Elektroforetická laboratoř NP Šumava, její role a výsledky při výzkumu genetické diverzity smrku ztepilého na Šumavě a v ČR



Podobné dokumenty
Populační genetika a fylogeneze jedle bělokoré analyzována pomocí izoenzymových genových markerů a variability mtdna

Soubor map současného rozšíření lesních dřevin v Krkonošském národním parku (GIS KRNAP Vrchlabí)

Úvod. Přehled problematiky. 136, Jíloviště 2) IDS, Na Komořsku 2175/2a, Praha 4

Soubor map: Mapy zonace ochrany přírody v Národních parcích ČR Vacek S., Vacek Z., Ulbrichová I., Hynek V.

Soubor map: Mapy zonace ochrany přírody v CHKO v nižších a středních polohách ČR Vacek S., Vacek Z., Ulbrichová I., Hynek V.

Soubor map: Mapy lesních vegetačních stupňů v Chráněných krajinných oblastech ČR (FLD ČZU v Praze) Vacek S., Mikeska M., Vacek Z., Bílek L., Štícha V.

Tomimatsu H. &OharaM. (2003): Genetic diversity and local population structure of fragmented populations of Trillium camschatcense (Trilliaceae).

Příklady z populační genetiky lesních dřevin

Soubor map struktury porostů na TVP v gradientu hory Plechý v Národním parku Šumava

Fisher M. & al. (2000): RAPD variation among and within small and large populations of the rare clonal plant Ranunculus reptans (Ranunculaceae).

Tento výukový materiál vznikl za přispění Evropské unie, státního rozpočtu ČR a Středočeského kraje Mgr.

KOSTELECKÉ BORY MONITORING LOKALITY PONECHANÉ SAMOVOLNÉMU VÝVOJI

Soubor map V ková struktura vybraných horských smrkových porost na Šumav

TAJGA - MONITORING LOKALITY PONECHANÉ SAMOVOLNÉMU VÝVOJI

Isoenzymové rozlišení borovic Pinus mugo Turra a Pinus pseudopumilio (Willk.) Beck

Metody studia historie populací. Metody studia historie populací

OBSAH 1 Úvod Uznané zdroje reprodukčního materiálu lesních dřevin Genové základny... 23

Přehled grantů, projektů a dalších aktivit, relevantních k projektu Natura 2000

Prokazování původu lesního reprodukčního materiálu pomocí genetických markerů

Soubor map: Mapa souborů lesních typů ve vybraných velkoplošných ZCHÚ (GIS Správa KRNAP Vrchlabí)

lesních dřevin Výhled potřeby sadebního materiálu

HEDVÍKOVSKÁ ROKLE - MONITORING LOKALITY PONECHANÉ SAMOVOLNÉMU

Soubor map: Mapy zonace ochrany přírody v CHKO v horských oblastech ČR Vacek S., Vacek Z., Ulbrichová I., Hynek V.

DOUTNÁČ - MONITORING LOKALITY PONECHANÉ SAMOVOLNÉMU VÝVOJI

Soubor map struktury porostů na TVP v oblasti Modravy v Národním parku Šumava

Péče o vnitrodruhovou diversitu na příkladu smrku v horských polohách. Antonín Jurásek, VS VÚLHM Opočno

Soubor map edafických kategorií ve vybraných velkoplošných ZCHÚ (GIS FLD CZU v Praze)

KLEŤ - MONITORING LOKALITY PONECHANÉ SAMOVOLNÉMU VÝVOJI

Výběr z nových titulů v knihovně VÚLHM

Soubor Map: Mapa struktury porostů na 7 TVP v CHKO Orlické hory Vacek S., Vacek Z., Bulušek D., Ulbrichová I.

