Diversitatea genetică în plantaje clonale de primă generație de brad (Abies alba Mill.) din România
DOI:
https://doi.org/10.4316/bf.2023.010Cuvinte cheie:
microsateliți nucleari (nSSR), markeri EST-SSR, structură genetică, diversitate genetică, reproducereRezumat
Bradul (Abies alba Mill.) este cea mai productivă specie de conifere din România și reprezintă aproximativ 5% din pădurile sale. În ultimele secole, pădurile de brad din Carpații României au fost exploatate intens, ceea ce a dus la o reducere substanțială a suprafeței, de la 10-15% în secolul al XIX-lea la proporția prezentă. Deși regenerarea naturală a bradului este predominantă, regenerarea artificială este folosită în special pentru creșterea stabilității, în arborete de amestec (de ex. cu molid). Datorită fructificației bune a plantajelor de brad și a calității ridicate a semințelor, materialul forestier de reproducere utilizat în prezent în lucrările de reîmpădurire provine și din plantaje. În acest studiu, am analizat cinci plantaje de brad de diferite dimensiuni și compoziții clonale situate în cele mai importante regiuni de proveniență ale României. S-au folosit microsateliți nucleari (nSSR) și markeri EST-SSR pentru a caracteriza clonele individuale și pentru a evalua structura genetică și diversitatea genetică. 185 de clone au fost genotipate cu succes și a fost verificată prezența genotipurilor străine. Rezultatele au arătat o pierdere a alelelor odată cu scăderea numărului de clone în plantaje și o valoare crescută a diversității genetice atunci când numărul de clone este comparabil, chiar dacă originea este diferită. Analiza bayesiană a indicat că modelul de grupare este în conformitate cu originea clonelor. Informațiile genetice obținute pot contribui la înființarea noilor plantaje de brad de generație avansată și la o gestionare îmbunătățită a plantajelor.
Descărcări
Vizualizări
Referințe
Ciocirlan E., Sofletea N., Mihai G., Teodosiu M., Curtu A. L., 2021. Comparative analysis of genetic diversity in Norway spruce (Picea abies) clonal seed orchards and seed stands. Notulae Botanicae Horti Agrobotanici Cluj-Napoca, 49(4): 12575-12575. https://doi.org/10.15835/nbha49412575
Cengel B., Tayanç Y., Kandemir G., Velioglu E., Alan M., Kaya Z., 2012. Magnitude and efficiency of genetic diversity captured from seed stands of Pinus nigra (Arnold) subsp. pallasiana in established seed orchards and plantations. New Forests 43: 303-317. https://doi.org/10.1007/s11056-011-9282-8
Cremer E., Liepelt S., Sebastiani F., Buonamici A., Michalczyk I.M., Ziegenhagen B., Vendramin G.G., 2006. Identification and characterization of nuclear microsatellite loci in Abies Alba Mill. Molecular Ecology Notes 6 (2): 374–76. https://doi.org/10.1111/j.1471-8286.2005.01238.x.
Chaloupková K., Stejskal J., El-Kassaby Y. A., Frampton J., Lstibůrek M., 2019. Current advances in seed orchard layouts: two case studies in conifers. Forests 10(2): 93. https://doi.org/10.3390/f10020093
Chaisurisri K., El-Kassaby Y. A., 1994. Genetic diversity in a seed production population vs. natural populations of Sitka spruce. Biodiversity & Conservation 3: 512-523. https://doi.org/10.1007/BF00115157
Earl D. A., von Holdt B. M., 2012. STRUCTURE HARVESTER: a website and program for visualizing STRUCTURE output and implementing the Evanno method, 2011. Saatavilla: http://taylor0. biology. ucla. edu/struct_harvest.
Edmands S., 2007. Between a rock and a hard place: evaluating the relative risks of inbreeding and outbreeding for conservation and management. Molecular Ecology 16(3): 463-475. https://doi.org/10.1111/j.1365-294X.2006.03148.x
Evanno G., Regnaut S., Goudet J., 2005. Detecting the number of clusters of individuals using the software STRUCTURE: a simulation study. Molecular Ecology 14(8): 2611-2620. https://doi.org/10.1111/j.1365-294X.2005.02553.x.
Funda, T. El-Kassaby, Y.A., 2012. Parental reproductive investment and success in conifer seed orchards. În: Seed Orchards and Breeding Theory Conference (pp. 21-25).
Gömöry D., Bruchanik R., Longauer R., 2003. Fertility variation and flowering asynchrony in Pinus sylvestris: consequences for the genetic structure of progeny in seed orchards. Forest Ecology and Management 174(1-3): 117-126. https://doi.org/10.1016/S0378-1127(02)00031-2.
