Βελτίωση και Προστασία Δασογενετικών Πόρων. Στρατηγικές Βελτίωσης

Transcript

1 Βελτίωση και Προστασία Δασογενετικών Πόρων Στρατηγικές Βελτίωσης 5

2 Σύνοψη Στη βελτίωση προσπαθούμε να συμπεράνουμε την απόδοση των απογόνων βασιζόμενοι στο φαινότυπο και την απόδοση των γονέων Η μαζική επιλογή βασίζεται στον χαρακτηρισμό άριστων φαινοτύπων και στη συλλογή ετεροθαλών οικογενειών Ανάλογα με το αν εργαζόμαστε με ετεροθαλείς ή πλήρεις οικογένειες υπολογίζουμε τη γενική και την ειδική συνδυαστική ικανότητα αντίστοιχα Οι οικογένειες δοκιμάζονται σε πειράματα απογόνων Η δασοπονία κλώνων έχει ανερχόμενη εφαρμογή Στους κλώνους μεταφέρεται απ ευθείας ο γενότυπος στην πράξη επιφέροντας μεγαλύτερο γενετικό κέρδος, αλλά μειώνεται η ποικιλότητα. 24/03/16 2

3 Μέθοδοι βελτίωσης η τεχνητή επιλογή, η παραγωγή και δοκιμή υβριδίων, η εισαγωγή και δοκιμή ξενικών ειδών και οι μεταλλάξεις, που προκαλούμε με διάφορους τρόπους. Οι μεταλλάξεις δεν έχουν ευρεία εφαρμογή στη δασοπονία (ακόμα) Ανερχόμενη εφαρμογή των γενετικά τροποποιημένων οργανισμών (ΓΤΟ) στη βελτίωση δέντρων (π.χ. λεύκη) 24/03/16 3

4 Είδος ποικιλότητας Σε κάθε είδος με φυσικούς πληθυσμούς, υπάρχουν 4 επίπεδα ποικιλότητας: Γεωγραφική (μεταξύ πληθυσμών) αποτέλεσμα της προσαρμογής σε διαφορετικά περιβάλλοντα. Μέσα στη γεωγραφική περιοχή οφείλονται συχνά στη διαφοροποίηση του περιβάλλοντος. Μεταξύ δέντρων (εντός πληθυσμού) η πιο σημαντική κατηγορία- οφείλεται σε γενετικούς παράγοντες και στις διαφορές στο μικροπεριβάλλον διαρκεί μόνο για μια γενιά. Μέσα στο δέντρο 24/03/16 4

5 Τεχνητοί πληθυσμοί Η πιο σημαντική γενετική παράμετρος είναι η επιλογή του αναπαραγωγικού υλικού Καθορίζει την επιτυχία ή αποτυχία. Μπορεί να είναι φυτάρια (από φυτώρια ή από το δάσος), σπόροι και μοσχεύματα. Το αναπαραγωγικό υλικό πρέπει να είναι προσαρμοσμένο ή προσαρμόσιμο στις περιβαλλοντικές συνθήκες που κυριαρχούν στη θέση φύτευσης. Στόχος είναι η ίδρυση ενός επαρκούς αριθμού δέντρων που θα μπορέσουν να επιβιώσουν μέχρι το τέλος της ζωής τους ή τον περίτροπο χρόνο. 24/03/16 5

6 Ξενικά είδη Σημαντική παράμετρος των φυτειών. Διάφορα προβλήματα: μη καταγραφή των μετακινήσεων σπόρων στενή γενετική βάση ακατάλληλα είδη και προελεύσεις αντικατάσταση ντόπιων Τοπικές φυλές διαφοροποίηση από πληθυσμό προορισμού προσαρμογή εκτροπή 24/03/16 6

7 Αρχές εισαγωγής ειδών Η προέλευση και το πρόσφατο ιστορικό των συστάδων προέλευσης πρέπει να είναι γνωστά Να αποφεύγουμε συστάδες που έχουν διέλθει από γενετική στένωση. Η «καταλληλότητα» ενός ξενικού είδους για μια φυτεία δεν εκτιμάται αν δεν υπάρχει βεβαιότητα και πληροφορία για την προέλευση. Οι τοπικές φυλές δεν είναι πάντα οι κατάλληλες πηγές υλικού για μια νέα αναδάσωση ή δάσωση Μπορεί να έχει επέλθει μείωση γενετικής ποικιλότητας 24/03/16 7