LOVĚTÍNSKÁ ROKLE - MONITORING LOKALITY PONECHANÉ SAMOVOLNÉMU VÝVOJI

Historie výzkumu přirozených lesů. Libor Hort

Genetická charakterizace pstruha obecného (Salmo trutta m. fario) v oblasti Šumavy

Fakulta chemicko-technologická Katedra analytické chemie. Licenční studium Statistické zpracování dat při managementu jakosti. Semestrální práce:

2015 Informace o nakládání s reprodukčním materiálem lesních dřevin

Využití molekulárních markerů v systematice a populační biologii rostlin. 12. Shrnutí,

lesních dřevin Výhled potřeby sadebního materiálu

Revitalizace vzrostlých stromů v městyse Štoky a jeho místních částech a jejích místních částech PŘÍLOHY

EU PENÍZE ŠKOLÁM NÁZEV PROJEKTU : MÁME RÁDI TECHNIKU REGISTRAČNÍ ČÍSLO PROJEKTU :CZ.1.07/1.4.00/

VE STUDENÉM MONITORING LOKALITY PONECHANÉ SAMOVOLNÉMU VÝVOJI

PhD. České Budějovice

I N V E S T I C E D O R O Z V O J E V Z D Ě L Á V Á N Í

1./1.inv.č ks Javor mléč (Acer platanoides) 213,50 cm / 130 cm, na p.p.č v k.ú. Rožany a obci Šluknov

Využití DNA markerů ve studiu fylogeneze rostlin

III/2 - Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Inovace výuky na GSN prostřednictvím ICT. Ochrana krajiny ČR (geografické cvičení)

Lesní hospodářství a ochrana biodiversity v ČR základní východiska v kontextu právních předpisů

GENETIKA U VLS ČR, s. p. Ing. Pavel Češka Vojenské lesy a statky ČR, s. p.

Ing. Jan Leugner, Ph.D. Výzkumný ústav lesního hospodářství a myslivosti, v.v.i. Úvodní seminář k projektu č. EHP-CZ02-OV


Vytvořen. ení genetické databanky vybraných druhů savců ČR ití pro udržitelný rozvoj dopravy. Tomáš. Libosvár

Problematika škod na lesních porostech v Jizerských horách. Mgr. Petra Kušková, Centrum pro otázky životního prostředí UK,

EEA Grants Norway Grants

K čemu potřebujeme bezzásahová území v našich lesích? Doutnáč jako referenční lokalita pro Český kras

Soubor map Rozšíření autochtonních populací přimíšených a vtroušených druhů dřevin v porostech NPR Voděradské bučiny

Soubor map poškození lesních porostů zvěří v Krkonoších (GIS KRNAP Vrchlabí)

NÁRODNÍ PARKY ČESKÉ REPUBLIKY

ZAKLÁDÁNÍ SEMENNÝCH SADŮ DRUHÉ

Genetika vzácných druhů zuzmun

Katedra Pícninářství (120)

Hardy-Weinbergův zákon - cvičení

Velkoplošná chráněná území ČR NP,CHKO

Genetický polymorfismus jako nástroj identifikace osob v kriminalistické a soudnělékařské. doc. RNDr. Ivan Mazura, CSc.

NÁRODNÍ PARKY ČESKÉ REPUBLIKY, JEJICH VÝZNAM A DLOUHODOBÉ VIZE. Ing. Vladimír Dolejský, Ph.D.Ing.

KLONOVÉ VÝSADBY SMRKU ZTEPILÉHO IZOENZYMOVÉ ANALÝZY VYBRANÝCH KLONŮ II

Tok GI v buňce. Genetický polymorfizmus popis struktury populací. Organizace genetického materiálu. Definice polymorfismu

Houba Ascocalyx abietina v dotazech a odpovědích. Ing. Václav Nárovec, CSc. VÚLHM Výzkumná stanice Opočno

POLEDNÍK MONITORING LOKALITY PONECHANÉ SAMOVOLNÉMU VÝVOJI

Číslo materiálu: VY 32 INOVACE 28/14

Inovace studia molekulární a buněčné biologie reg. č. CZ.1.07/2.2.00/

Stromy a keře. Univerzita 3. věku. Jiří Viewegh

Archeologie starého dřeva a spálenišť

Škody zvěří na lesních porostech

Program CZ02 Biodiverzita a ekosystémové služby / Monitorování a integrované plánování a kontrola v životním prostředí/ Adaptace na změnu klimatu

Projekt SGS Využití nástrojů GIS k vyhodnocení agrárních valů v Českém středohoří

Genetická diverzita masného skotu v ČR

Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a Státním rozpočtem ČR InoBio CZ.1.07/2.2.00/

Kameyama Y. et al. (2001): Patterns and levels of gene flow in Rhododendron metternichii var. hondoense revealed by microsatellite analysis.

