Wpływ działalności antropogenicznej na obecną strukturę genetyczną populacji drzew leśnych

Justyna Anna  Nowakowska

doi:10.21697/seb.2018.16.3.06

Opublikowane: 2018-09-30

Tom 16 Nr 3 (2018)

Wpływ działalności antropogenicznej na obecną strukturę genetyczną populacji drzew leśnych

Justyna Anna Nowakowska

Studia Ecologiae et Bioethicae

Dział: Artykuły naukowe

https://doi.org/10.21697/seb.2018.16.3.06

Abstrakt

Działalność człowieka od zawsze miała wpływ na skład gatunkowy i strukturę genetyczną gatunków tworzących ekosystem leśny. Wyniki badań DNA potwierdzają wpływ obecnej i przeszłej gospodarki leśnej na obecny poziom zmienności genetycznej populacji drzew leśnych. Analiza molekularna pozwala określić pokrewieństwo genetyczne gatunków drzew leśnych, umożliwia badanie przepływu genów między pokoleniami, oraz odzwierciedla historię polodowcowej migracji gatunków z refugiów południowej Europy do Polski. Dzięki markerom DNA można precyzyjnie odróżnić mieszańce gatunkowe np. modrzewia japońskiego i europejskiego. Porównanie profili DNA kradzionego drzewa z pniakiem pozostawionym w lesie, dostarcza mocnych dowodów w sprawach dotyczących nielegalnego handlu drewnem. Genetyczna transformacja genomu drzew pozwala uzyskać drewno o zmienionej strukturze lignin, oraz zwiększoną asymilację CO2 w liściach. Modyfikacje genetyczne zmierzają też w kierunku wzmocnionej odporności hodowanych gatunków drzew na patogeny grzybowe lub szkodniki owadzie oraz na środki ochrony roślin na plantacjach drzew szybkorosnących GMO.

Słowa kluczowe:

drzewa leśne, markery DNA, inżynieria genetyczna, gospodarka leśna

Pobierz pliki

pdf

Zasady cytowania

Nowakowska, J. A. . (2018). Wpływ działalności antropogenicznej na obecną strukturę genetyczną populacji drzew leśnych. Studia Ecologiae Et Bioethicae, 16(3), 63–71. https://doi.org/10.21697/seb.2018.16.3.06

Cited by / Share

Bibliografia

Almeida A. M., Silva A. B., Arau S. S., Cardoso L. A., Santos D. M., Torne J. M. Silva J. M., M. J. Paul, Fevereiro P. S., 2007, Responses to water withdrawal of tobacco plants genetically engineered with the AtTPS1 gene: a special reference to photosynthetic parameters, Euphytica, vol. 154, 113–126. DOI: https://doi.org/10.1007/s10681-006-9277-2
Google Scholar

Bennett M. D., Leitch I. J., Price H. J., Johnston J. S., 2003, Comparisons with Caenorhabditis (∼100 Mb) and Drosophila (∼175 Mb) using flow cytometry show genome size in Arabidopsis to be ∼157 Mb and thus ∼25% larger than the Arabidopsis genome initiative estimate of ∼125 Mb, Annals of Botany, vol. 91(5), 547-557. DOI: https://doi.org/10.1093/aob/mcg057
Google Scholar

Bradshaw, H. D., Ceulemans, R., Davis, J., Stettler, R., 2000, Emerging model systems in plant biology: poplar (Populus) as a model forest tree, Journal of Plant Growth Regulation, vol. 19(3), 306-313. DOI: https://doi.org/10.1007/s003440000030
Google Scholar

Bräutigam K., Vining K. J., Lafon-Placette C., Fossdal C. G., Mirouze M., Marcos J. G., Fluch S., Fraga M. F., Guevara M. Á., Abarca D., Johnsen O., Maury S., Strauss S. H., Campbell M. M., Rohde A., Díaz-Sala C., Cervera M. T., 2013, Epigenetic regulation of adaptive responses of forest tree species to the environment. Ecology and evolution, vol. 3(2), 399-415. DOI: https://doi.org/10.1002/ece3.461
Google Scholar

Campbell M. M., Brunner A. M., Jones H. M., Strauss S. H., 2003, Forestry’s fertile crescent: the application of biotechnology to forest trees, Plant Biotechnology Journal, vol. 1, 141-154. DOI: https://doi.org/10.1046/j.1467-7652.2003.00020.x
Google Scholar

Celiński K., Pawlaczyk E., Wojnicka-Półtorak A., Chudzińska E., Prus-Głowacki W., 2013, Cross-species amplification and characterization of microsatellite loci in Pinus mugo Turra, Biologia, vol. 68(4), 621-626. DOI: https://doi.org/10.2478/s11756-013-0189-z
Google Scholar

