµπορικά χαρακτηριστικά αναµένεται µεγαλύτερη στην επιλογή κλώνων από οποιαδήποτε άλλη µέθοδο βελτίωσης, που βασίζεται στον εγγενή πολλαπλασιασµό. Η υπεροχή των κλώνων έναντι των απογόνων από ελεύθερη επικονίαση δεν είναι πάντα εξασφαλισµένη. Αναφέρονται περιπτώσεις (π.χ. Eucalyptus grandis), όπου τα φυτά που προέρχονταν από ελεύθερη επικονίαση είχαν υψηλότερη απόδοση από κλώνους. Υπάρχουν και άλλα πλεονεκτήµατα του πολλαπλασιασµού µε βλαστικό τρόπο και της παραγωγής κλώνων, πέρα από την αξιοποίηση της µη αθροιστικής γενετικής ποικιλότητας. Μπορούµε να αναγνωρίσουµε και να αναπαράγουµε ιδιαίτερα σηµαντικούς και σπάνιους γενότυπους, µε αποτέλεσµα να πετυχαίνουµε το συνδυασµό πολλών διαφορετικών χαρακτηριστικών (π.χ. η αντοχή σε κάποια ασθένεια και η αύξηση σε ύψος στο ίδιο άτοµο). Επίσης, η δασοπονία κλώνων επιτυγχάνει τη µείωση της ποικιλότητας σε φαινοτυπικά χαρακτηριστικά, όπως είναι συγκεκριµένες ιδιότητες του ξύλου. Αυτή η οµοιοµορφία είναι ιδιαίτερα σηµαντική για την παραγωγή οµοιογενών προϊόντων κυρίως κατά την παραγωγή ξύλου για χαρτί και βιοµάζας για ενέργεια. 6

7 Τα προγράµµατα βελτίωσης που χρησιµοποιούν κλώνους συνδέονται πάντα µε το στόχο της υψηλής παραγωγής δασικών προϊόντων. Κλώνοι δεν πρέπει να χρησιµοποιούνται για άλλου τύπου αναδασώσεις πέρα από τις παραγωγικές, ειδικότερα σε µεγάλες εκτάσεις. Η αναπαραγωγή µέσω κλώνων µειώνει τη γενοτυπική παραλλακτικότητα σε σχέση µε τη χρήση σπόρων από εγγενή πολλαπλασιασµό. Είναι εξαιρετικά απίθανο να βρεθούν έστω και δύο φυτά της ίδιας πλήρους οικογένειας που να έχουν τον ίδιο πολυγονιδιακό γενότυπο. Ο ανασυνδυασµός που συνδέεται µε το φυλετικό πολλαπλασιασµό έχει σαν αποτέλεσµα έναν απεριόριστο αριθµό συνδυασµών γενοτύπων. Αντίθετα, σε µια φυτεία κλώνων, ο αριθµός των πολυγονιδιακών γενοτύπων ισούται µε τον αριθµό των κλώνων που υπάρχουν. Αν µια φυτεία αποτελείται από ένα µόνο κλώνο, τότε έχει µηδενική ποικιλότητα. Αυτό συµβαίνει ιδιαίτερα όταν έχουµε µαζική παραγωγή ενός µόνο κλώνου για την ίδρυση φυτειών (π.χ. Ι-214). Αυτό το φαινόµενο είναι αρκετά ριψοκίνδυνο σαν επένδυση. Προγράµµατα βελτίωσης που βασίζονται στην παραγωγή κλώνων έχουν υπάρξει για πολλά δασοπονικά είδη, το κυριότερο των οποίων είναι ο ευκάλυπτος. Σήµερα υπάρχουν στη. Ευρώπη εκτεταµένες φυτείες κλώνων ευκαλύπτου για παραγωγή χαρτοπολτού και βιοµάζας. Στην Ελλάδα έχουν γίνει πειράµατα κυρίως µε λεύκες και πλατάνια. Η χρήση υβριδίων στη βελτίωση δασικών ειδών Αν και η λέξη «υβρίδιο» έχει αναφερθεί στη µενδελική