Upload
aristotelis-c-papageorgiou
View
597
Download
2
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Παρουσίαση του Ν.Γ. Ηλιάδη στο συνέδριο «Οικολογία και ∆ιατήρηση της Βιοποικιλότητας», Ιωάννινα 2006. Ο Κυπριακός κέδρος (Cedrus brevifolia) είναι ένα από τα τέσσερα είδη κέδρου που φύονται σήμερα. Είναι ενδημικό είδος της χλωρίδας της Κύπρου και απαντάται σε έναν και μόνο πληθυσμό στο δάσος Πάφου. Το έντονο ανάγλυφο της περιοχής, σε συνδυασμό με τις διάφορες οικοτυπικές δομές που σχηματίζονται συμβάλουν ώστε να διαχωριστεί ο πληθυσμός αυτός σε πέντε κύρια υποσύνολα. Σε αυτές τις ομάδες έγινε δειγματοληψία σε 700 συνολικά άτομα. Η χρήση τεσσάρων μικροδορυφορικών εκκινητών σε πυρηνικό DNA (n-SSR) παρουσίασαν σημαντικό αριθμό αλληλομόρφων (62), αποτυπώνοντας τη γενετική ποικιλότητα και διαφοροποίηση μεταξύ και ανάμεσα στα υποσύνολα πληθυσμού. Η αποτύπωση αυτή μας έδωσε διευκρινιστικές εικόνες για τα μέτρα που πρέπει να ληφθούν ώστε να υπάρξει μια αειφόρος διαχείριση και προστασία του είδους τόσο εντός, όσο και εκτός των φυσικών ορίων εξάπλωσης του.
Citation preview
Institute of Institute of ForestGenetics and Forest Tree Genetics and Forest Tree
BreedingBreeding
Αποτύπωση της γενετικής ποικιλότητας τουκυπριακού κέδρου (Cedrus brevifolia): Σηµαντικός παράγοντας για την αειφόροδιαχείριση του.
Ηλιάδης Ν.¹, Gailing O. ¹, Παπαγεωργίου Α.Χ.², Finkeldey R. ¹
Τµήµα ∆ασολογίας και ∆ιαχείρισηςΠεριβάλλοντος και Φυσικών Πόρων.
Εργαστήριο ∆ασικής Γενετικής
2
Cedrus brevifolia
Οικογένεια: PinaceaeΥπο-οικογένεια: AbieteaeΓένος: Cedrus
– 30-35 m ύψος– ∆ίοικο– Βελόνες: 8-25mm µήκος,1-2mm εύρος
– Θηλυκό άνθος: 1-1,5 cm– Αρσενικό άνθος: 3-5 cm– Κώνος: 8-11 cm µήκος, 5-6 cmεύρος
3
Ιστορική αναδροµή
(370-287 π.Χ)→ Θεόφραστος(23-79 µ.Χ)→ Πλίνιος(1730-1818)→ Κυπριανός(1879)→ Ser Samuel Baker(1880)→ Hooker J. H.-Cedrus libani var. brevifolia(1908)→ Louis-Albert Dode, (ΑναβαθµίζειΑναβαθµίζει τοτο κυπριακόκυπριακόκέδροκέδρο στοστο επίπεδοεπίπεδο τωντωνειδώνειδών))
4
∆ιανοµή-Εξάπλωση
Ένας πληθυσµός στοδάσος Πάφου.Εξάπλωση:
Στα άνω όρια της µέσο-Μεσογειακής ζώνης καιµέχρι τα µέσα της άνω-Μεσογειακής ζώνης. 900-1400m. 34° 58'- 35° 10'συνολική έκταση 800 ha
375 ha κέδρα. 150.000 άτοµα C. brevifolia
5
Καθεστώς διαχείρισης
1879-Τµήµα ∆ασών εφάρµοσε µέτρα προστασίαςΑπαγόρευση υλοτοµίας δέντρων κέδρουΑπαγόρευση βοσκής στο δάσος
1984-Υπουργικό Συµβούλιο κήρυξε την περιοχή ως εθνικόδάσος1991-European Red List of the Threatened Plants and Animals; Χαρακτηρίζεται ως σπάνιο είδος.1997-Red List of International Union for the Conservation of Nature and Natural Resources. Χαρακτηρίζεται ως τρωτό(ευπρόσβλητο)1999- Συµπεριελήφθη στο δίκτυο «Natura 2000»
6
Υπό εξέταση ερώτηµα
Είναι ο πληθυσµός τουκυπριακού κέδρου ενιαίος σεόλα τα όρια εξάπλωσης του ήδιακρίνεται σε υποσύνολαµικρότερων υποπληθυσµών; Αν διακρίνεται σε υποσύνολα, πως κατανέµεται χωρικά αυτήη γενετική παραλλακτικότητα. Ποία µέτρα πρέπει να ληφθούνγια την αειφόρο διαχείριση του.
