Genetická štruktúra a diverzita hybridných rojov borovice lesnej a borovice horskej - kosodreviny na severnom Slovensku

Genetická štruktúra a diverzita hybridných rojov borovice lesnej a borovice horskej - kosodreviny na severnom Slovensku

Celkové hodnotenie

Vedecká práca
90%
Prevedenie (dizajn)
80%
Diskusná interakcia
80%
PoužívateľVedecká prácaDizajnDiskusná interakcia
RNDr. Miroslav Horváth PhD.100%100%-
Ing. Zuzana Brnoliaková PhD.80%60%80%
ISBN: 978-80-972360-4-5

Genetická štruktúra a diverzita hybridných rojov borovice lesnej a borovice horskej - kosodreviny na severnom Slovensku

Miroslav Klobučník1,2 , Martin Galgóci3 , Andrej Kormuťák ,
1 Centrum biológie rastlín a biodiverzity SAV, Ústav genetiky a biotechnológií rastlín, Akademická 2, 950 07 Nitra, Slovenská republika
2 Univerzita Komenského v Bratislave, Prírodovedecká fakulta, Ilkovičova 6, 842 15 Bratislava 4, Slovenská republika
3 Univerzita Konštantína Filozofa v Nitre, Fakulta prírodných vied, A. Hlinku 1, 949 74 Nitra, Slovenská republika
miroslav.klobucnik@savba.sk

Spontánna hybridizácia druhov Pinus sylvestris L. a Pinus mugo Turra s. s. reprezentuje najstarší zaznamenaný prípad medzidruhovej hybridizácie v rode Pinus na území Európy [1]. Napriek tomu ide o aktuálnu problematiku, nakoľko hybridizačný proces ako taký má ďalekosiahly význam, a to z hľadiska biológie, ekológie a populačnej genetiky. Evolučný potenciál, ako aj ekologická plasticita hybridných rojov borovíc, sa vysvetľuje výrazným rozšírením ich vnútro-populačnej genotypovej variability v dôsledku introgresie [2]. Z uvedených dôvodov sa všeobecne uznané hybridné zóny zmienených taxónov na severnom Slovensku považujú za unikátnu príležitosť na štúdium mikroevolučných procesov „in situ“. V snahe o populačno-genetickú charakterizáciu týchto vzácnych stenoendemických populácií sa v súčasnosti najčastejšie využívajú reštrikčné profily cpDNA ako druhovo-špecifické markery. Absencia druhovo špecifického markera mtDNA však znemožnuje identifikáciu materského jedinca v simultánnej analýze cpDNA a mtDNA, čo je nevyhnutné pre jednoznačnú charakterizáciu hybridných rojov a potvrdenie ich hybridnej povahy [3]. Cieľom predloženej práce je za využitia pomerne novej metódy DNA fingerprintingu, iPBS (inter-Primer Binding Site) [4], pokúsiť sa o substitúciu vyššie zmienenej simultánnej analýzy (v súčasnosti nepoužiteľnej) pri určovaní genetickej štruktúry a diverzity hybridných rojov na severe Slovenska, konkrétne na lokalite Habovka, Tisovnica, Suchá Hora a Obšívanka. Ako kontrolu sme zvolili viac-menej izolované populácie čistých druhov P. sylvestris P. mugo. Polymorfizmus detekujeme na základe DNA izolovanej z ihlíc [5] a následnej iPBS amplifikácii pomocou jedného primera v PCR reakcii. Naamplifikované fragmenty reprezentujúce inter-PBS sekvencie jadrového genómu, t. j. úseky DNA medzi doménami PBS dvoch kópií retrotranspozónu, sú separované elektroforeticky. V práci bola potvrdená zvýšená miera vnútropopulačnej genetickej variability pri hybridných jedincoch v porovnaní s jedincami pochádzajúcimi z kontrolných populácií P. sylvestrisP. mugo.

Poďakovanie: 

Štúdia bola uskutočnená za podpory grantu VEGA 2/0063/17, 2017-2019.

Zdroje: 

[1] Brügger C. G. Jahresbericht Naturwissentschaftlicher Gesellschaft Graubündens. 1886, 29:49–178.
[2] Rieseberg L. H. American Journal of Botany. 1995, 82:944-953.
[3] Kormuťák A. a kol. Dreviny vo verejnej zeleni: zborník z konferencie s medzinárodnou účasťou. 2013, 130-134.
[4] Kalendar R. et al. Theoretical and Applied Genetics. 2010, 121:1419–1430.
[5] Murray M. G., Thompson W. F. Nuncleic Acids Research. 1980, 8:4321-4325.

Diskusia

Dobrý deň,

zaujímavá problematika z oblasti botaniky a diverzity rastlín. Moja otázka, keďže sa tomuto nevenujem, bude smerovať možno pre Vás k banálnej otázke, ale čím sa vyznačujú rozdiely medzi hybridným rojom a kontrolnou populáciou a ako je laicky možné tento typ borovice v prírode odlíšiť a či je to vôbec možné.

Dobrý deň, ďakujem za otázku. V prvom rade je - podľa môjho názoru - veľmi dôležité upresniť, o akú lokalitu hybridného roja sa jedná. Študované hybridné roje sa líšia aj medzi sebou v zastúpení hybridných jedincov, stupňa hybridity jednotlivých stromov (čo sa takisto môže odrážať na fenotype), hoci sú to záležitosti veľmi ťažko dokázateľné. Niektoré jedince hybridného roja na lokalite Habovka (s najvyššou mierou hybridného charakteru populácie ako takej, v porovnaní s ostatnými) sú zreteľne hybridného pôvodu, čo je viditeľné už na prvý pohľad na habitus stromu - vysoký vzrast a viackmennosť (polykormia).
Kosodrevina je krovitá drevina typicky s polykormiou, borovica lesná je monokormný strom dorastajúci do výšky aj 40 m. Teda sa jedná o kombináciu životnej formy resp. habitu borovice lesnej s habitom kosodreviny, čo predstavuje akýsi prechod medzi druhmi. Tým by sa asi dali najjednoduchšie odlíšiť, samozrejme to je však poňaté veľmi jednoducho, s odhliadnutím od vnútropopulačnej genetickej variability a fenotypovej plasticity – znak (polykormný vysoký vzrast) nie je ustálený. Vnútropopulačná variabilita je obyčajne vysoká, preto ide o plynulý prechod. Niektoré hybridy sú napríklad aj krovitého charakteru, iné sa môžu fenotypom približovať borovici lesnej.
Spomenul by som ešte autorov Musil (1975-1977), Viewegh (1981), ktorým sa podarilo preukázať hybriditu predpokladaných hybridných rojov na Slovensku za základe morfometrických znakov šišiek, anatomických znakov ihlíc (vzdialenosť cievnych zväzkov na priereze ihlice, výška epidermálnych buniek...) a podobne.