γενετική σαν ο απόγονος δύο γενετικά ανόµοιων οργανισµών. Αυτό σε φυσικούς πληθυσµούς περικλείει στην ουσία όλους τους δυνατούς απογόνους που προκύπτουν. Στην πράξη όµως και ιδιαίτερα στη βελτίωση, ο υβριδισµός είναι η ένωση δύο γαµετών που ανήκουν σε διαφορετικά είδη. Σε κάποιες περιπτώσεις θεωρούνται ως υβρίδια και απόγονοι φυτών που ανήκουν στο ίδιο είδος αλλά σε διαφορετική προέλευση. Έχει όµως αποδειχτεί ότι τέτοια υβρίδια δεν παίζουν σηµαντικό ρόλο στη βελτίωση. Αρκετά υβρίδια δασοπονικών ειδών χαρακτηρίζονται από ιδιαίτερα µεγάλη αύξηση και άλλα ενδιαφέροντα χαρακτηριστικά, όπως είναι η µεγάλη αντοχή σε ασθένειες. Υβρίδια των ειδών Larix, Pinus, Populus και Salix έχουν χρησιµοποιηθεί αρκετά σε δασικές εφαρµογής των εύκρατων κρατών. Οι περισσότερες αναφορές για τον πειραµατισµό µε υβρίδια έχει γίνει για τους ευκαλύπτους και τα πεύκα της Β. Αµερικής. Στην Ελλάδα έχουν υπάρξει έρευνες από το εργαστήριο ασικής Γενετικής του Α.Π.Θ. σε πλατάνους, πεύκα και άλλα είδη. Η εφαρµογή τους στην ελληνική δασική πράξη είναι περιορισµένη. Ο υβριδισµός αποκτά πρακτική σηµασία σε συνδυασµό µε το βλαστικό πολλαπλασιασµό (π.χ. λεύκη 214, που είναι υβρίδιο µεταξύ Populus nigra και Populus deltoides). Με τον τρόπο αυτό, µπορούµε να διατηρήσουµε και να αναπαράγουµε τους υπερέχοντες γενότυπους που προκύπτουν από τον υβριδισµό, χωρίς να χάσουµε τον «ιδανικό» συνδυασµό µέσα από τον ανασυνδυασµό του εγγενούς πολλαπλασιασµού. Είναι δεδοµένο ότι σε αρκετές περιπτώσεις, τα υβρίδια εµφανίζουν καλύτερη απόδοση από τους γονείς τους σε κάποια χαρακτηριστικά. Ο γενετικός µηχανισµός της υπεροχής αυτής δεν είναι ξεκαθαρισµένος. Σε κάποιες περιπτώσεις έχουµε έναν ιδανικό συνδυασµό χρήσιµων χαρακτηριστικών, µια σύνθεση δηλαδή των πλεονεκτηµάτων των δύο γονέων. Επίσης εικάζεται ότι τα υβρίδια έχουν γενικά αυξηµένη ετεροζυγωτία σε σχέση µε τους γονείς τους, 7

8 αφού συνδυάζονται συχνά αλληλόµορφα που δεν υπάρχουν µαζί σε φυσικούς πληθυσµούς. Πιθανόν η ετεροζυγωτία αυτή σε συγκεκριµένους γονιδιακούς τόπους να έχει µεγάλη επίδραση στην υπεροχή του υβριδίου σε οικονοµικά σηµαντικούς χαρακτήρες, εξαιτίας της υπερκυριαρχίας. Βελτίωση πολλαπλών πληθυσµών Ο τρόπος λειτουργίας των µεθόδων που εξετάσαµε παραπάνω είναι απλός: από έναν αρχικό πληθυσµό επιλέγονται ορισµένοι «υπερέχοντες» φαινότυποι / γενότυποι για να δηµιουργήσουν ένα βελτιωµένο πληθυσµό µικρότερου µεγέθους. Η προσέγγιση αυτή υιοθετήθηκε από τη δασοπονία από το γεωργικό τοµέα, που στόχευε στην παραγωγή «βελτιωµένων» ποικιλιών καλλιεργούµενων φυτών. Η διαδικασία που εφαρµόζεται είναι αναµενόµενο να προκαλέσει απώλεια γενετικής ποικιλότητας σε όλους τους γονιδιακούς τόπους λόγω γενετικής εκτροπής (µείωση πληθυσµού). Κατά τη δεκαετία του 1980, ο GENE NAMKOONG παρουσίασε τη µέθοδο βελτίωσης πολλαπλών πληθυσµών, που δεν είναι ιεραρχική, όπως η κλασική βελτίωση, αλλά στοχεύει στη διατήρηση και αξιοποίηση των γενετικά διαφοροποιηµένων υποσυνόλων των πληθυσµών, ή αλλιώς των υποπληθυσµών. Σκοπός δεν είναι πλέον η βελτίωση µέσα σε έναν πληθυσµό, που συνοδεύεται από απώλεια της γενετικής του ποικιλότητας ή η επιλογή λίγων µόνο γενότυπων, που αναµένουµε να έχουν υπερέχοντα φαινότυπο σε πολλά διαφορετικά περιβάλλοντα. Η βελτίωση έχει πλέον πολλαπλούς στόχους, δηλαδή η επιλογή κατευθύνεται προς διαφορετικά χαρακτηριστικά σε διαφορετικούς τόπους. Η προσαρµογή και η προσαρµοστικότητα σε διαφορετικές περιβαλλοντικές συνθήκες προωθούνται µέσα από τη διατήρηση ή την προώθηση µιας διαφοροποιηµένης πληθυσµιακής δοµής. Η προσέγγιση αυτή θυσιάζει τη µεγιστοποίηση της βελτιωτικής προόδου για ορισµένα χαρακτηριστικά µεγάλης οικονοµικής σηµασίας. Ένας σηµαντικός στόχος είναι η προσαρµογή διαφορετικών υποπληθυσµών σε διαφορετικές περιβαλλοντικές συνθήκες. Η προσαρµοστικότητα διατηρείται µέσα από τη διαφοροποιηµένη πληθυσµιακή δοµή που προκύπτει. Η µέθοδος αυτή είναι πολύ ευέλικτη και προσαρµόσιµη. Μπορεί κανείς να µεταβάλλει το πρόγραµµα βελτίωσης σε αλλαγές των οικονοµικών προτεραιοτήτων, αφού υπάρχουν πολλαπλοί στόχοι σε διαφορετικούς υποπληθυσµούς. Η βελτίωση πολλαπλών πληθυσµών είναι περισσότερο κατάλληλη για είδη που εισάγονται και θεωρούνται ικανά για φυτείες, αλλά δεν έχουν ακόµη προσαρµοστεί σε έναν τόπο (δεν έχουν εισαχθεί πολύ καιρό). Τα µεγαλύτερα πλεονεκτήµατα της µεθόδου αυτής είναι η ευελιξία τόσο από άποψη εξόδων, όσο και από την πλευρά της δυνατότητας αλλαγής προτεραιοτήτων κατά τη διάρκεια του προγράµµατος. Επιπλέον, τόσο η βελτίωση, όσο και η προστασία θεωρούνται εξίσου σηµαντικοί στόχοι σε συνυπάρχουν σε µία δραστηριότητα. Η εφαρµογή της µεθόδου αυτής έχει µικρή έκταση στην πράξη. Γενετικές επιπτώσεις της βελτίωσης Η τεχνητή επιλογή αλλάζει τις γενετικές δοµές των πληθυσµών µε πολλούς τρόπους. Η βελτιωτική πρόοδος µετράται συνήθως µε τη µεταβολή του µέσου όρου των φαινοτυπικών παρατηρήσεων σε οικονοµικά σηµαντικά χαρακτηριστικά. Στο σηµείο αυτό αξίζει να εξετάσουµε κι άλλες επιπτώσεις που φέρνει η βελτίωση στους πληθυσµούς. 8

