Γενετική ποικιλότητα και πιθανή εξέλιξη τεσσάρων...

27
Γενετική ποικιλότητα και πιθανή εξέλιξη τεσσάρων πληθυσμών της οξιάς στη Ροδόπη Αμαρυλλίς Βιδάλη 1 Αριστοτέλης Χ. Παπαγεωργίου 1 Oliver Gailing 2 Ιωάννης Τσιριπίδης 3 Reiner Finkeldey 2 (1) Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο Θράκης, Ορεστιάδα Τμήμα Δασολογίας & Διαχείρισης Περιβάλλοντος & Φυσικών Πόρων Εργαστήριο Δασικής Γενετικής (2) Georg August Universität Göttingen, Abteilung Forstgenetik & Forstpflanzenzüchtung (3) Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης Τμήμα Βιολογίας Εργαστήριο Συστηματικής Βοτανικής και Φυτογεωγραφίας

Upload: aristotelis-c-papageorgiou

Post on 03-Dec-2014

670 views

Category:

Education


1 download

DESCRIPTION

Το γένος της οξιάς (Fagus ssp.) αποτελεί ένα από τα πιο αντιπροσωπευτικά και σημαντικά, από οικολογική και οικονομική άποψη, πλατύφυλλα για την περιοχή της Ευρώπης. Στην παρούσα εργασία εξετάστηκε η γενετική ποικιλότητα τεσσάρων πληθυσμών της οξιάς στην ελληνική Ροδόπης με τη χρήση μοριακών δεικτών. Χρησιμοποιήθηκαν οι μέθοδοι των AFLPs και των μικροδορυφόρων (SSR) για τη γενετική ανάλυση 25 ατόμων από τέσσερις πληθυσμούς. Για την περίπτωση των AFLP, ο συνδυασμός εκκινητών που έδωσε τον μεγαλύτερο πολυμορφισμό είναι ο Ε37/Μ68, με τη χρήση του οποίου 34 από τους γενετικούς τόπους που εξετάσθηκαν βρέθηκαν πολυμορφικοί. Το ποσοστό των πολυμορφικών γενετικών τόπων παρουσίασαν αύξηση από τα δυτικά προς τα ανατολικά. Στην περίπτωση των μικροδορυφόρων χρησιμοποιήθηκαν δύο διαφορετικοί εκκινητές χλωροπλαστικού DNA (ccmp7 και ccmp10), η ανάλυση των οποίων οδήγησε στην αναγνώριση 16 απλοτύπων, με τους ανατολικότερους πληθυσμούς της Δαδιάς και του Παπίκιου να περιέχουν τον μεγαλύτερο αριθμό αυτών. Τα αποτελέσματα της έρευνας δείχνουν τη γενετική ποικιλότητα και την ποικιλομορφία απλοτύπων να σχετίζεται με τη γεωγραφική θέση και το υψόμετρο των πληθυσμών. Επιπλέον, ενισχύεται η άποψη ότι η περιοχή μελέτης αποτελεί πιθανό σημείο συνάντησης της δασικής F.sylvatica ssp.sylvatica και της ανατολικής F.sylvatica ssp. orientalis οξιάς.

TRANSCRIPT

Page 1: Γενετική ποικιλότητα και πιθανή εξέλιξη τεσσάρων πληθυσμών της οξιάς στη Ροδόπη

Γενετική ποικιλότητα και πιθανή εξέλιξη τεσσάρων πληθυσμών της

οξιάς στη Ροδόπη

Αμαρυλλίς Βιδάλη1 Αριστοτέλης Χ. Παπαγεωργίου1

Oliver Gailing2

Ιωάννης Τσιριπίδης3

Reiner Finkeldey2

(1) Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο Θράκης, ΟρεστιάδαΤμήμα Δασολογίας & Διαχείρισης Περιβάλλοντος & Φυσικών Πόρων

Εργαστήριο Δασικής Γενετικής(2) Georg August Universität Göttingen,Abteilung Forstgenetik & Forstpflanzenzüchtung

(3) Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο ΘεσσαλονίκηςΤμήμα Βιολογίας

Εργαστήριο Συστηματικής Βοτανικής και Φυτογεωγραφίας

Page 2: Γενετική ποικιλότητα και πιθανή εξέλιξη τεσσάρων πληθυσμών της οξιάς στη Ροδόπη

