ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΕΝΔΟΣΥΣΤΑΔΙΚΩΝ ΠΑΡΑΓΟΝΤΩΝ ΣΤΗ ΓΕΝΕΤΙΚΗ ΔΟΜΗ ΤΩΝ ΣΠΟΡΩΝ ΕΝΟΣ ΔΑΣΟΥΣ

1 ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΕΝΔΟΣΥΣΤΑΔΙΚΩΝ ΠΑΡΑΓΟΝΤΩΝ ΣΤΗ ΓΕΝΕΤΙΚΗ ΔΟΜΗ ΤΩΝ ΣΠΟΡΩΝ ΕΝΟΣ ΔΑΣΟΥΣ Αριστοτέλης Χ. Παπαγεωργίου (1), Κασιμιάδης Δημήτριος (1), Ludger Leinemann (2) (1) Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο Θράκης, Τμήμα Δασολογίας & Διαχείρισης Περιβάλλοντος & Φυσικών Πόρων, Πανταζίδου 193, 68200 Ορεστιάδα (apapage@fmenr.duth.gr) (2) Abteilung Forstgenetik, Georg-August Universität Göttingen, Büsgenweg 2, D-37077 Göttingen, Γερμανία (lleinem@gwdg.de) ΠΕΡΙΛΗΨΗ Η γενετική ποικιλότητα των δασικών ειδών είναι ιδιαίτερα σημαντική για την προσαρμογή των δασικών πληθυσμών στο ολοένα μεταβαλλόμενο περιβάλλον τους. Η μεταφορά της γενετικής ποικιλότητας από τη μία γενιά στην άλλη διασφαλίζει την προσαρμοστικότητα των δασικών πληθυσμών στο διηνεκές. Το σύνολο των σπόρων που παράγεται από έναν πληθυσμό δασικών φυτών έχει συγκεκριμένη γενετική δομή, που εξαρτάται από τη γενετική ποικιλότητα των δέντρων γονέων και από το αναπαραγωγικό σύστημα. Οι ως τώρα έρευνες του αναπαραγωγικού συστήματος των δασικών ειδών έχουν γίνει κυρίως θεωρώντας την απόσταση μεταξύ των δέντρων ως την πιο βασική παράμετρο επηρεασμού της ικανότητας σταυρογονιμοποίησης των δέντρων σε μια συστάδα. Στην παρούσα εργασία εξετάζονται δύο περιπτώσεις, όπου η απόσταση δρα διαφορετικά. Στο μεσογειακό κυπαρίσσι (Cupressus sempervirens) βρέθηκε μείωση της ικανότητας σταυρογονιμοποίησης σε αραιές συστάδες, σε σχέση με άλλες πιο πυκνές, ενώ αντίστροφα στον ίταμο (Taxus baccata) η μεγάλη απόσταση των δέντρων σπορέων από τα αρσενικά δέντρα συνέβαλε στην αύξηση της σταυρογονιμοποίησης. Η διαφορά αυτή ανάμεσα στις δύο περιπτώσεις οφείλεται σε άλλους ενδοσυσταδικούς παράγοντες, πλην της απόστασης, όπως είναι η μείξη των ειδών σε ένα δάσος και η ηλικία και το μέγεθος των δέντρων. Χρειάζεται λοιπόν να θεωρήσουμε ένα σύνολο παραγόντων, προκειμένου να περιγράψουμε τη δυνατότητα ενός πληθυσμού να μεταφέρει τη γενετική του ποικιλότητα στην επόμενη γενιά. Η πληροφορία αυτή είναι ιδιαίτερα σημαντική για την επιλογή δέντρων για συλλογή σπόρων, αλλά και των κατάλληλων δασοκομικών μέτρων σε διαχειριζόμενα δάση και δάση ιδιαίτερου οικολογικού ενδιαφέροντος. 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Η γενετική ποικιλότητα μεταβάλλεται στο χρόνο και στο χώρο, επηρεαζόμενη από τους εξελικτικούς παράγοντες. Σημαντική είναι η σύνδεση που παρέχει η γενετική ποικιλότητα από τη μία γενιά στην άλλη, αποτελώντας με τον τρόπο αυτό την εγγύηση για την εξελικτική συνέχεια ενός πληθυσμού (Παπαγεωργίου κ.α. 2004). Η γενετική σύσταση των σπόρων που πέφτουν στο έδαφος, ή συλλέγονται από τον άνθρωπο με στόχο την αναδάσωση, επηρεάζεται από τη ροή αρσενικών γαμετών από άλλους πληθυσμούς, από το αναπαραγωγικό σύστημα στο σύνολό του, τη φυσική επιλογή σε επίπεδο γαμετών, τις μεταλλάξεις και τα τυχαία γεγονότα. Όλοι αυτοί οι παράγοντες