9 Η τεχνητή επιλογή που γίνεται για τη βελτίωση δεν είναι πάντα συµβατή µε τη φυσική επιλογή, τόσο όσο αφορά τα χαρακτηριστικά που επιλέγονται, όσο και οι εκφράσεις των χαρακτηριστικών που προτιµούνται. Για το λόγο αυτό, η προσαρµογή ενός πληθυσµού σε ένα περιβάλλον ή η προσαρµοστικότητά του σε περιβαλλοντικές αλλαγές επηρεάζονται σε αρκετές περιπτώσεις αρνητικά από τη βελτίωση. Στην πράξη έχουν υπάρξει παραδείγµατα µεγάλων αποτυχιών βελτιωµένων πληθυσµών λόγω της µικρής γενετικής τους βάσης. Για παράδειγµα, η επιλογή για ταχεία αύξηση στην ερυθρελάτη στη Γερµανία, έχει προκαλέσει σε κάποιους πληθυσµούς µειωµένη αντοχή στις ανεµοθλασίες. Οι ιεραρχηµένες στρατηγικές βελτίωσης προκαλούν µειώσεις στο µέγεθος του πληθυσµού και αυξάνουν µε τον τρόπο αυτό τη δράση της γενετικής εκτροπής στη διαµόρφωση των γενετικών δοµών. Η γενετική εκτροπή επηρεάζει όλο το γένωµα, άρα και τα γονίδια που δίνουν προσαρµογή. Κύριες επιπτώσεις της γενετικής εκτροπής είναι η αύξηση του κινδύνου απώλειας της γενετικής ποικιλότητας και οι τυχαίες διακυµάνσεις των συχνοτήτων των αλληλόµορφων στους γονιδιακούς τόπους. Η ευρεία φύτευση των προϊόντων της βελτίωσης και των εισηγµένων προελεύσεων και ειδών (ξενικών) αποτελούν κίνδυνο για τους τοπικά προσαρµοσµένους πληθυσµούς, που µπορεί να περιέχουν σπάνια ή µοναδικά αλληλόµορφα και συνδυασµούς αλληλόµορφων σε µεγάλες ποσότητες. Έτσι, σηµαντικοί γενετικοί πόροι για τις µελλοντικές διαδικασίες προσαρµογής αλλά και προγράµµατα βελτίωσης χάνονται. Η απώλεια των τοπικών γενετικών δοµών µπορεί να συµβεί είτε κατευθείαν από την αντικατάσταση των πληθυσµών από φυτείες και αναδασώσεις, ή µέσα από τη ροή γονιδίων από τους µη αυτόχθονους πληθυσµούς στους αυτόχθονους που φύονται κοντά σε αυτούς. Οι κίνδυνοι που συνδέονται µε την απώλεια τοπικά προσαρµοσµένων ποικιλιών και τοπικών φυλών από αντικατάσταση µε λίγες ταχυαυξείς ποικιλίες έγιναν αρχικά φανεροί στα καλλιεργούµενα φυτά. Αυτός είναι και ένας από τους λόγους όπου ιδρύθηκαν και ιδρύονται τράπεζες γονιδίων για τα φυτά αυτά. Οι φυτείες που έχουµε στην Ελλάδα είναι λίγες και κυρίως εγκαθίστανται σε ήδη υπάρχοντα γεωργικά εδάφη. Συχνά όµως παρατηρείται το φαινόµενο να χρησιµοποιούνται ξενικά και βελτιωµένα φυτά και ποικιλίες φυτών σε αναδασώσεις µετά από πυρκαγιά για καλλωπιστικούς λόγους και µε σκοπό τη µείωση των κωνοφόρων που θεωρούνται «εύφλεκτα». Επίσης έχει παρατηρηθεί ροή γονιδίων από φυτεµένους κήπους σε φυσικούς πληθυσµούς, σε φυτά όπως είναι π.