Chomicz E., Nowakowska J.A., Tereba A., 2015, Forest decline has not reduced genetic diversity of naturally regenerated Norway spruce from the Beskids, Poland, Silvae Genetica, vol. 64(5/6), 270-278. DOI: https://doi.org/10.1515/sg-2015-0025
Google Scholar

Chudzinska E., Pawlaczyk E. M., Celinski K., Diatta J., 2014, Response of Scots pine (Pinus sylvestris L.) to stress induced by different types of pollutants–testing the fluctuating asymmetry, Water and environment journal, vol. 28(4), 533-539. DOI: https://doi.org/10.1111/wej.12068
Google Scholar

Craft K. J., Owens J. D., Ashley A. V., 2007, Application of plant DNA markers in forensic botany: Genetic comparison of Quercus evidence leaves to crime scene trees using microsatellites, Forensic Science International, vol. 165, 64-70. DOI: https://doi.org/10.1016/j.forsciint.2006.03.002
Google Scholar

García-Gil M. R., Floran V., Östlund L., Gull B. A., 2015, Genetic diversity and inbreeding in natural and managed populations of Scots pine, Tree Genetics & Genomes, vol. 11(2), 28. DOI: https://doi.org/10.1007/s11295-015-0850-5
Google Scholar

Hu W. J., Harding S. A., Lung J., Popko J. L., Ralph J., Stokke D. D., Tsai C. J., Chiang V. L., 1999, Repression of lignin biosynthesis promotes cellulose accumulation and growth in transgenic trees, Nature Biotechnology, vol. 17, 808-812. DOI: https://doi.org/10.1038/11758
Google Scholar

Jagielska A., 2008, Zastosowanie markerów genetycznych w identyfikacji gatunkowej modrzewia europejskiego (Larix decidua Mill.) i japońskiego (Larix kaempferi Sorg.) oraz ich mieszańców, Leśne Prace Badawcze, vol. 69(1), 21-25.
Google Scholar

Jouanin L., Goujon T., de Nadai V., Martin M.-T., Mila I., Vallet C. Pollet B., Yoshinaga A., Chabbert B., Petit-Conil M., Lapierre C., 2000, Lignification in transgenic poplars with extremely reduced caffeic acid O-methyltransferase activity, Plant Physiology, vol. 123, 1363-1374. DOI: https://doi.org/10.1104/pp.123.4.1363
Google Scholar

Kellison R., 2007, Value-added products from forest biotechnology, Euphytica, vol. 154, 279-288. DOI: https://doi.org/10.1007/s10681-006-9186-4
Google Scholar

Kellison R. C., Balocchi C. E., Valenzuela S., Rodriguez J., 2007, Forest biotechnology: an extension of tree improvement, International Journal of Biotechnology, vol. 9, 448-459. DOI: https://doi.org/10.1504/IJBT.2007.014271
Google Scholar

Konecka A., Tereba A., Bieniek J., Nowakowska J. A., 2018, Porównanie zmienności genetycznej pokolenia matecznego i sztucznie wyhodowanego potomstwa sosny zwyczajnej na podstawie analiz DNA, Sylwan, vol. 162(1), 32-40.
Google Scholar

Naydenov K., Senneville S., Beaulieu J., Tremblay F., Bousquet J., 2007, Glacial variance in Eurasia: mitochondrial DNA evidence from Scots pine for a complex heritage involving genetically distinct refugia at mid-northern latitudes and in Asia Minor, BMC Evolutionary Biology, vol. 7(1), 233. DOI: https://doi.org/10.1186/1471-2148-7-233
Google Scholar

Nowakowska J., 2004, Zastosowanie roślin transgenicznych w leśnictwie – perspektywy i zagrożenia, Biotechnologia, vol. 3(66), 78-86.
Google Scholar

Nowakowska J. A., Borys M., Oszako T., 2013, Detection of Heterobasidion annosum (s. str.) and H. parviporum in infected Picea abies (L. Karst.) stumps based on DNA analysis, Problems of Forensic Sciences, vol. 93, 465-480.
Google Scholar

Nowakowska J. A., Pasternak T., 2014, Zastosowanie analiz DNA drewna w postępowaniu karnym, wyd. CILP, Warszawa.
Google Scholar

Nowicka A., Ukalska J., Simińska J., Szyp-Borowska I., 2013, Characterization and mapping of QTL used in breeding of Scots pine (Pinus sylvestris L.), Folia Forestalia Polonica Seria A-Forestry, vol. 55(4), 168-173. DOI: https://doi.org/10.2478/ffp-2013-0018
Google Scholar