2 αποτελούν ένα «γενετικό σύστημα» (Hattemer and Gillet 2000), του οποίου η λειτουργία εξασφαλίζει τη μεταφορά της γενετικής πληροφορίας στο μέλλον και την προσαρμογή ενός δασικού πληθυσμού στο περιβάλλον του. Η μελέτη του τρόπου μεταφοράς της γύρης από τον αρσενικό γονέα στα θηλυκά άνθη των αποδεκτών της έχει ιδιαίτερη σημασία για την κατανόηση του αναπαραγωγικού συστήματος των δασικών ειδών και έχει αποτελέσει αντικείμενο μεγάλου αριθμού δημοσιεύσεων. Συνήθως εκτιμάται η απόσταση που μπορεί να διανύσει η γύρη (π.χ. Dow and Ashley 1996, Streiff et al. 1999,), το ποσοστό των γαμετών που γονιμοποιεί ένα θηλυκό γονέα και προέρχεται από αυτογονιμοποίηση (π.χ. Brown and Allard 1970, Ritland and Jain 1981) καθώς και η μελέτη της πατρότητας των σπόρων (π.χ. Hamrick and Schnabel 1985, Devlin and Elstrand 1990, Smouse et al. 2001, Austerlitz and Smouse 2001). Στις περισσότερες από τις εργασίες αυτές, η απόσταση μεταξύ των δέντρων θεωρείται ως η πιο βασική παράμετρος επηρεασμού του αναπαραγωγικού συστήματος των δέντρων σε μια συστάδα. Διάφορα μαθηματικά μοντέλα και πρακτικές μετρήσεις θεωρούν ότι η γύρη των ανεμογαμών δέντρων είναι ικανή να διανύσει πολύ μεγάλες αποστάσεις, τόσο ανάμεσα σε πληθυσμούς, όσο και μέσα σε αυτούς (Koenig and Ashley 2003). Αυτό φαίνεται να ισχύει κυρίως για είδη κωνοφόρων (Ellstrand 1992), ενώ σύμφωνα με άλλα δεδομένα θεωρείται ότι τα ανεμογαμή δέντρα δεν μπορούν πρακτικά να απομονωθούν γεωγραφικά (Wheeler and Jech 1992). Έτσι φαίνεται ότι η αυξημένη αυτή ικανότητα διασποράς της γύρης πρέπει να είναι η πιο αποφασιστική παράμετρος δημιουργίας ομοιομορφίας μεταξύ των νεφών γύρης και ποικιλότητας μέσα σε αυτά. Πέρα όμως από την απόσταση μεταξύ των δέντρων, άλλες παράμετροι όπως η φαινολογία της άνθησης, η χρονική και χωρική ασυμμετρία μεταξύ αρσενικών και θηλυκών ανθέων και η διαφοροποίηση της παραγωγικότητας μεταξύ των δέντρων-σπορέων έχουν επίσης αναφερθεί ότι επηρεάζουν τη γενετική σύσταση των σπόρων στην επόμενη γενιά (Mitton 1992). Φαίνεται όμως ότι όλες αυτές οι παράμετροι έχουν όμως μειωμένο ρόλο σε σύγκριση με το ρόλο της διασποράς της γύρης. Σύμφωνα με πρόσφατα εμπειρικά και πειραματικά δεδομένα (Knapp et al. 2001, Sork et. Al. 2002) αλλά και θεωρητικά μοντέλα (Satake and Iwasa 2002), η επικρατούσα άποψη ότι η γύρη μπορεί να καλύπτει μεγάλες αποστάσεις φαίνεται να μην ισχύει. Έτσι σε πολλές περιπτώσεις το μεγαλύτερο ποσοστό της γύρης δεν φτάνει μακρύτερα από μερικές δεκάδες μέτρα από την πηγή της. Με τον τρόπο αυτό, οι υπόλοιποι παράγοντες που αναφέρθηκαν πιο πάνω αποκτούν πλέον μεγάλη σημασία και η δράση του δημιουργεί μεγάλη ανομοιογένεια τόσο στα νέφη γύρης των δέντρων, όσο και στους απογόνους που θα αποτελέσουν τους μελλοντικούς πληθυσμούς. Στην εργασία αυτή εξετάζεται η ποικιλότητα των νεφών γύρης και των απογόνων μεμονωμένων δέντρων μέσα σε πληθυσμούς των δέντρων Cupressus sempervirens και Taxus baccata, σχετικά με τη συσταδική δομή και το αναπαραγωγικό σύστημα. Σκοπός της εργασίας είναι να διαπιστωθεί ο ρόλος της απόστασης μεταξύ πηγής και αποδέκτη της γύρης στη γενετική σύσταση των απογόνων των δέντρων αυτών.