Η οξιά στην Ευρώπη

• Διάκριση ειδών – υποειδών δεν είναι ξεκάθαρη, ιδιαίτερα στην Αν. Ευρώπη

• Σύγχρονη άποψη: ένα είδος (Fagus sylvatica) με δύο υποείδη– sylvatica (ευρωπαϊκή ή δασική οξιά)

κυρίως στην Ευρώπη– orientalis (ανατολική οξιά) κυρίως στη

ΝΔ Ασία

• Στα Βαλκάνια αναφέρεται η F. moesiaca ως ενδιάμεσο (υπο-)είδος: αμφισβητείται ως αυτόνομη ταξινομική οντότητα

Page 3: Γενετική ποικιλότητα και πιθανή εξέλιξη τεσσάρων πληθυσμών της οξιάς στη Ροδόπη

Εξάπλωση στην Ελλάδα

Page 4: Γενετική ποικιλότητα και πιθανή εξέλιξη τεσσάρων πληθυσμών της οξιάς στη Ροδόπη

Γενετικές έρευνες

• Για το υποείδος sylvatica– Ποικιλότητα εντός πληθυσμών στην

Ευρώπη και διαφοροποίηση στη Μεσόγειο και στα Βαλκάνια (ισοένζυμα)

– Μεγαλύτερη ποικιλότητα μέσα στους πληθυσμούς στα Βαλκάνια

– Έλλειψη ποικιλότητας στην Ευρώπη στο cpDNA – διαφοροποίηση στην Ιταλία

• Για το υποείδος orientalis– Μεγάλη διαφοροποίηση μεταξύ

πληθυσμών της Τουρκίας (cpDNA)

Page 5: Γενετική ποικιλότητα και πιθανή εξέλιξη τεσσάρων πληθυσμών της οξιάς στη Ροδόπη

Η οξιά στη Ροδόπη

• Στα ανατολικά & σε μικρά υψόμετρα, η οξιά μοιάζει με orientalis ενώ στα δυτικά & σε μεγάλα υψόμετρα με sylvatica (Μουλόπουλος 1965, Tsiripidis & Athanasiadis 2003)

• Επιβεβαίωση της τάσης αυτής με μορφομετρικές αναλύσεις (Μπούτσιος κ.α. 2004, Χατζησκάκης κ.α. 2005)

• Αντίστοιχος διαχωρισμός έγινε και με βάση τη χλωριδική σύνθεση των φυτοκοινωνιών (Tsiripidis et al. 2005)

• Διαχωριστική γραμμή για τις δύο κατηγορίες δασών φαίνεται να είναι η οροσειρά της Κούλας (Τσιριπίδης 2001)

Page 6: Γενετική ποικιλότητα και πιθανή εξέλιξη τεσσάρων πληθυσμών της οξιάς στη Ροδόπη

Φυτοκοινωνίες της οξιάς

Τσιριπίδης 2001, Tsiripidis et al. 2005

Page 7: Γενετική ποικιλότητα και πιθανή εξέλιξη τεσσάρων πληθυσμών της οξιάς στη Ροδόπη

Υπόθεση της έρευνας

• Αν η Ροδόπη είναι σημείο συνάντησης των δύο υποειδών της οξιάς, τότε:– Η γενετική ποικιλότητα εντός

πληθυσμών πρέπει να είναι μεγάλη

– Η διαφοροποίηση μεταξύ πληθυσμών σε μικρή κλίμακα πρέπει να είναι σημαντική

– Πρέπει να υπάρχει «κλιμακωτή» ποικιλότητα / διαφοροποίηση

Page 8: Γενετική ποικιλότητα και πιθανή εξέλιξη τεσσάρων πληθυσμών της οξιάς στη Ροδόπη

Οι πληθυσμοί

25 δέντρα / πληθυσμόΣυλλογή οφθαλμών

Ελατιά

ΔαδιάΠαπίκιο

Εχίνος

Page 9: Γενετική ποικιλότητα και πιθανή εξέλιξη τεσσάρων πληθυσμών της οξιάς στη Ροδόπη

Αναλύσεις DNA

• Απομόνωση DNA από οφθαλμούς• Πολυμορφισμοί Μήκους

Πολλαπλασιασμένων Τμημάτων DNA (AFLPs): Primer E01/M03 & E38/M64 – 33 γονιδιακοί τόποι τυχαία από όλο το γένωμα

• Μικροδορυφόροι (SSR) σε χλωροπλαστικό DNA (cpDNA): Primer ccmp7 και ccmp10 – μονογονική μεταφορά πληροφορίας