Mgr. et Mgr. Lenka Falková. Laboratoř agrogenomiky. Ústav morfologie, fyziologie a genetiky zvířat Mendelova univerzita

Metody studia historie populací. Metody studia historie populací. 1) Metody studiagenetickérozmanitosti komplexní fenotypové znaky, molekulární znaky.

Naplňování cílů národních parků z pohledu Ministerstva životního prostředí. RNDr. Alena Vopálková

Ivanek, Matějka, Novotný: Genetická struktura dvou částí porostu smrku ztepilého při horní hranici lesa na území KRNAP

Potenciál a riziko využívání těžebních zbytků v borových porostech na majetku Městských lesů Doksy, s.r.o.

KONTINUÁLNÍ SLEDOVÁNÍ TLOUŠŤKOVÉHO RŮSTU KMENE NA PLOCHÁCH INTENZIVNÍHO MONITORINGU ICP FORESTS V ČESKÉ REPUBLICE

Volitelný předmět Habituální diagnostika

Zpráva o testu klonů topolů a vrb na pozemku ve Stachách na Šumavě

MOŽNOSTI POTENCIÁLNÍHO ROZŠÍŘENÍ VÝMLADKOVÉHO LESA V PLO 13, 30 A 40

*Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích, Zemědělská fakulta České Budějovice ** IDS Praha

6. Kde v DNA nalézáme rozdíly, zodpovědné za obrovskou diverzitu života?

Ochrana přírody a krajiny v ČR. Přednáška NOK

Mapování alejí a stromořadí MSK. katedra fyzické geografie a geoekologie

QH Výzkum nekrotrofních patogenů z r. Phytophthora na ekonomicky významných listnatých dřevinách

CLP ANALYSIS OF MOLECULAR MARKERS DIGITAL IMAGE ANALYSIS OF ELECTROPHOEROGRAMS CZECH VERSION

Kůrovcová kalamita v NP Šumava a její řešení

Národní program ochrany a reprodukce genofondu lesních dřevin na období

Růstová dynamika smrkových výsadeb na degradovaných stanovištích v extrémních polohách NP Šumava

Škodliví činitelé v lesích Česka 2012/2013

NALEZENÍ A OVĚŘENÍ PROVOZNĚ VYUŽITELNÉ

OVĚŘENÍ IDENTITY A TESTOVÁNÍ KLONŮ V SEMENNÝCH SADECH BOROVICE A MODŘÍNU S VYUŽITÍM GENOVÝCH MARKERŮ

139/2004 Sb. VYHLÁŠKA

Aktuality z Šumavského výzkumu

Transkript:

AKTUALITY ŠUMAVSKÉHO VÝZKUMU s. 129 133 Srní 2. 4. dubna 21 Elektroforetická laboratoř NP Šumava, její role a výsledky při výzkumu genetické diverzity smrku ztepilého na Šumavě a v ČR Jiří Mánek Správa NP a CHKO Šumava, 1. máje 26, CZ 385 1 Vimperk, Česká republika Úvod Koncem roku 1998 byla v Kašperských Horách uvedena do provozu elektroforetická laboratoř za účelem výzkumu genetické diverzity populací lesních dřevin. Ačkoli je Správa NP Šumava nakloněna výzkumu v celé jeho šíři a také se jej snaží podporovat, není apriori výzkumným ústavem, který by ze své podstaty měl provádět výzkum na úrovni molekulární genetiky. Z této skutečnosti se také odvíjela mimořádná náročnost prvotního získávání finančních prostředků na budování laboratoře a dále také smysluplných projektů. Přesto se díky sdružení finančních prostředků z několika zdrojů podařilo laboratoř zprovoznit. Na prvním místě je třeba jmenovat grant GEF (ROUDNÁ & PRCHALOVÁ 1996), ze kterého se podařilo získat rozhodující částku. Svým podílem samozřejmě přispěla Správa NP Šumava, dále některé drobné granty MŽP, ale podíl na spuštění laboratoře má také Správa KRNAP. Ačkoli byla laboratoř budována především (možná výhradně) pro účely studia genetické diverzity lesních dřevin v rámci Šumavy, pracujeme dnes v celorepublikovém měřítku. Na této skutečnosti se významně podílí fakt že ještě v roce 1998 nebyla v ČR jediná laboratoř, která by se věnovala problematice molekulární genetiky aplikované na divoce rostoucí a hospodářsky využitelné lesní dřeviny. Proto byly veškeré informace o genetické struktuře populací lesních dřevin ČR naprosté tabu a to i přes významný fakt, že v ostatní Evropě se těchto metod používalo již téměř tři desítky let! Vyjímkou v poznání genetické variability lesních dřevin ČR bylo několik jednotlivých studií, kdy materiál z českých populací studovali zahraniční kolegové (LONGAUER 1996, VYŠNÝ & al. 1994). Nebo se jednalo o drobné studie našich vědců jako třeba (BUSINSKÝ & WEGER 1995). Vedle našeho pracoviště se této problematice plným úvazkem v ČR věnují laboratoře při VÚLHM Jíloviště Strnady, kde zatím sledovali smrk, borovici, lípu a třešeň (IVANEK 2). Dalším subjektem je laboratoř VÚKOZ Silva Tarouca v Průhonicích, kde se v současnosti věnují studiu topolu a dubu prostřednictvím mikrosatelitových DNA markerů (POSPÍŠKOVÁ & al. 2). Díky smluvní spolupráci mezi Správou NP Šumava a Zemědělskou fakultou JU v Českých Budějovicích, je do výzkumu genetické diverzity smrkových populací v ČR (analýzy DNA založené na RAPD) zapojena také genetická laboratoř katedry pícninářství této fakulty. 129

Řešené úkoly V laboratoři v Kašperských Horách se od roku 1999 řeší úkol Genetická diverzita smrku ztepilého ve ZCHÚ ČR a identifikace ohrožených populací jako podklad pro záchranná opatření. Cílem tohoto krátkého sdělení je referovat o výsledcích získaných především z oblasti Šumavy. V roce 2 přibyl naší laboratoři úkol Inventarizace a genetická diverzita tisu červeného ve ZCHÚ ČR jako podklad pro záchranná opatření a pro jeho reintrodukci (ZATLOU- KAL & MÁNEK 2, MÁNEK 21). Oba zmíněné projekty jsou řešeny v rámci grantu MŽP VaV/61/1/99. V roce 21 se dále zaměříme na studium genetické diverzity borovice na území NP Šumava (okruh P. rotundata, P. x. pseudopumilio, P. mugo, P. sylvestris). Materiál a metodika V průběhu projektu studující genetickou diverzitu smrku v ČR by mělo být zmapováno více než 5 populací ze všech ZCHÚ ČR, kde se smrk přirozeně vyskytuje. Sledují se především autochtonní porosty a každá z populací je zastoupena minimálně 5, maximálně 1 jedinci. Za dva roky řešení bylo již zmapováno celkem 33 populací smrku ztepilého. Sledované populace reprezentují Šumavu (5), Slavkovský les (2), Krušné hory (2), Labské pískovce (2), Křivoklátsko (2), Jizerské hory (4), Krkonoše (6), Posázaví (1), Jeseníky (2), Beskydy (4), Žďárské vrchy (1), Moravský kras (1), Podyjí (1). Na Šumavě se v rámci tohoto projektu zmapuje 13 populací; k dnešnímu dni jsou k dispozici výsledky z 5 populací. Metodou, kterou ke studiu genetické variability používáme je analýza isoenzymového polymorfismu sledovaného elektroforézou enzymových extraktů získaných z tkáně dormantních pupenů. (Isoenzymy je možno definovat jako genové márkery, které jsou elektroforeticky separovatelné). Nesporné výhody metody spočívají v dokonalé rozpracovanosti pro mnohé dřeviny a pro velký počet enzymových systémů. Umožňuje během krátké doby analyzovat velmi rozsáhlý soubor jedinců. A ačkoli jsme dnes svědky rozmachu genetických metod (RFLP, PCR, RAPD), zkoumající přímo proměnlivost DNA, zůstává isoenzymová analýza pro jednodušší interpretaci výsledků, jako relativně laciná metoda pro masovou analýzu frekvence alel, stále významným zdrojem dat (MÁNEK 1999). V případě šumavským populací bylo sledováno a hodnoceno 11 enzymových systémů, které kódují celkem 17 interpretovatelných isoenzymových lokusů. Jak vyplývá z četných studií zahraničních kolegů, veškeré Tabulka 1. Seznam enzymových systémů sledovaných v této studii Enzymový systém zkratka E.C. kod počet lokusů Isocitrátdehydrogenasa IDH 1.1.1.42 2 Fluorescenční esterasa FEST 3.1.1.1 1 Glutamátdehydrogenasa GDH 1.4.1.2 1 Glutamát oxalacetáttransaminasa GOT 2.6.1.1 2 Leucinaminopeptidasa LAP 3.4.11.1 2 Malátdehydrogenasa MDH 1.1.1.37 2 Phosphoglukomutasa PGM 2.7.5.1 1 Phosphoglucoisomerasa PGI 5.31.9 2 Peroxidasa PX 1.11.1.7 1 Phosphoenolpyruvátkarboxylasa PEP 4.1.1.31 1 Šikimátdehydrogenasa SKDH 1.1.1.25 2 13