χ. το κυπαρίσσι στα πεδινά της Κρήτης και στα νησιά του Αιγαίου. Η ροή αυτή των γονιδίων αλλοίωσε το σχήµα της κώµης των δέντρων στους φυσικούς πληθυσµούς και πιθανόν την ανθεκτικότητά τους σε ένα συγκεκριµένο µύκητα. Η µειωµένη γενετική ποικιλότητα είναι αποτέλεσµα των περισσότερων προγραµµάτων βελτίωσης. Αυτό αυξάνει τον κίνδυνο από προσβολές εντόµων και άλλων παθογόνων, που µπορεί να πάρουν διαστάσεις επιδηµίας. Είναι χαρακτηριστικό ότι οι περισσότερες ασθένειες προσβάλλουν ευκολότερα τις αναδασώσεις και τις φυτείες παρά τους τοπικούς πληθυσµούς. Το ρίσκο από την ευρεία φύτευση των προϊόντων της βελτίωσης γίνεται ιδιαίτερα µεγάλο στην περίπτωση της δασοπονίας κλώνων. Είναι πιθανό, τα έντοµα και οι άλλοι παθογόνοι οργανισµοί να αναπτύσσουν µηχανισµούς για την καλύτερη εκµετάλλευση των οµοιόµορφων πηγών των θρεπτικών συστατικών που τους προσφέρονται σε ένα γενετικά οµοιόµορφο περιβάλλον. Η εξελικτική προσαρµογή των κλώνων σε οποιονδήποτε περιβαλλοντικό παράγοντα είναι πρακτικά αδύνατη, εκτός αν οι κλώνοι δώσουν απογόνους από 9

10 φυλετικό πολλαπλασιασµό µε φυσικό τρόπο, υπάρξει επαρκής αναγέννηση και η φυτεία αποτελείται από ένα σηµαντικό αριθµό κλώνων. Ο HATTEMER προτείνει τα παρακάτω µέτρα για την αντιµετώπιση των αρνητικών επιπτώσεων από την ευρεία χρήση κλώνων: Η χρήση µείξης διαφορετικών κλώνων, που να είναι γενετικά διαφοροποιηµένοι. Μείξη κλώνων και σπορόφυτων (από εγγενή πολλαπλασιασµό) στην ίδια έκταση Χρήση κλώνων σε ένα µικρό µόνο τµήµα ενός δασικού τµήµατος µιας περιοχής. Μικροί περίτροποι χρόνοι, ώστε να µην προλάβουν τα διάφορα παράσιτα να συνεξελιχθούν µε τους κλώνους. Φύλαξη πολλών γενότυπων σε µια τράπεζα κλώνων και συνεχής αλλαγή των κλώνων στην πράξη. Περιορισµός σε ένα ανώτατο όριο αντιγράφων ανά κλώνο. Εφαρµογές των βιοχηµικών και µοριακών δεικτών στη βελτίωση Η ανάπτυξη και αξιοποίηση των βιοχηµικών και µοριακών γονιδιακών δεικτών βελτίωσε σηµαντικά τη γνώση µας γύρω από τη λειτουργία των γενετικών συστηµάτων των δασικών ειδών και την κατανοµή της γενετικής τους ποικιλότητας. Αυτό είναι χρήσιµο, για παράδειγµα αναλύοντας το αναπαραγωγικό σύστηµα ενός είδους δέντρου πριν από τη βελτίωση. Επίσης, η γνώση της γεωγραφικής εξάπλωσης είναι χρήσιµη για το διαχωρισµό των προελεύσεων µεταξύ τους και τον εντοπισµό των κέντρων ποικιλότητας (diversity centers) ενός είδους, δηλαδή του µέρους εκείνου, από όπου το είδος εξαπλώθηκε στη σηµερινή του έκταση και όπου η ποικιλότητα είναι συνήθως υψηλότερη. Για κάποια είδη προέκυψαν αντιστοιχίες της γενετικής ποικιλότητας