3 2. ΥΛΙΚΑ ΚΑΙ ΜΕΘΟΔΟΙ Το μεσογειακό, ή κοινό κυπαρίσσι (Cupressus sempervirens L.) εμφανίζεται στη χώρα μας τόσο σε φυσικές όσο και σε τεχνητές συστάδες. Πρόκειται για μόνοικο είδος που εμφανίζει σημαντική γενετική ποικιλότητα και διαφοροποίηση, ιδιαίτερα σε φυσικούς πληθυσμούς (Papageorgiou et al. 1994, Doulis et al. 1996, Papageorgiou et al. 1997, Ghosn et al. 2000). Έγινε συλλογή σπόρων από δέντρα-σπορείς σε δύο πληθυσμούς. Ο πληθυσμός «Αλεποχώρι» φύεται στο Ν. Αχαίας σε χαμηλό υψόμετρο, κάτω από ευνοϊκές εδαφοκλιματικές συνθήκες. Η συστάδα των κυπαρισσιών είναι αμιγής και πυκνή. Γενετικές έρευνες (Papageorgiou et al., 1994) έδειξαν ότι ο πληθυσμός αυτός έχει μικρή ποικιλότητα σε σχέση με άλλους ελληνικούς πληθυσμούς και προέρχεται πιθανότατα από μια ομάδα δέντρων με στενή γενετική βάση. Αντίθετα, ο δεύτερος πληθυσμός «Ρούβα», φύεται σε μεγάλο υψόμετρο στον Ψηλορείτη (Ν. Ηρακλείου), όπου η συστάδα είναι αραιή και οι εδαφοκλιματικές συνθήκες αντίξοες. Η μεγάλη γενετική ποικιλότητα και η διαφοροποίησή του σε σχέση με τους τεχνητούς πληθυσμούς είναι ένδειξη φυσικής προέλευσης. Από κάθε πληθυσμό επιλέχθηκαν 30 δέντρα, από τα οποία μαζεύτηκαν ώριμοι κώνοι. Από το σύνολο των δέντρων, τα 28 στον πληθυσμό «Αλεποχώρι» και τα 26 στον πληθυσμό «Ρούβα» έδωσαν εργαστηριακά αποτελέσματα. Για κάθε δέντρο εξετάστηκαν 10 σπόροι. Σε κάθε σπόρο έγινε διαχωρισμός και εξέταση δύο ιστών: του διπλοειδούς μεγαγαμετόφυτου για τη γενετική περιγραφή του θηλυκού γονέα (Papageorgiou, 1998) και του εμβρύου. Για τις γενετικές αναλύσεις χρησιμοποιήθηκαν έξι ενζυμικά συστήματα (PGI-B, PGM-A, NDH-A, GDH-A, LAP-A και MDH-C). Τα πλήρη ονόματα των συστημάτων αυτών και οι εργαστηριακές διαδικασίες του διαχωρισμού και χρωματισμού τους δίνονται από τους Bergmann (1974), Cheliak and Pitel (1984) και Wendel and Weeden (1989). Ο ίταμος (Taxus baccata) είναι δίοικο είδος με ευρεία εξάπλωση σε όλη την Ευρώπη, χωρίς όμως να εμφανίζει εκτεταμένους πληθυσμούς. Βρίσκεται κυρίως σε μείξη με άλλα δασοπονικά είδη. Η γενετική του ποικιλότητα έχει βρεθεί γενικά υψηλή (Lewandowski et al. 1992, Thoma 1992, Rajewski & Lange 1997, Rajewski et al. 2000). Για τη μελέτη του ίταμου επιλέχθηκε μία συστάδα στην περιοχή Reichensachsen στην επαρχία της Έσσης στη Γερμανία. Ο πληθυσμός που μελετήθηκε αποτελείται από 10 αρσενικά και 15 θηλυκά δέντρα διάσπαρτα σε πυκνή μείξη με την οξιά (Fagus sylvatica). Σε απόσταση 200 μέτρων από τη συστάδα αυτή δεν βρέθηκε άλλο άτομο ίταμου. Έγινε συλλογή οφθαλμών και από τα 25 άτομα. Από τα 10 θηλυκά δέντρα έγινε συλλογή σπόρων μόνο από τα επτά, λόγω έλλειψης πληροκαρπίας, με 40 σπόρους από κάθε δέντρο. Έγινε ηλεκτροφόρηση αμύλου για τους οφθαλμούς και από τους σπόρους για το απλοειδές μεγαγαμετόφυτο και το έμβρυο. Χρησιμοποιήθηκαν έξι ενζυμικά συστήματα (ADH-A, PGI-B, GOT-B, PGM-A, IDH-B, SKD-B), των οποίων οι λεπτομέρειες δίνονται από την πιο πάνω αναφερόμενη βιβλιογραφία. Από τα αποτελέσματα του εργαστηρίου υπολογίστηκαν οι συχνότητες γενοτύπων και αλληλομόρφων και για τα δύο είδη. Η ποικιλότητα εντός των συνόλων εκφράστηκε για κάθε γονιδιακό τόπο από τον αριθμό των αλληλομόρφων (n), το ποσοστό ετεροζυγωτών γενοτύπων (Η o ) και την αναμενόμενη ετεροζυγωτία κάτω από συνθήκες ισορροπίας (H e ). Η διαφοροποίηση μεταξύ συνόλων υπολογίστηκε μέσω της γενετικής απόστασης (d 0 ) (Gregorius 1974), της διαφοροποίησης ενός συνόλου από όλα τα άλλα (Dj) και της μέσης διαφοροποίησης των υποσυνόλων (δ) (Gregorius and Roberds 1986).