Tabulka 2. Charakteristika genetické struktury sledovaných populací populace zkratka lesní správa nadm. výška ppl ppa/ l He Ho Trojmezná TRO Plešný 125 132 82,4 2,2,124,136 pod Trojmeznou POT Plešný 11 12 52,9 1,8,98,112 Radvanovic. hřbet RAD České žleby 8 96 76,5 1,9,139,139 Boubín BOU CHKO 1 11 88,2 2,4,146,2 jezero Laka PLE Prášily 116 12 82,4 2,2,136,138 ppl podíl polymorfních lokusů (jako polymorfní se uvažuje takový lokus, kde bylo detekováno více alel než jediná) ppa/l průměrný počet alel na lokus, H e = očekávaná heterozygotnost, H o = pozorovaná heterozygotnost námi sledované allozymové variace jsou skutečně založeny na genetickém podkladě a nejedná se o změny epigenetické povahy. Přehled sledovaných enzymů viz Tab. 1. Na Šumavě bylo zatím sledováno 5 populací (4 původní Trojmezná, Plesná, Radvanovický hřbet a Boubínský prales a 1 nepůvodní pracovně nazvaná pod Trojmeznou). Celkem bylo pozorováno 45 alelických variant. Ze získaných výsledků alelických frekvencí byly vypočítány základní parametry genetické variability sledovaných populací, které je možno vyčíst z tabulky 2. V zásadě je možné říci, že u pravděpodobně původních populací smrku (Trojmezná, Radvanovický hřbet a Plesná) jsou alelické frekvence velmi podobné. (Blíže viz MÁNEK 1999A). Výsledky rovněž ukazují, že gradient nadmořské výšky a s ním spojené ekologické podmínky mohou hrát určitou roli v genetické struktuře smrkových populací i na tak plošně malém území jako je NP Šumava. Výsledky také ukázaly, že je do určité míry možné odlišit populace původní od vysazené monokultury (MÁNEK 1999B). Výrazně specifické postavení v dosud sledovaných pěti šumavských populacích smrku ztepilého má smrk z Boubínského pralesa. Populace vykazuje největší sledovanou variabilitu (88 % lokusů bylo polymorfních). Navíc byly u této populace detekovány velmi vzácně se vyskytující alely, jejichž četnost je vzácná také v celoevropském měřítku. Jsou to především alely enzymu leucinaminopeptidásy (LAP). U žádné ze sledovaných šumavských populací není příliš rozšířena alela LAP A1, ovšem u boubínských smrků byla detekována u 13 stromů! Alela LAP B3, která téměř nevyskytuje v celoevropském měřítku byla nalezena dokonce u 1 % sledovaných jedinců! Alela LAP B5 byla pozorována u třech jedinců. (celkem bylo sledováno 51 stromů). Kromě těchto alel se oproti ostatním sledovaným populacím ze Šumavy u boubínského smrku hojně vyskytují alely GOT A1, PX1, PX3, PGM1 a SKD3. Naopak s menší frekvencí oproti ostatním populacím byla zastoupena alela PGI B1 (veškeré alelické frekvence možno dohledat u autora). Čemu je možno přisoudit tyto rozdíly, je zatím nejasné. Pro detailní posouzení bude třeba lépe zmapovat genofond šumavského smrku a zjistit zda je takto specifický pouze boubínský smrk, nebo zda jsou to znaky v dosud nesledovaných populacích šumavského smrku frekventovanější. To však bude předmětem studia mimo tento projekt, kdy bude nejlépe rozšířit spektrum sledovaných enzymů. Rozdíly smrku z Boubínského pralesa jsou graficky zobrazeny na grafech obrázku 1. Poděkování: Především děkuji Správě NP Šumava, že mi umožnila provozovat laboratoř. Za uvedení laboratoře do chodu, její provoz a konzultace nad získanými výsledky bych touto cestou rád poděkoval také několika jednotlivcům. Jsou jimi: Dr. Marie Prchalová (MŽP ČR Praha), Ing. Vladimír Hladilin a Ing. Vladimír Zatloukal (Správa NP Šumava), Ing. Otakar Schwarz (Správa KRNAP), Prof. Ladislav Paule a Doc. Dušan Gömöry (Lesnická fakulta TU ve Zvolenu) a Ing. Roman Longauer (Výzkumný ústav lesnický ve Zvolenu). Práce je dotována grantem MŽP VaV/61/1/99. 131