σε γονιδιακούς δείκτες µε αυτή σε φαινοτυπικά χαρακτηριστικά, σηµαντικά για τη βελτίωση. Αυτό όµως δεν συµβαίνει πάντα. Πολλοί επιστήµονες δεν βρήκαν καµία απολύτως αντιστοιχία. Το 1984, ο Lewontin απέδειξε µαθηµατικά ότι οι συγκρίσεις µεταξύ ποσοτικών και ποιοτικών χαρακτηριστικών είναι στατιστικά αδύνατες. Μπορούµε όµως να πούµε χονδρικά, ότι σε περιπτώσεις που ένας πληθυσµός έχει επηρεαστεί σηµαντικά από µη επιλεκτικούς εξελικτικούς παράγοντες (εκτροπή, ροή γονιδίων, αναπαραγωγικό σύστηµα), τότε οι µεταβολές που επέρχονται στο γένωµα αφορούν όλα τα γονίδια, και αυτά που ελέγχουν ποσοτικά χαρακτηριστικά. Αυτό είναι ιδιαίτερα σηµαντικό, αφού µπορούµε µέσα από τη γνώση της πρόσφατης εξελικτικής ιστορίας ενός πληθυσµού να αποφύγουµε σηµαντικά λάθη. Αν για παράδειγµα ένας πληθυσµός έχει διέλθει από γενετική στένωση και η ποικιλότητα στους ποιοτικούς γονιδιακούς δείκτες παρουσιάζεται µειωµένη, τότε σίγουρα και οι δυνατότητες βελτίωσης για κάποια φαινοτυπικά χαρακτηριστικά θα είναι δύσκολη λόγω έλλειψης ποικιλότητας. Άρα λοιπόν καταλήγουµε ότι τόσο για τη βελτίωση, όσο και για οποιαδήποτε άλλη δασοπονική δραστηριότητα, είναι χρήσιµη η γνώση των εξελικτικών παραγόντων που έχουν διαµορφώσει την ποικιλότητα. Αυτό µπορεί να µας αποκαλύψει και σενάρια του µέλλοντος όσο αφορά την τύχη των πληθυσµών και να µας οδηγήσει στα κατάλληλα µέτρα. Οι γονιδιακοί δείκτες έχουν στο σηµείο αυτό την πιο σηµαντική αποστολή τους. 10

11 Μια άλλη εφαρµογή που βρίσκουν οι γονιδιακοί δείκτες στη βελτίωση είναι η πιστοποίηση των προϊόντων της και ο έλεγχος των λειτουργιών των σχετικών προγραµµάτων. Μελέτες µε ισοένζυµα και RAPDs έχουν συχνά αποκαλύψει σφάλµατα στη σήµανση και τη διάταξη των φυτειών και έχουν προλάβει λάθη στην παραγωγή. Επίσης µπορεί κανείς µέσα από τους γονιδιακούς δείκτες να ταυτοποιήσει µια ποικιλία, έναν κλώνο ή κάποιο υβρίδιο για να µπορεί να το αναγνωρίσει ξανά όταν το συναντήσει. Επιπλέον, επειδή όλες οι βελτιωτικές διαδικασίες αφορούν την επιλογή µειωµένου αριθµού ατόµων από ένα ευρύ σύνολο, άρα στην ουσία µια δειγµατοληψία, µπορούµε µε τακτικές αναλύσεις να παρακολουθούµε τη µείωση της γενετικής ποικιλότητας και να προλαβαίνουµε τη διάθεση στην παραγωγή υπερβολικά οµοιόµορφου υλικού. Μια ακόµα σηµαντική λειτουργία των δεικτών είναι η αναγνώριση των καθαρών ειδών και υποειδών, σε περιπτώσεις που υπάρχει υβριδισµός και απειλείται η καθαρότητα ενός αυτοτελούς γενετικού συνόλου. Ορισµένοι τύποι υψηλά ποικίλων µοριακών δεικτών µπορούν να