Godt M.J.W., Hamrick J.L., Burke M.A., Williams J.H., 2001. Comparisons of genetic diversity in white spruce (Picea glauca) and jack pine (Pinus banksiana) seed orchards with natural populations. Canadian Journal of Forest Research 31 (6): 943-949. https://doi.org/10.1139/x01-024.
IFN, 2018. http://roifn.ro/site/ifn-ciclul-ii (Accesat 15 noiembrie 2023)
Kaya N., Isik K., Adams W. T., 2006. Mating system and pollen contamination in a Pinus brutia seed orchard. New Forests 31: 409-416. https://doi.org/10.1007/s11056-005-0876-x
Kaya N., Isik K., 2010. Genetic identification of clones and the genetic structure of seed crops in a Pinus brutia seed orchard. Turkish Journal of Agriculture and Forestry 34(2): 127-134. https://doi.org/10.3906/tar-0904-11
Hansen O.K., Vendramin G.G., Sebastiani F., Edwards K.J., 2005. Development of microsatellite markers in Abies Nordmanniana (Stev.) Spach and cross-species amplification in the Abies genus.” Molecular Ecology Notes 5 (4): 784–87. https://doi.org/10.1111/j.1471-8286.2005.01062.x.
Ilinov A. A., Raevsky B. V., 2017. Comparative evaluation of the genetic diversity of natural populations and clonal seed orchards of Pinus sylvestris L. and Picea× fennica (Regel) Kom. in Karelia. Russian Journal of Genetics: Applied Research 7: 607-616. https://doi.org/10.1134/S2079059717060065
Ivetic V., Devetaković J., Nonic M., Stanković D., Šijačić-Nikolić M., 2016. Genetic diversity and forest reproductive material-from seed source selection to planting. iForest-Biogeosciences and Forestry 9: 801-812. https://doi.org/10.3832/ifor1577-009
Johansen‐Morris A. D., Latta R. G., 2006. Fitness consequences of hybridization between ecotypes of Avena barbata: hybrid breakdown, hybrid vigor, and transgressive segregation. Evolution 60(8): 1585-1595. https://doi.org/10.1111/j.0014-3820.2006.tb00503.x
Hansen O.K., Kjær E.D., 2006. Paternity analysis with microsatellites in a Danish Abies nordmanniana clonal seed orchard reveals dysfunctions. Can. J. Forest Res.-Revue Canadienne De Recherche Forestiere 36: 1054–1058. https://doi.org/10.1139/x05-299
Kalinowski, Steven T, Mark L Taper, and Tristan C Marshall. 2007. “Revising How the Computer Program CERVUS Accommodates Genotyping Error Increases Success in Paternity Assignment.” Molecular Ecology 16 (5): 1099–1106. https://doi.org/10.1111/j.1365-294X.2007.03089.x.
Li N., Yang Y., Xu F., Chen X., Wei R., Li Z., WenP., Zhang, W.,2022. Genetic diversity and population structure analysis of Castanopsis hystrix and construction of a core collection using phenotypic traits and molecular markers. Genes, 13(12), 2383. https://doi.org/10.3390/genes13122383.
Lv J., Li C., Zhou C., Chen J., Li F., Weng Q., Li M., Gan, S.,2020. Genetic diversity analysis of a breeding population of Eucalyptus cloeziana F. Muell.(Myrtaceae) and extraction of a core germplasm collection using microsatellite markers. Industrial Crops and Products, 145, 112157. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2020.112157
Lindgren, D., Prescher, F., 2005. Optimal clone number for seed orchards with tested clones. Silvae Genetica 54, 80–92.
Mihai G., 2007. O generaţie avansată de plantaje pentru brad. Analele ICAS 50: 45–55.
Mihai G., Mirancea I., Duta C., 2014. Variation of the quantitative traits in a progeny test of Abies alba (Mill.) at the nursery stage. Silvae Genetica 63(6):275-284. https://doi.org/10.1515/sg-2014-0035.
Muona O., Harju A., 1989. Effective population sizes, genetic variability, and mating system in natural stands and seed orchards of Pinus sylvestris. Silvae Genetica 38(5): 221-228.
Pârnuţă Gh., Stuparu E., Budeanu M., Scărlătescu V., Marica F.M., Lalu I., Curtu A.L., 2011. Catalogul Naţional Al Resurselor Genetice Forestiere [National Catalogue of Forest Genetic Resources]. Editura Silvică, Bucureşti
Peakall R., Smouse P.E., 2006. GENALEX 6: Genetic Analysis in Excel. Population genetic software for teaching and research.” Molecular Ecology Notes 6 (1): 288–95. https://doi.org/10.1111/j.1471-8286.2005.01155.x.