4 Για την εκτίμηση του ποσοστού σταυροεπικονίασης (μη αυτογονιμοποίησης) σε επίπεδο πληθυσμού χρησιμοποιήθηκε ο έμμεσος συντελεστής σταυρογονιμοποίησης (t ξ ), που βασίζεται στο «μεικτό αναπαραγωγικό μοντέλο» (mixed mating model) (Allard and Workman 1963, Brown and Allard 1970), στη μενδελική αρχή του διαχωρισμού και στη σύγκριση της ετεροζυγωτίας ανάμεσα σε δύο γενιές (Papageorgiou 1995). Για την ανάλυση πατρότητας χρησιμοποιήθηκε η αρχή του αποκλεισμού και η εξέταση της υπόθεσης της γονιμοποίησης από τη γύρη ενός μόνο δέντρου. 3. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ Πίνακας 1: Αναμενόμενη ετεροζυγωτία (He) και διαφοροποίηση (Dj) των νεφών γύρης και των οικογενειών σε δύο πληθυσμούς κυπαρισσιού. Αλεποχώρι Ρούβα He He Dj He He Dj νέφη γύρης οικογένειες οικογένειες νέφη γύρης οικογένειες οικογένειες Α1 0,053 0,030 0,142 Ρ1 0,184 0,339 0,152 Α2 0,123 0,213 0,090 Ρ2 0,334 0,372 0,216 Α3 0,220 0,197 0,135 Ρ3 0,444 0,491 0,305 Α4 0,163 0,138 0,101 Ρ6 0,307 0,272 0,235 Α5 0,082 0,155 0,102 Ρ7 0,282 0,253 0,179 Α6 0,189 0,190 0,104 Ρ8 0,396 0,375 0,162 Α7 0,069 0,118 0,136 Ρ9 0,346 0,274 0,136 Α9 0,225 0,203 0,066 Ρ10 0,303 0,340 0,176 Α10 0,233 0,217 0,077 Ρ11 0,229 0,217 0,185 Α11 0,202 0,281 0,163 Ρ12 0,365 0,307 0,160 Α12 0,128 0,246 0,070 Ρ13 0,377 0,405 0,205 Α13 0,127 0,263 0,122 Ρ14 0,297 0,220 0,158 Α15 0,185 0,153 0,110 Ρ15 0,305 0,283 0,133 Α16 0,160 0,142 0,061 Ρ16 0,377 0,351 0,182 Α17 0,236 0,258 0,196 Ρ17 0,317 0,349 0,185 Α18 0,192 0,176 0,061 Ρ18 0,318 0,398 0,268 Α19 0,234 0,178 0,083 Ρ19 0,281 0,313 0,193 Α20 0,267 0,197 0,039 Ρ20 0,418 0,316 0,188 Α22 0,240 0,208 0,098 Ρ21 0,268 0,199 0,168 Α23 0,190 0,178 0,105 Ρ22 0,357 0,308 0,157 Α24 0,216 0,179 0,130 Ρ23 0,349 0,347 0,209 Α25 0,290 0,239 0,094 Ρ24 0,253 0,252 0,194 Α26 0,230 0,164 0,121 Ρ25 0,301 0,343 0,186 Α27 0,201 0,140 0,084 Ρ26 0,322 0,259 0,179 Α28 0,233 0,142 0,076 Ρ28 0,377 0,254 0,145 Α29 0,223 0,121 0,082 Ρ30 0,189 0,197 0,161 Α30 0,243 0,219 0,156 Μέση τιμή 0,192 0,183 0,104 Μέση τιμή 0,319 0,309 0,185 Για το κυπαρίσσι, οι δύο πληθυσμοί που μελετήθηκαν διέφεραν πολύ μεταξύ τους ως προς όλες τις παραμέτρους (πίνακας 1). Τα νέφη γύρης και οι ετεροθαλείς οικογένειες εμφάνισαν μέτρια διαφοροποίηση μεταξύ τους, ενώ παρατηρήθηκαν και διαφορές στην ποικιλότητα εντός οικογενειών

5 και νεφών γύρης. Ο φυσικός πληθυσμός «Ρούβα» εμφανίζει τη μεγαλύτερη ετερογένεια, καθώς έχει και σημαντικά υψηλότερη ποικιλότητα εντός του ενήλικου πληθυσμού του. Ειδικά για τον πληθυσμό αυτόν οι οικογένειες Ρ30, Ρ21 και Ρ11 και τα αντίστοιχα νέφη γύρης έδωσαν πολύ χαμηλά μεγέθη ποικιλότητας. Τα δέντρα Ρ30, Ρ21 και Ρ11 βρίσκονται σχετικά απομονωμένα σε σχέση με τα άλλα δέντρα του πληθυσμού «Ρούβα», οπότε μπορεί α υποτεθεί ότι ο αριθμός των αρσενικών γονέων των οικογενειών τους πρέπει να είναι περιορισμένος. Τα ποσοστά σταυρογονιμοποίησης (t ξ ) που εμφανίζονται στο γράφημα 1 έδωσαν τιμές μεγαλύτερες από τη μονάδα (1) για όλες τις γονιδιακές θέσεις σε όλους τους πληθυσμούς. Αυτές οι τιμές δεν φαίνονται να έχουν νόημα, καθώς η παράμετρος t ξ θα έπρεπε να κυμαίνεται μεταξύ του 0 (απόλυτη αυτογονιμοποίηση) και του 1 (απόλυτη σταυρογονιμοποίηση). Οι τιμές που παρατηρήθηκαν πιθανόν να οφείλονται σε απόκλιση από την αναμενόμενη Μενδελική διάσπαση και σε μη εφαρμογή του μεικτού αναπαραγωγικού