αναγνωριστούν σε µεγάλους αριθµούς. Αυτοί οι δείκτες χρησιµοποιούνται για την κατάστρωση γενετικών χαρτών και την αναγνώριση γονιδιακών τόπων µε απευθείας επίδραση σε φαινοτυπικά και οικονοµικά σηµαντικά χαρακτηριστικά (Τόποι ποσοτικών χαρακτηριστικών QTLs). Πιο κατάλληλοι δείκτες για τέτοιες έρευνες είναι οι δείκτες RFLPs, RAPDs, και AFLPs. Τα ισοένζυµα µπορούν να χρησιµοποιηθούν και αυτά θεωρητικά, αλλά δεν εµφανίζουν µεγάλο αριθµό πολυµορφικών γονιδιακών τόπων. Εικόνα 1: Χάρτης συνδέσεων και χωροθέτηση των QTLs σε έναν κλώνο του γένους Eucalyptus. Είναι αναγκαίο να κατασκευάζεται ένας γενετικός χάρτης, ή χάρτης συνδέσεων χρησιµοποιώντας ένα µεγάλο αριθµό γονιδιακό τόπο για την αναγνώριση των 11

12 QTLs. Η πιο κοινή στρατηγική που χρησιµοποιείται είναι η ανάλυση δεικτών DNA µε υψηλή ποικιλότητα σε µία ή λίγες πλήρεις οικογένειες. Αυτή η έρευνα βασίζεται στο γεγονός ότι γονίδια που βρίσκονται κοντά στο χρωµόσωµα, µεταδίδονται συνήθως µαζί µέσω των γαµετών στους απόγονους. Όσο πιο κοντά είναι αυτά, τόσο πιο συνδεδεµένα εµφανίζονται στους απογόνους. Τα γονίδια που βρίσκονται πάνω σε ένα χρωµόσωµα αποτελούν µια οµάδα σύνδεσης (linkage group). Η εµφάνιση συγκεκριµένων πολυγονιδιακών γενότυπων µας αποκαλύπτει τις οµάδες σύνδεσης σε πειράµατα µε πολλούς γονιδιακούς δείκτες σε πλήρεις οικογένειες. Ο αριθµός των οµάδων σύνδεσης προσεγγίζουν τον χρωµοσωµικό αριθµό (n) που έχει το φυτό που εξετάζουµε. Επιπλέον έρευνα µας επιτρέπει να ταιριάξουµε συγκεκριµένα χρωµοσώµατα στις οµάδες σύνδεσης. Τέλος, η θέση του κάθε γονιδιακού τόπου πάνω στα χρωµοσώµατα προσδιορίζεται από το διαχωρισµό των γαµετών και τα ποσοστά ανασυνδυασµού των, µε τον τρόπο που αναφέραµε παραπάνω. Το αποτέλεσµα είναι ένας γενετικός χάρτης που παρουσιάζει τη σχετική θέση των πολυµορφικών αυτών γονιδιακών τόπων στο γένωµα (βλ. εικόνα 1). Η ανάλυση τουλάχιστον 100 πολυµορφικών γονιδιακών τόπων, ιδιαίτερα αν αυτοί είναι ταξινοµηµένοι σε γενετικό χάρτη, είναι απαραίτητη για την αναγνώριση των QTLs. Ένας «κορεσµένος» χάρτης, δηλαδή αυτός που περιέχει πολλά πολυµορφικά γονίδια είναι ο πιο ιδανικός. Η ποικιλότητα σε φαινοτυπικά χαρακτηριστικά πρέπει να παρατηρηθεί στο ίδιο ακριβώς υλικό, δηλαδή µέσα στην ίδια οικογένεια. Σκοπός είναι να βρεθούν στατιστικά σηµαντικοί συσχετισµοί ανάµεσα στα πρότυπα της ποικιλότητας των φαινοτυπικών χαρακτηριστικών µε αυτά της ποικιλότητας των γονιδιακών δεικτών. Μια κοινή στρατηγική είναι η σύγκριση των γονιδιακών δεικτών ατόµων που έχουν µεγάλες και ευδιάκριτες διαφορές στις εκφράσεις κάποιων φαινότυπων (π.