frekvence výskytu alely LAP-A1 frekvence výskytu alely PGM1,14,1,12,1,8,8,6,6,4,2,4,2 frekvence výskytu alely LAP-B3 frekvence výskytu alely LAP-B5,5,4,4,35,3,3,2,1,25,2,15,1,5 frekvence výskytu alely GOT-A1 frekvence výskytu alely SKD3,3,3,25,25,2,2,15,15,1,1,5,5 Obr. 1 Specifický genofond smrku ztepilého z Boubínského pralesa (Přítomností některých vzácně se vyskytujících alel se Boubínský smrk odlišuje nejen od šumavských, českých, ale také evropských populací). Literatura BUSINSKÝ R. & WEGER J., 1995: Genetická analýza jedinců přirozené hybridní populace borovic (Pinus sylvestris x P. Rotundata) na rešeliništi Podkovák metodou elektroforézy isoenzymů. Acta Průhoniciana 62: 47 52. IVANEK O., 2: Využití isoenzymových analýz v lesnictví. Lesnická práce 12/2. LONGAUER R., 1996: Genetic diversity of European silver fir (Abies alba Mill.) PhD thesis depon in TULF. Zvolen. 154 pp. MÁNEK J., 1999A: Genetic structure of three natural Norway spruce population in the Bohemian forest determined by isoenzyme analysis. Silva Gabreta 3: 173 182. MÁNEK J., 1999B: Genetická diverzita čtyř smrkových populací Šumavy sledovaná isoenzymovou analýzou. Sborník z konf.: Monitoring, výzkum a management ekosystémů NP Šumava: 93 97. Kostelec n. Č. l. MÁNEK J., 21: Isoenzymová variabilita populace tisu červeného (Taxus baccata) ze šumavského Ktišska v kontextu populací z ČR. Tento sborník POSPÍŠKOVÁ M., BENETKA V. & BARTÁKOVÁ I., 2: Využití DNA polymorfismu k určení genetické diversity rodu Topol 132

(Populus) a dub (Quercus) pro rešení strategie konzervace in situ a reintrodukce ohrožených druhů. Výroční zpráva grantu VaV/64/4/. Depon in MŽP ČR. ROUDNÁ M. & PRCHALOVÁ M., 1996: Biological diversity and a project of its conservation in the Šumava National Park. Silva Gabreta 1: 285 287. VYŠNÝ J., VACEK S., GÖMÖRY D., PAULE L., COMPS B. & THIÉBAUT B., 1994: Genetická premenlivosť vybraných populácií buka lesného (Fagus sylvatica L.) vo východných čechách. ZATLOUKAL V. & MÁNEK J., 2: Inventarizace a genetická diverzita tisu červeného ve ZCHÚ ČR, jako podklad pro záchranná opatření a jeho reintrodukci. Výroční zpráva grantu VaV/61/1/99. Depon in MŽP ČR, Praha 133