προτύπου, με πιο προφανή αιτία την ανομοιογένεια των νεφών της γύρης που γονιμοποίησαν τα δέντρα. Για τους λόγους αυτούς δεν είναι δυνατή η σύγκριση των εκτιμήσεων της σταυρογονιμοποίησης για το κυπαρίσσι με αυτές που αναφέρονται βιβλιογραφικά για άλλα είδη, αλλά μπορούν να συγκριθούν τα επίπεδα σταυρογονιμοποίησης των δύο πληθυσμών που μετρήθηκαν. Έτσι (γράφημα 1), σε όλες τις γονιδιακές θέσεις όπου η σύγκριση αυτή είναι δυνατή, ο πυκνός πληθυσμός «Αλεποχώρι» εμφανίζει υψηλότερες τιμές σταυρογονιμοποίησης από τον αραιό πληθυσμό «Ρούβα». Γράφημα 1: Ποσοστά σταυρογονιμοποίησης σε επίπεδο πληθυσμών κυπαρισσιού Στην περίπτωση του ίταμου, η διαφοροποίηση μεταξύ των οικογενειών και των νεφών γύρης των επτά θηλυκών δέντρων ήταν σε πολύ ψηλά επίπεδα, όπως και οι διαφορές στην ποικιλότητα μέσα στα νέφη γύρης (πίνακας 2). Ιδιαίτερα χαμηλή ποικιλότητα εμφάνισαν τα νέφη γύρης των δέντρων 4, 8 και 17. Σύμφωνα με το χάρτη της συστάδας, τα δέντρα αυτά βρίσκονται πολύ κοντά σε άλλα αρσενικά, ενώ αντίθετα αυτά που είναι πλέον απομονωμένα (10, 11, 12, 14) εμφανίζουν μεγαλύτερη ποικιλότητα.

Αρσενικοί γονείς 6 Πίνακας 2: Αναμενόμενη ετεροζυγωτία (He), μέσος αριθμός αλληλομόρφων (n) και διαφοροποίηση (Dj) των νεφών γύρης σε πληθυσμό ίταμου (*οι υπολογισμοί έγιναν χωρίς τον συνυπολογισμό των γονιδιακών τόπων ADH και SKD). Reichensachsen He n Dj 4 0,113 1,6 0,527 8 0,246 1,5 0,339 10 0,430 2,6 0,109 11 0,424 2,6 0,104 12 0,437* 1,8* 0,118* 14 0,430 2,6 0,112 17 0,229 2,0 0,362 Μέση τιμή 0,330 2,1 0,239 Σύμφωνα με τα δεδομένα και με τη μέθοδο του αποκλεισμού βρέθηκε ότι το 28% της γύρης που γονιμοποίησε τα θηλυκά δέντρα προέρχεται από αρσενικούς γονείς έξω από τη συστάδα που μελετήθηκε. Αυτό το ποσοστό είναι το ελάχιστο δυνατό, λαμβάνοντας υπόψη και την εισροή γύρης από «εξωτερικούς» γονείς με παρόμοια γενετική σύσταση με αυτή των γονέων που βρίσκονται εντός της συστάδας. Για τα θηλυκά δέντρα που εμφανίζουν χαμηλή ποικιλότητα στα νέφη γύρης που τα γονιμοποίησαν, πιθανολογείται η γονιμοποίησή τους από λίγα γειτονικά αρσενικά δέντρα, ή ακόμα και ένα μόνο. Αυτή η υπόθεση στηρίζεται στις γενετικές αποστάσεις που προκύπτουν ανάμεσα στα δέντρα αυτά και τα σύνολα των γαμετών που παράγονται από όλα τα αρσενικά δέντρα. Έτσι, οι γενετικές αποστάσεις (πίνακας 3) σχετίζονται με τις πραγματικές αποστάσεις στη συστάδα. Οι μικρότερες τιμές που εμφανίζονται για κάθε θηλυκό γονέα απέχουν σημαντικά από τις υπόλοιπες και δείχνουν τη γενετική ομοιότητα των νεφών γύρης με τη γύρη που παράγεται από συγκεκριμένα αρσενικά δέντρα. Πίνακας 3: Γενετικές αποστάσεις ανάμεσα σε συγκεκριμένους θηλυκούς γονείς και όλους τους αρσενικούς γονείς της συστάδας. Θηλυκοί γονείς 4 8 17 2 0,204 0,263 0,468 3 0,071 0,429 0,513 6 0,121 0,279 0,385 7 0,271 0,363 0,385 9 0,354 0,029 0,331 13 0,308 0,429 0,474 16 0,517 0,342 0,109 19 0,350 0,346 0,226 21 0,463 0,256 0,459 22 0,213 0,179 0,400