8 Αρχές εισαγωγής ειδών Να εγκαθιστούμε πειράματα ξενικών ειδών πριν τη δημιουργία φυτειών και αναδασώσεων σε μεγάλη έκταση Είναι καλό να υπάρχουν και πειράματα προελεύσεων των επιλεγμένων ειδών προς εισαγωγή Τα προγράμματα βελτίωσης δεν πρέπει να βασίζονται σε διαθέσιμες πηγές σπόρων και άλλου υλικού, αν η προέλευσή τους είναι άγνωστη, ή οι πληθυσμοί έχουν μικρό μέγεθος 24/03/16 8

9 Σποροπαραγωγές συστάδες Φυσικοί πληθυσμοί ή και φυτείες υπερέχουν σε τεστ προελεύσεων (πολλά plus trees). H κληρονομικότητα και η διαφοροποίηση με άλλες συστάδες δεν είναι γνωστές δεν μπορούμε να υπολογίσουμε την αποτελεσματικότητα της επιλογής. Σημαντικά στοιχεία κατά την επιλογή μιας σποροπαραγωγού συστάδας Μέγεθος και πυκνότητα πληθυσμού Απομόνωση Προσβασιμότητα Δυνατότητα προστασίας. 24/03/16 9

10 Σποροπαραγωγές συστάδες Οι αραιώσεις είναι ο πιο σημαντικός δασοκομικός χειρισμός. Άτομα άλλων ειδών και «κακοί» φαινότυποι απομακρύνονται Προσοχή: όχι ισχυρή αρνητική επιλογή Η ροή γονιδίων είναι επιθυμητή αλλά με με μέτρο Έλλειψη ροής γονιδίων οδηγεί σε εκτροπή Μεγάλη ροή γονιδίων εμποδίζει την προσαρμογή και φέρνει «μη επιθυμητά» αλληλόμορφα στη συστάδα 24/03/16 10

11 Συστάδες προελεύσεων Παράλληλα με δοκιμές προελεύσεων δημιουργούμε μια τυχαία μείξη από απογόνους πολλών δέντρων σπορέων μιας προέλευσης, χωρίς κανένα στατιστικό σχεδιασμό Απομόνωση Προστασία των γενετικών πόρων μιας προέλευσης εκτός φυσικού τόπου «backup» Ώριμες συστάδες προελεύσεων μπορούν να χρησιμοποιηθούν σαν σποροπαραγωγές συστάδες Γενετική σύσταση παρόμοια με αρχική συστάδα 24/03/16 11

12 Πειράματα προελεύσεων Πρέπει να αποφεύγουμε τη συλλογή σπόρων από δοκιμές προελεύσεων η γύρη που συνέβαλε στη δημιουργία των σπόρων προέρχεται πιθανόν από πολλές άλλες (και πιθανόν ακατάλληλες) προελεύσεις. Πειράματα προελεύσεων μπορούν να μετεξελιχτούν σε σποροπαραγωγούς κήπους με την απομάκρυνση των ακατάλληλων προελεύσεων 24/03/16 12

13 Σποροπαραγωγοί κήποι σποροφύτων Ένα σύνολο φυτών που προέρχονται από φυλετικό πολλαπλασιασμό - σκοπός η παραγωγή σπόρων - συνήθως η εξέλιξη μιας πειραματικής φυτείας απογόνων από ελεύθερη επικονίαση (ετεροθαλών οικογενειών). Οι οικογένειες με κατώτερη απόδοση απομακρύνονται - απομακρύνονται οι κατώτεροι γενότυποι μέσα στις οικογένειες - σπόροι που παράγονται χρησιμοποιούνται κατευθείαν για αναδασώσεις (παραγωγικές). Είναι σκόπιμο να μην αφήνουμε πολύ λίγες οικογένειες - γονιμοποίηση μεταξύ συγγενών μείωση γενετικής βάσης. Πρέπει να υπάρχει αναπαραγωγική απομόνωση 24/03/16 13

14 Σποροπαραγωγοί κήποι κλώνων Μεγάλη ποσότητα σπόρων από λίγους επιλεγμένους γενότυπους Κλώνοι συμμετέχουν στον σποροπαραγωγό κήπο σε πολλά αντίγραφα Συνήθως με εμβολιασμό από «αρχείο κλώνων» Λέγεται και «τράπεζα κλώνων» Η επιλογή των κατάλληλων κλώνων γίνεται με βάση την υπεροχή που καταγράφεται σε φαινοτυπικά χαρακτηριστικά άριστων φαινοτύπων Δεν γνωρίζουμε τους απογόνους τους 24/03/16 14

15 Σποροπαραγωγοί κήποι κλώνων Η αναμενόμενη απόδοση της βελτίωσης αυξάνει όσο μειώνεται ο αριθμός των επιλεγμένων κλώνων Αυξάνει όμως η γενετική ομοιομορφία και προκύπτουν προβλήματα Απαιτούνται ως 100 κλώνοι με λιγότερα αντίτυπα ο καθένας (2-16). Ειδικός σχεδιασμός για την αποφυγή αυτογονιμοποίησης Απομόνωση Μεγάλες αποστάσεις φύτευσης Χειρισμοί 24/03/16 15