Orlikowski L. B., Oszako T., Ptaszek M., 2011, Zagrożenie szkółek leśnych przez gatunki Phytophthora, Sylwan, vol. 155(5), 322-329.
Google Scholar

Petit R. J., Brewer S., Bordács S., Burg K., Cheddadi R., Coart E., Cottrell J., Csaikl U. M., van Dam B., Deans J. D., Espinel S., Fineschi S., Finkeldey R., Glaz I., Goicoechea P. G., Jensen J. S., König A. O., Lowe A. J., Madsen S. F., Mátyás G., Munro R. C., Popescu F., Slade D., Tabbener H., Taurchini D., de Vries S. G. M., Ziegenhagen B., Beaulieu J. L., Kremer A., 2002, Identification of refugia and post-glacial colonization routes of European white oaks based on chloroplast DNA and fossil pollen evidence, Forest Ecology Management, vol. 156, 49-74. DOI: https://doi.org/10.1016/S0378-1127(01)00634-X
Google Scholar

Polok K., Zwijacz-Kozica T., Zieliński R., 2016, Weryfikacja pochodzenia drzewiastych form kosodrzewiny na terenie Tatrzańskiego Parku Narodowego na podstawie polimorfizmu miejsc insercji transpozonów, Sylwan, vol. 160(7), 573-581.
Google Scholar

Sperisen C., Büchler U., Mátyás G., 1998, Genetic variation of mitochondrial DNA reveals subdivision of Norway spruce (Picea abies (L.) Karst.), in: Karp A., Isaac P. G., Ingram D. S. (eds.) “Molecular tools for screening biodiversity”, Springer, Dordrecht, 413-417. DOI: https://doi.org/10.1007/978-94-009-0019-6_74
Google Scholar

Sanford J. C., 1990, Biolistic plant transformation, Physiologia Plantarum, vol. 79(1), 206-209. DOI: https://doi.org/10.1034/j.1399-3054.1990.790131.x
Google Scholar

Stein A. J., Rodríguez-Cerezo E., 2010, Low-level presence of new GM crops: an issue on the rise for countries where they lack approval, AgBioForum, vol. 13(2), 173-182.
Google Scholar

Strauss S. H., Campbell M. M., Pryor S. N., Coventry P., Burley J., 2001, Plantation certification and genetic engineering: FSCs ban on research is counterproductive, Journal of Forestry, vol. 99(12), 4-7.
Google Scholar

Tereba A., Woodward S., Konecka A., Bieniek J., Nowakowska J. A., 2017, Analysis of the DNA profile of ash (Fraxinus excelsior L.) to provide evidence of illegal logging, Wood Science and Technology, vol. 51(6), 1377-1387. DOI: https://doi.org/10.1007/s00226-017-0942-5
Google Scholar

Wachowiak W., Prus-Głowacki W., 2008, Hybridisation processes in sympatric populations of pines Pinus sylvestris L., P. mugo Turra and P. uliginosa Neumann, Plant Systematics and Evolution, vol. 271(1-2), 29-40. DOI: https://doi.org/10.1007/s00606-007-0609-z
Google Scholar

Wójkiewicz B., Litkowiec M., Wachowiak W., 2016, Contrasting patterns of genetic variation in core and peripheral populations of highly outcrossing and wind pollinated forest tree species, AoB Plants, vol. 8. DOI: https://doi.org/10.1093/aobpla/plw054
Google Scholar

Vornam B., Kuchma O., Kuchma N., Arkhipov A., Finkeldey R., 2004, SSR markers as tools to reveal mutation events in Scots pine (Pinus sylvestris L.) from Chernobyl, European Journal of Forest Research, vol. 123(3), 245-248. DOI: https://doi.org/10.1007/s10342-004-0026-6
Google Scholar

Zimin A., Stevens K. A., Crepeau M. W., Holtz-Morris A., Koriabine M., Marçais G., Neale D. B., 2014, Sequencing and assembly of the 22-Gb loblolly pine genome, Genetics, vol. 196(3), 875-890. DOI: https://doi.org/10.1534/genetics.113.159715
Google Scholar

EU Forest Law Enforcement, Governance and Trade Action Plan (FLEGT), http://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/?uri=CELEX:52003DC0251, dostęp 28.05.2018.
Google Scholar

FAO. 2004, Preliminary review of biotechnology in forestry, including genetic modification. Forest Genetic Resources Working Paper FGR/59E. www.fao.org/docrep/008/ae574e/ae574e00.htm, dostęp 28.05.2018.
Google Scholar