7 Από τον χάρτη της συστάδας διαπιστώνεται ότι τα αρσενικά δέντρα, των οποίων οι παραγόμενοι γαμέτες βρίσκονται γενετικά πιο κοντά στα νέφη γύρης των συγκεκριμένων θηλυκών δέντρων είναι και τα άμεσα γειτονικά τους. Άρα ενισχύεται σημαντικά η υπόθεση ότι για κάποια δέντρα που βρίσκονται σε πολύ κοντινή απόσταση με άλλα, η γονιμοποίηση γίνεται από έναν περιορισμένο αριθμό γειτονικών αρσενικών γονέων. 4. ΣΥΖΗΤΗΣΗ - ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Τα δεδομένα της μελέτης αυτής αφορούν δύο περιπτώσεις δασικών ειδών στα οποία η απόσταση μεταφοράς της γύρης φαίνεται να καθορίζει σημαντικά την ποικιλότητα μέσα στις παραγόμενες οικογένειες και τη διαφοροποίηση μεταξύ τους. Στο μεσογειακό κυπαρίσσι (Cupressus sempervirens) βρέθηκε μείωση της ικανότητας σταυρογονιμοποίησης σε αραιές συστάδες, σε σχέση με άλλες πιο πυκνές, ενώ αντίστροφα στον ίταμο (Taxus baccata) η μεγάλη απόσταση των δέντρων σπορέων από τα αρσενικά δέντρα συνέβαλε στην αύξηση των αρσενικών γονέων που συμμετέχουν στα ατομικά νέφη γύρης. Και στις δύο περιπτώσεις, το μεγαλύτερο ποσοστό της γύρης φαίνεται να μην μεταφέρεται σε μεγάλες αποστάσεις, όπως αναφέρεται σε πολλές μελέτες (Knapp et al. 2001, Sork et al. 2002, Satake and Iwasa 2002), αλλά να δημιουργεί έναν κύκλο έντονης επικονίασης διαμέτρου μερικών δεκάδων μέτρων, ανάλογα βέβαια και με τη μορφολογία της γύρης κάθε είδους. Παρά το γεγονός αυτό, πιθανόν να υπάρχει πάντα ένα μικρότερο ποσοστό γύρης που καλύπτει μεγάλες αποστάσεις και φαίνεται να είναι αρκετό για να ομογενοποιεί σε μεγάλο βαθμό τα νέφη γύρης πολλών δασικών ειδών και των οικογενειών που προκύπτουν (βλέπε Streiff et al. 1999, Dow and Ashley 1998, Sork et al. 1993, Schnabel and Hamrick 1990, Sork et al. 1999). Αυτό φαίνεται ιδιαίτερα στην περίπτωση του ίταμου, όπου τουλάχιστον το 28% από την γύρη που έφτασε και γονιμοποίησε τα δέντρα της εξεταζόμενης συστάδας μεταφέρθηκε σε απόσταση μεγαλύτερη των 200μ. πυκνού δάσους οξιάς. Άρα το θέμα της απόστασης μεταφοράς της γύρης στα δασικά δέντρα δεν είναι απόλυτα γνωστό και χρήζει παραπέρα έρευνας (Koenig and Ashley 2003), ιδιαίτερα με την αξιοποίηση νέων πολυποίκιλων μοριακών δεικτών και στατιστικών μεθόδων. Σημαντικό παραμένει το ερώτημα του ορίου μεταφοράς της γύρης για τη διαμόρφωση αρκετής ποικιλότητας στις οικογένειες των απογόνων που θα προκύψουν. Τα δεδομένα μας έδειξαν δύο αντικρουόμενες περιπτώσεις. Η απομόνωση κάποιων δέντρων στους πληθυσμούς του κυπαρισσιού συνετέλεσε στη μείωση των αρσενικών γονέων που το γονιμοποίησαν και στη μείωση της ποικιλότητας των παραγόμενων απογόνων, ενώ αντίστροφα στον ίταμο τα απομονωμένα άτομα έδωσαν απογόνους με μεγαλύτερη ποικιλότητα. Και στα δύο είδη, το μεγαλύτερο μέρος της γύρης μεταφέρεται σε κοντινή απόσταση, ενώ ένα μικρότερο μέρος της διασπείρεται μακρύτερα. Η διαφορά ανάμεσα στις δύο περιπτώσεις είναι η μείξη της συστάδας, η πυκνότητά της, το αναπαραγωγικό σύστημα και η πιο έντονη «ομαδοποίηση» των ατόμων στο χώρο και στο χρόνο. Έτσι φαίνεται ότι η απόσταση παίζει τον πιο καθοριστικό ρόλο στη διαμόρφωση της γενετικής ποικιλότητας της επόμενης γενιάς όταν οι υπόλοιποι ενδοσυσταδικοί παράγοντες δεν εμποδίζουν ή διαφοροποιούν την κίνησή

8 της. Όταν αντίθετα υπάρχουν εμπόδια που δεν αφήνουν τη γύρη να κινηθεί ομοιόμορφα στο χώρο και το χρόνο, τότε η σημασία της απόστασης μετριάζεται και άλλοι παράγοντες γίνονται πιο σημαντικοί. Συμπερασματικά πρέπει να συνεκτιμηθεί ένα σύνολο παραγόντων, προκειμένου να περιγραφεί η δυνατότητα ενός πληθυσμού να μεταφέρει τη γενετική του ποικιλότητα στην επόμενη γενιά. Οι παράγοντες αυτοί αφορούν τη χωρική κατανομή των ατόμων του πληθυσμού, την πυκνότητά του, το αναπαραγωγικό σύστημα, την ύπαρξη ή απουσία φυλετικής ασυμμετρίας στο χρόνο και στο χώρο, την τοπογραφία της