16 Σποροπαραγωγός κήπος σποροφύτων Σποροπαραγωγός κήπος κλώνων Πλεονεκτήματα: Συνδυάζει δοκιμή απογόνων και παραγωγή σπόρων Δύο κύκλοι επιλογής σε μια φυτεία Εφαρμόζεται και για είδη που δεν πολλαπλασιάζονται βλαστικά Δεν έχει δυσκολίες εγκατάστασης Πλατιά γενετική βάση Πλεονεκτήματα: Είναι γνωστοί οι γενότυποι των ατόμων σπορέων Γρήγορη ανθοφορία και παραγωγή σπόρων Ο κήπος εγκαθίσταται σε βολική θέση Μικρή πιθανότητα επικονίασης μεταξύ συγγενών Μειονεκτήματα: Πρέπει να εγκατασταθεί σε ευνοϊκό μέρος για το είδος Απαιτείται μεγάλη έκταση Μειονεκτήματα: Ένας μόνο κύκλος επιλογής Ο εμβολιασμός είναι πολλές φορές δύσκολος Ο γενότυπος των σπορέων είναι Η δοκιμή απογόνων γίνεται χωριστά άγνωστος Υπάρχει κίνδυνος περιορισμού της 24/03/16 Υπάρχει κίνδυνος επικονίασης γενετικής βάσης 16 μεταξύ συγγενών ατόμων

17 Μαζική παραγωγή υβριδίων Διασταύρωση δύο διαφορετικών ειδών οι υπερέχοντες χαρακτήρες αναμένονται στην F1 Στην F2 η υπεροχή χάνεται Η πιο απλή μέθοδος παραγωγής υβριδίων είναι η εγκατάσταση μεικτών φυτειών με διαφορετικά είδη και προελεύσεις Αβέβαια αποτελέσματα υβριδισμού Έλλειψη επιλογής ανάμεσα στα υβρίδια Παραγωγή υβριδίων με ελεγχόμενες διασταυρώσεις κόστος σε χρόνο και χρήμα Σποροπαραγωγοί κήποι κλώνων 24/03/16 17

18 Μαζική παραγωγή υβριδίων Ο πιο κοινός τρόπος μαζικής παραγωγής υβριδίων είναι ο βλαστικός πολλαπλασιασμός δημιουργούμε το υβρίδιο με τεχνητή διασταύρωση και κατόπιν διαδίδουμε το γενότυπο αυτό με κλώνους δεν χάνεται η υβριδική ρώμη που επιτεύχθηκε στην F1 γενιά, αφού δεν χρειάζεται να μεσολαβήσει άλλη διασταύρωση για τη μαζική παραγωγή 24/03/16 18

19 Τύποι πληθυσμών στη βελτίωση Πληθυσμοί βάσης - φυσικά δάση ή φυτείες. Τα επιλεγμένα δέντρα και οι απόγονοί τους σχηματίζουν βελτιωτικούς πληθυσμούς - π.χ. φυτείες απογόνων, δοκιμές κλώνων. Πληθυσμοί πολλαπλασιασμού - σποροπαραγωγές συστάδες και σποροπαραγωγοί κήποι. Τα προϊόντα των πληθυσμών πολλαπλασιασμού (φυτευτικό υλικό) χρησιμοποιούνται για την ίδρυση παραγωγικών πληθυσμών - κυρίως σε φυτείες ή αναδασώσεις που έχουν στόχο τη παραγωγή προϊόντων ξύλου. 24/03/16 19

20 Παραγωγικοί πληθυσμοί Επιλογή αναπαραγωγικού υλικού. Οι γενετικές δομές μπορεί να αλλάξουν λόγω της φυσικής επιλογής για βιωσιμότητα σημαντικό αν η φυτεμένη συστάδα πρόκειται να λειτουργήσει σαν σποροπαραγωγός, ή πρόκειται να αναγεννηθεί με φυσικό τρόπο. Η δυνατότητα προσαρμογής, εξαρτάται από τη γενετική ποικιλότητα και τον αριθμό των δέντρων καλύτερα μεγάλος αριθμός γενότυπων. Σπορά >> φύτευση Πυκνός φυτευτικός σύνδεσμος >> αραιός. Αν φυτευτεί μόνο ένας κλώνος (π.χ. λευκοκαλλιέργειες) δεν μπορεί να προκύψει καμία προσαρμοστική αλλαγή. Δασοκομικοί χειρισμοί. 24/03/16 20