χ. κοντό ψηλό όσο αφορά το ύψος). Η υποτιθέµενη θέση ενός τόπου ποσοτικού χαρακτηριστικού QTL είναι κοντά στους δείκτες εκείνους που δείχνουν µία συσχέτιση ανάµεσα σε ένα συγκεκριµένο φαινότυπο και συγκεκριµένα αλληλόµορφα ή συνδυασµό αλληλόµορφων σε ένα γονιδιακό δείκτη. Με τον τρόπο αυτό µπορεί να καθοριστεί στο γενετικό χάρτη του γονιδιώµατος η κατά προσέγγιση θέση των γονιδίων που επηρεάζουν σηµαντικά χαρακτηριστικά, που ενδιαφέρουν τη βελτίωση. Είναι δυνατό, αλλά σχετικά απίθανο, να είναι κάποιος από τους γονιδιακούς δείκτες που εξετάζουµε µέρος της αλληλουχίας των νουκλεοτιδίων που απαρτίζουν το QTL. Πέρα από την τοποθέτηση ενός QTL στο χρωµοσωµικό χάρτη, δεν έχουµε καµία άλλη πληροφορία σχετικά µε τη λειτουργία του ή τον τρόπο κληρονόµησής του. Ο εντοπισµός των QTLs απαιτεί µεγάλη και δύσκολη εργαστηριακή εργασία. Η επένδυση αυτή γίνεται µόνο µε απώτερο σκοπό την προώθηση πρωτοποριακών µεθόδων βελτίωσης. Ο κύριος σκοπός της περιγραφής των QTLs είναι η λεγόµενη επιλογή µε δείκτες (marker-assisted selection). Η επιλογή δηλαδή δεν θα βασίζεται πλέον στη φαινοτυπική ποικιλότητα των οικονοµικά σηµαντικών χαρακτήρων, αλλά στη γενετική ποικιλότητα των γονιδιακών δεικτών που θα σχετίζονται µε τα χαρακτηριστικά που µας ενδιαφέρουν. Αυτοί οι δείκτες θα είναι πιο εύκολα και πιο έγκαιρα ορατοί από τα φαινοτυπικά χαρακτηριστικά. Γονιδιακοί χάρτες έχουν κατασκευαστεί για πολλά αγροτικά είδη και για κάποια από αυτά εφαρµόζεται η επιλογή µε δείκτες. Κάποια δασικά είδη, κυρίως κωνοφόρα της εύκρατης περιοχής έχουν αποκτήσει «κορεσµένους» γενετικούς χάρτες. Στη δασοπονία όµως, η επιλογή µε δείκτες αµφισβητείται έντονα για τους παρακάτω λόγους: 12

13 Η επίδραση µεµονωµένων γονιδίων πάνω στη συνολική φαινοτυπική έκφραση κάποιου χαρακτηριστικού είναι µικρή και δύσκολα εντοπίζεται µέσα από τις τεχνικές της χαρτογράφησης µε QTL. Η αναγνώριση των QTLs είναι πολύπλοκη όταν η ποικιλότητα των φαινότυπων που βλέπουµε οφείλεται σε µη αθροιστική δράση των γονιδίων. Τα αποτελέσµατα που αφορούν τις σχέσεις σύνδεσης µεταξύ γονιδιακών τόπων αφορούν σε µια συγκεκριµένη οικογένεια µετά από τεχνητή επικονίαση. εν µπορούν να µεταφερθούν όπως είναι σε άλλες οικογένειες ή πληθυσµούς. Στην πράξη όµως, η βελτίωση δασικών ειδών γίνεται µε βάση την επιλογή σε επίπεδο πληθυσµών και όχι λίγων οικογενειών. Έρευνες για QTLs έχουν γίνει και σε επίπεδο ετεροθαλών οικογενειών για τον ευκάλυπτο Eucalyptus grandis. 13