Postolache D., Leonarduzzi C., Piotti A., Spanu I., Roig A., Fady B., Roschanski A., Liepelt S., Vendramin G.G., 2014. Transcriptome versus genomic microsatellite markers: highly informative multiplexes for genotyping Abies Alba Mill. and congeneric species.” Plant Mol. Biol. Rep 3: 750–60. https://doi.org/10.1007/s11105-013-0688-7.
Pritchard J.K., Stephens M., Donnelly P., 2000. Inference of population structure using multilocus genotype data. Genetics 155(2): 945–59. https://doi.org/10.1093/genetics/155.2.945.
Sønstebø J. H., Tollefsrud M.M., Myking T., Steffenrem A., Nilsen A. E., Edvardsen Ø.M., El-Kassaby Y. A., 2018. Genetic diversity of Norway spruce (Picea abies (L.) Karst.) seed orchard crops: Effects of number of parents, seed year, and pollen contamination. Forest Ecology and Management 411: 132-141. https://doi.org/10.1016/j.foreco.2018.01.009
Stănescu V., Şofletea N., 1998. Silvicultura cu bazele geneticii forestiere. Ed. Ceres, Bucureşti.
Tamura K., Stecher G. Kumar S., 2021. MEGA11: molecular evolutionary genetics analysis version 11. Molecular Biology and Evolution 38(7): 3022-3027. https://doi.org/10.1093/molbev/msab120
Tang, D.Q. Ide, Y., 2001. Genetic variation in fruitfulness in a Hinoki (Chamaecyparis obtusa Endl.) seed orchard and its impact on the maintenance of genetic diversity in seedlots. Journal of Forest Research 6(2): 67-72. https://doi.org/10.1007/BF02762490
Teodosiu, M. 2009. Evaluarea diversităţii genetice intra şi interpopulaţionale cu ajutorul markerilor genetici. In Mihai G. (ed.), Surse de seminţe testate pentru prinicpalele specii de arbori forestieri din România, pp. 178–84.
Teodosiu M., Mihai G., Fussi B., Ciocîrlan E., 2019. Genetic diversity and structure of Silver fir (Abies alba Mill.) at the South-Eastern limit of its distribution range.” Annals of Forest Research, 139–56. https://doi.org/10.15287/afr.2019.1436.
Teodosiu M., Botezatu A., Ciocîrlan E., Mihai, G., 2022. Variation of cones production in a Silver fir (Abies alba Mill.) clonal seed orchard. Forests, 14(1): 17. https://doi.org/10.3390/f14010017
Todea Morar I.M., Rensen S., Vilanova S., Boscaiu M., Holonec L., Sestras A.F., Vicente O., Prohens J., Sestras R.E., Plazas M., 2020. Genetic relationships and reproductive traits of Romanian populations of Silver fir (Abies alba): implications for the sustainable management of local populations. Sustainability 12(10): 4199. https://doi.org/10.3390/su12104199.
Tong Y., Durka W., Zhou W., Zhou L., Yu D., Dai L., 2020. Ex situ conservation of Pinus koraiensis can preserve genetic diversity but homogenizes population structure. Forest Ecology and Management 465, 117820. https://doi.org/10.1016/j.foreco.2019.117820
Zeng W., Su Y., Huang R., Hu D., Huang S. Zheng H., 2023. Insight into the complex genetic relationship of Chinese fir (Cunninghamia lanceolata (Lamb.) Hook.) advanced parent trees based on SSR and SNP datasets. Forests 14(2): 347. https://doi.org/10.3390/f14020347
Zhang Y., Yang Q., Zhou Z., Jin G., 2013. Divergence among masson pine parents revealed by geographical origins and SSR markers and their relationships with progeny performance. New Forests 44: 341-355. https://doi.org/10.1007/s11056-012-9340-x
Descărcări
Publicat
Cum cităm
Număr
Secțiune
Licență
Copyright (c) 2023 Maria Teodosiu, Georgeta Mihai, Elena Ciocîrlan
Această lucrare este licențiată în temeiul Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Licența Open Access
Toate articolele și materialele suplimentare publicate în revista BUCOVINA FORESTIERĂ sunt disponibile sub o politică de acces liber gratuit (Open Access Licence) descrisă de BOAI, ceea ce implică accesul liber (fără nici o taxă) și nelimitat, pentru toată lumea, la conținutul integral al acestora.
Publicarea manuscriselor este gratuită, toate cheltuielile fiind suportate de către Facultatea de Silvicultură din cadrul Universități „Ștefan cel Mare” din Suceava.