• Abteilung Forstgenetik - Göttingen

Page 10: Γενετική ποικιλότητα και πιθανή εξέλιξη τεσσάρων πληθυσμών της οξιάς στη Ροδόπη

Αποτελέσματα

• Υψηλή ποικιλότητα και για τους δύο δείκτες

• Μεγάλη διαφοροποίηση στο cpDNA (λόγω μονογονικής μετάδοσης)

• Εντυπωσιακή διαφορά με Ευρώπη

Hs Ht Gst

AFLPsAFLPs 0,234 0,255 0,089

cpDNA cpDNA SSRSSR

0,551 0,925 0,405

Page 11: Γενετική ποικιλότητα και πιθανή εξέλιξη τεσσάρων πληθυσμών της οξιάς στη Ροδόπη

AFLPs: ποικιλότητα εντός πληθυσμών

Ποσοστό πολυμορφικών θέσεων

0102030405060708090100

Ελατιά Εχίνος Παπίκιο Δαδιά

%

Αναμενόμενη ετεροζυγωτία

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

Ελατιά Εχίνος Παπίκιο Δαδιά

Page 12: Γενετική ποικιλότητα και πιθανή εξέλιξη τεσσάρων πληθυσμών της οξιάς στη Ροδόπη

AFLPs: γενετικές αποστάσεις

• Πολύ μικρή διαφοροποίηση• Τάση ομαδοποίησης (με

επιφύλαξη)

Page 13: Γενετική ποικιλότητα και πιθανή εξέλιξη τεσσάρων πληθυσμών της οξιάς στη Ροδόπη

cpDNA: ποικιλότητα εντός πληθυσμών

• Άνοδος ποικιλότητας στα ανατολικά

• Εντυπωσιακός αριθμός απλοτύπων

Ποικιλότητα SSR

012345678910

Ελατιά Εχίνος Παπίκιο Δαδιά

n

ne

Page 14: Γενετική ποικιλότητα και πιθανή εξέλιξη τεσσάρων πληθυσμών της οξιάς στη Ροδόπη

cpDNA: γενετικές αποστάσεις

• Πολύ «χαλαρές» ομάδες λόγω μεγάλης διαφοροποίησης

• Παπίκιο – Εχίνος έχουν κοινά στοιχεία

• Δαδιά – Ελατιά είναι απομακρυσμένοι από τους άλλους

Page 15: Γενετική ποικιλότητα και πιθανή εξέλιξη τεσσάρων πληθυσμών της οξιάς στη Ροδόπη

cpDNA / ccmp 7 Συχνότητες απλοτύπων

• Μεγάλη ανομοιότητα μεταξύ των δύο ακραίων πληθυσμών και της ομάδας των κεντρικών πληθυσμών

Page 16: Γενετική ποικιλότητα και πιθανή εξέλιξη τεσσάρων πληθυσμών της οξιάς στη Ροδόπη

Έλεγχος υπόθεσης

• Μεγάλη γενετική ποικιλότητα– Ισχύει και για τους δύο δείκτες,

ιδιαίτερα για το ανατολικό τμήμα της οροσειράς

• Μεγάλη διαφοροποίηση σε μικρή κλίμακα– Ισχύει για το cpDNA αλλά όχι για

το συνολικό γενωμικό DNA– Μικρή ως μηδαμινή κίνηση

σπόρων / υψηλή κίνηση γύρης

Page 17: Γενετική ποικιλότητα και πιθανή εξέλιξη τεσσάρων πληθυσμών της οξιάς στη Ροδόπη

Έλεγχος υπόθεσης

• Βαθμιδωτή ποικιλότητα (clinal)– Και στους 2 δείκτες έχουμε

κλιμακωτή αύξηση της ποικιλότητας προς τα ανατολικά

– Η αύξηση ή η μείωση συγκεκριμένων απλοτύπων cpDNA είναι σε γενικές γραμμές κλιμακωτή

Page 18: Γενετική ποικιλότητα και πιθανή εξέλιξη τεσσάρων πληθυσμών της οξιάς στη Ροδόπη

Επιπλέον...