συστάδας και τη μείξη με άλλα δασοπονικά είδη. Η πληροφορία αυτή είναι ιδιαίτερα σημαντική για την επιλογή δέντρων για συλλογή σπόρων, αλλά και για τη λήψη των κατάλληλων δασοκομικών μέτρων σε διαχειριζόμενα δάση, σποροπαραγωγές συστάδες και δάση ιδιαίτερου οικολογικού ενδιαφέροντος. Περισσότερες εξειδικευμένες έρευνες για τη μελέτη συγκεκριμένων διακυμάνσεων της αναπαραγωγικής διαδικασίας των δασικών δέντρων στο χώρο και στο χρόνο είναι απαραίτητες, τόσο όσο αφορά σε φυσικούς όσο και σε ανθρωπογενείς παράγοντες. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Allard, R.W., and Workman, P.L., 1963. Population studies in predominantly self-pollinated species. IV. Seasonal fluctuations in estimated values of genetic parameters in lima been populations. Evol. 17, 470-480. Austerlitz, F., and Smouse, P.E., 2001. Two-generation analysis of pollen flow across a landscape. II. Relation between fft, pollen dispersal, and inter-female distance. Genetics 157, 851 857. Bergmann, F., 1974. The genetics of some isoenzyme systems in spruce endosperm (Picea abies). Genetica 6, 353-360. Brown, A.H.D., and Allard, R.W., 1970. Estimation of the mating system in open-pollinated maize populations using isozyme polymorphisms. Genetics 66, 133-145. Cheliak, W.M., and Pitel, J.A., 1984. Techniques for Starch Gel Electrophoresis of Enzymes from Forest Tree Species. Information Reportt PI-X-42. Chalk River, Ontario. Petawawa National Forestry Institute, Canadian Forestry Service. Devlin, B., and Ellstrand, N.C., 1990. The development and application of a refined method for estimating gene flow from angiosperm paternity analysis. Evolution 44, 248-259. Doulis, A., Panetsos, K., Hajaje, H., and Gagari, P., 1996. Germination and seedling photosynthetic drought responses of chemotaxonomically distinct Cupressus sempervirens provenances from Crete, Greece. In: Radoglou, K., (ed.). Extended Abstracts Collection of the International Workshop of Resource Utilization from Cell to Canopy. Eurosilva, Thessaloniki, Greece, p. 139-44. Dow, B.D., and Ashley, M.V., 1996. Microsatellite analysis of seed dispersal and parentage of saplings in bur oak, Quercus macrocarpa. Molecular Ecology 5, 615 627. Dow, B.D., and Ashley, M.V., 1998. High levels of gene flow in bur oak revealed by paternity analysis using microsatellites. Journal of Heredity 89, 62 70. Ellstrand, N.C., 1992. Gene flow among seed plant populations. New Forests 6, 241-256. Ghosn, D.R., Aravanopoulos, F.A., and Doulis, A.G., 2000. An investigation of provenance molecular variation in Cupressus sempervirens L., based on individual and bulk DNA analysis. In: Gozukirmizi, N., (ed). Proc. 2nd Balkan Botanical Congress, Instanbul, Turkey, May 14-18, 2000. Marmara Univ. Publ. Vol. 2, Instanbul, Turkey, p. 259-266. Gregorius, H.R., 1974. Genetischer Abstand zwischen Populationen I. Zur Konzeption der genetischen Abstandsmessung. Silv. Genet. 23, 22-27. Gregorius H.R., and Roberds, J.H., 1986. Measurement of genetical differentiation among subpopulations. Theor. Appl. Genet. 71, 413-422. Hamrick, J.L., and Schnabel, A., 1985. Understanding the genetic structure of plant populations: Some old problems and a new approach. P. 50-70 in: Gregorius, H.-R. (ed.): Population Genetics in Forestry. Berlin, Heidelberg, New York, and Tokyo: Springer.

Hattemer, H.H., and Gillet, E.M., 2000. Genetic Implications in Forestry, Lectures Notes, Institute of Forest Genetics and Forest Tree Breeding, School of Forestry and Forest Ecology, University of Göttingen, Germany. Knapp, E.E., Goedde, M.A., and Rice, K.J., 2001. Pollen-limited reproduction in blue oak: implications for wind pollination in fragmented populations. Oecologia 128, 48 55. Koenig, W.D., and Ashley, M.V., 2003. Is pollen limited? The answer is blowing in the wind. Trends in Ecology and Evolution 18, 157-159. Lewandowski, A., Burczyk, J., and Mejnartowicz, L., 1992. Inheritance and linkage in some allozymes in Taxus baccata L. Silv. Genet., 41, 342-347. Mitton, J.B., 1992. The dynamic mating systems of conifers. New Forests, 6, 197-216. Papageorgiou, A.C., 1995. Genetische Untersuchungen zur Züchtung und Generhaltung bei der Mittelmeerzypresse (Cupressus sempervirens L.) in Griechenland. Göttingen Research Notes in Forest Genetics 18, 1-191. Papageorgiou, A.C., 1997. Factors defining heterozygosity in natural plant populations. Proceedings of the 1st Biological Congress of Balkan Countries, Thessaloniki, p. 316-317. Papageorgiou, A.C., 1998. Diploid sporophytic tissue in the seed of Cupressus sempervirens L. Heredity 81, 586-590. Παπαγεωργίου, Α.Χ., Κασιμιάδης, Δ., Αραμπατζής, Γ., και Ταμπάκης, Σ., 2004. Γενετική ποικιλότητα, βιοποικιλότητα και διαχείριση δασικών οικοσυστημάτων. Πρακτικά 1ου Πανελλήνιου Περιβαλλοντικού Συνεδρίου, 7-9 Μαίου, Ορεστιάδα, Γεωτεχνικό Επιμελητήριο Ελλάδας, Θεσσαλονίκη (υπό έκδοση). Papageorgiou, A.C., Panetsos, K.P., and Hattemer, H.H., 1994. Genetic differentiation of natural Mediterranean cypress (Cupressus sempervirens L.) populations in Greece. Forest Genetics 1, 1-12. Rajewski, M., and Lange, S., 1997. Genetische Strukturen in verschiedenen ontogenetischen Stadien der Eibe (Taxus baccata L.). Forstwiss. Diplomarb. Univ. Göttingen. Rajewski, M, Lange, S., and Hattemer, H.H., 2000. Reproduktion bei der Generhaltung seltener Baumarten Das Beispiel der Eibe (Taxus baccata L.). For. Snow Landsc. Res. 75, 251-266. Ritland, K., and Jain, S., 1981. A model for the estimation of outcrossing rate and gene frequencies using n independent loci. Heredity 47, 35-52. Satake, A., and Iwasa, Y., 2002. Spatially limited pollen exchange and a long-range synchronization of trees. Ecology 83, 993 1005. Schnabel, A. and Hamrick, J.L., 1990. Comparative analysis of population genetic structure in Quercus macrocarpa and Q. gambelii (Fagaceae). Syst. Bot. 15, 1. Smouse, P. E., Dyer, R. J., Westfall, R. D., and Sork, V. L. 2001. Two-generation analysis of pollen flow across a landscape. I. Male gamete heterogeneity among females. Evolution 55, 260 271. Sork, V.L., Huang, S., and Wiener, E., 1993. Macrogeographic and fine scale genetic structure in a North American oak species, Quercus rubra L. Annales des Sciences Forestieres, 50 (Suppl.) 1, 261-270. Sork, V.L., Nason, J., Campbell, D.R., and Fernandez, J.F., 1999. Landscape approaches to historical and contemporary gene flow in plants. Trends. Ecol. Evol. 14, 219 224. Sork, V.L., Davis, F.W., Smouse, P.E., Apsit, V.J., Dyer, R.J., Fernandez, J.M, and Kuhn, B., 2002. Pollen movement in declining populations of California valley oak, Quercus lobata: where have all the fathers gone? Mol. Ecol. 11, 1657 1668. Streiff, R., Ducousso, A., Lexer, C., Steinkellner, H., Glössl, J., and Kremer, A., 1999. Pollen dispersal inferred from paternity analysis in a mixed oak stand of Quercus robur L. and Q. petraea (Matt.) Liebl. Molecular Ecology, 8, 831 841. Thoma, S., 1992. Genetische Variation an Enzymgenloci in Reliktbeständen der Eibe (Taxus baccata L.) Forstwiss. Diplomarb. Univ. Göttingen. Wendel, J.F., and Weeden, N.F., 1989. Visualization and interpretation of plant isozymes. In: Soltis, D.E. and Soltis P.S. (eds.): Isozymes in Plant Biology. Chapman and Hall, London, p. 5-45. Wheeler, N.C., and Jech, K.S., 1992. The use of electrophoretic markers in seed orchard research. New Forests, 6, 311-329. 9