• Αυξημένη ποικιλότητα στα ανατολικά βρέθηκε και στα μορφολογικά χαρακτηριστικά (Μπούτσιος κ.α. 2004, Χατζησκάκης κ.α. 2005)

• Ο απλότυπος του ccmp7 που κυριαρχεί στην Ελατιά βρέθηκε και σε μικρά δείγματα της κεντρικής Ελλάδας (Gailing & v. Wuehlisch 2004)

• Οι απλότυποι των ανατολικών πληθυσμών υπάρχουν διάσπαρτοι σε πληθυσμούς της Τουρκίας (Gailing & v. Wuehlisch 2004)

Page 19: Γενετική ποικιλότητα και πιθανή εξέλιξη τεσσάρων πληθυσμών της οξιάς στη Ροδόπη

Α π λ ό τ υ π οι c p D N A

– cc m p 7Με στοιχεία από:Gailing & v. Wuehlisch 2004

Page 20: Γενετική ποικιλότητα και πιθανή εξέλιξη τεσσάρων πληθυσμών της οξιάς στη Ροδόπη

Συμπεράσματα

• Ενίσχυση της υπόθεσης της έρευνας αυτής– Συνάντηση των δύο υποειδών στη

Ροδόπη

• Η ανατολική Ροδόπη είναι πιθανόν παγετώδες «καταφύγιο» (refugium)– Συμφωνία με αναλύσεις γύρης (Pott

1997)– Περιοχή προέλευσης της ευρωπαϊκής

οξιάς (Taberlet et al. 1998)

Page 21: Γενετική ποικιλότητα και πιθανή εξέλιξη τεσσάρων πληθυσμών της οξιάς στη Ροδόπη

Μεταπαγετώδης κίνηση

Taberlet et al. 1998, από τα στοιχεία των Demesure et al. (1996) από αναλύσεις cpDNA

Page 22: Γενετική ποικιλότητα και πιθανή εξέλιξη τεσσάρων πληθυσμών της οξιάς στη Ροδόπη

Συμπεράσματα - ερωτήματα

• Υπάρχουν «σημάδια» της ανατολικής οξιάς στη Ροδόπη

• Δεν υπάρχει μία ανατολική οξιά: αυτό που λέμε σήμερα orientalis είναι το «συμπατρικό» αποτέλεσμα της συνάντησης διαφόρων κέντρων διασποράς μετά τους παγετώνες (Huntley & Birks 1983, Duty 1985, Filipova-Marinova 1995)

• Η κίνηση της οξιάς στην Ευρώπη έγινε πιθανόν σε άδειο χώρο και υπήρξε εκτροπή (Denk 1999)

Page 23: Γενετική ποικιλότητα και πιθανή εξέλιξη τεσσάρων πληθυσμών της οξιάς στη Ροδόπη

Ερωτήματα

• Από που προήλθε ο απλότυπος 145 (ccmp7) της Ευρώπης;

• Ποια είναι η ποικιλότητα των περιοχών της ανατολικής Θράκης;

• Πως έγινε η κίνηση από και προς τη Ροδόπη μετά τους παγετώνες;

• Υπάρχει και δεύτερο καταφύγιο της οξιάς στην Πίνδο;

• Ποια είναι η ποικιλότητα των υπόλοιπων ελληνικών πληθυσμών;

Page 24: Γενετική ποικιλότητα και πιθανή εξέλιξη τεσσάρων πληθυσμών της οξιάς στη Ροδόπη

Ερευνητικές προτάσεις

• Πύκνωση δικτύου πληθυσμών στη Ροδόπη

• Περισσότεροι πληθυσμοί στον άξονα Α-Δ και Β-Ν

• Περισσότεροι δείκτες• Έρευνα πληθυσμών από τη

Βουλγαρία, την Τουρκία και τις διάφορες φυλές της orientalis

• Έρευνα σε προσαρμοστικούς χαρακτήρες

Page 25: Γενετική ποικιλότητα και πιθανή εξέλιξη τεσσάρων πληθυσμών της οξιάς στη Ροδόπη

Νέα δειγματοληψία...

Page 26: Γενετική ποικιλότητα και πιθανή εξέλιξη τεσσάρων πληθυσμών της οξιάς στη Ροδόπη

Ευχαριστούμε θερμά για...

• τη βοήθεια στις αναλύσεις DNA:– Ludger Leinemann– Olga Artes

• τη βοήθεια στη δειγματοληψία:– Δημήτρη Κασιμιάδη– Στέφανο Μπούτσιο– Αρτέμιδα Καυκαλέτου – Ντιεζ– Σεραφείμ Χατζησκάκη

• Μέρος της οικονομικής στήριξης:– Socrates / Erasmus

Page 27: Γενετική ποικιλότητα και πιθανή εξέλιξη τεσσάρων πληθυσμών της οξιάς στη Ροδόπη

Ευχαριστούμε για την προσοχή σας