ΥΠΥΠ 55
ΥΠΥΠ 11
ΥΠΥΠ 33
ΥΠΥΠ 22
ΥΠΥΠ 44
7
∆ειγµατοληψία
Σε κάθε ένα από τα πέντευποσύνολα14 δειγµατοληπτικές επιφάνειες
6 επιφάνειες στην κυρίως έκταση2 επιφάνειες στην δεύτερη σεµέγεθος περιοχή1 επιφάνεια στις υπόλοιπεςπεριοχές
50 δέντρα/ επιφάνεια (DBH>12cm)Συνολικά 550 άτοµα
Για κάθε δέντρο καταγράφηκε:Γεωγραφική θέση (Συν/νες καιυψόµετρο)
Coordinate System: UTMDatum: WGS 84
DBH
8
Τα υποσύνολα πληθυσµού
Υπ/λα
Έκτασηπεριοχής
(ha)
Υψόµετρο(m)
Κλίση ∆ασοκοµικάσχέδια
∆ασοκάλυψη
Αναγέννηση
ΥΠ1 279 1109-1395 Αµιγήςέκτασηκέδρων. Στα όρια –κράσπεδα-
ε
Άριστη-πολύ καλή
ΥΠ2 50 1130-1295 40% 51% Καλή
ΥΠ3 50 1247-1283 69% 61% Πολύ καλή-καλή
ΥΠ4 30 1107-1210 59% 18% Απουσιάζει
ΥΠ5 30 1195-1249 45% 50% Καλή
9
0
10
20
30
40
50
60
70C
oord
inat
eY
0 20 40 60 80
Coordinat X
51 53 52
5457
5610
055
5899 98
97 9678
7995
848382
8094
8177
8586
9359
7687
7375
7461
8869
9189
7062
9260
6390
6466
7165
72
6768
∆Ε. 1A-Αµιγής
Κατανοµή ατόµων µέσα στις επιφάνειες
0
1 0 0
2 0 0
3 0 0
4 0 0
5 0 0
6 0 0
7 0 0
8 0 0
9 0 0C
oord
iant
eY
0 2 0 0 4 0 0 6 0 0 8 0 0 1 ,0 0 0
C oo rd ian te X
488
486
482
481
480
479
478
477
497
490
491
496 49
449
5 493
483
498
499
472 47
447
350
0 4924
7547
147
046
846
7 464
463
465
460
459
461
462
469 45
745
4 458
453
452
451
456
455
466
476
489
487
484
485
∆Ε 4
10
Μοριακός ∆είκτης-Μικροδορυφόροι
Γονιδιακόςτόπος
Κώδικας στηGeneBank
Μοτίβο επανάληψης Forward and reverse primer sequences(5' to 3')
CatXIIITcA3 DQ303445 (GA)13(TA)2(GA)2(GT)2(GA)2
TTAGAGGGAGACAGAGAGTCACAGACACGCACTCTCTTACACTCAC
CatItgD4CatItgD4 DQ303446 (TC)8(AC)6 GCTTTACGCAATTCCTCCTATGTGAGAATTGTGAACCATTGAAAG
CatXITcE11CatXITcE11 DQ303447 (TC)17 TCACGATAACTCTCACGCAGACAGAGAGAAAGAAAGGGGGAGAG
CatXITcD12CatXITcD12 DQ303448 (TC)15 TGGTTTTTCCACCTTAGTTTCCGGGATGGAAGGAATAAGATAGAGG
CatXITcE8 DQ303449 (GA)19 CTGTGATGTGGATGGAGAAGAGACCCCATTCTTACTATCTTTACCTC
CatXIITcC6CatXIITcC6 DQ303450 (GT)27(GA)14 GGGTTATAAGTTTTAATTATATGTGTGCACCACCTTGACTTCCCTTG
11
Τεχνικές παράµετροι
ABI 3100 Genetic Analyser. Genescan 3.7 και Genotyper 3.7 “Applied Biosystems”
CatITgD4CatITgD4
12
Συχνότητα γενοτύπων
13
Συχνότητες αλληλοµόρφων
14
Σύγκριση ποικιλοµορφίας ανάµεσα στους γονιδιακούςτόπους
Na Ne Ho He Ht Fis Fit Fst Nm
CatITgD4 6.64 3.44 0.72 0.70 0.74
0.620.58
0.87
MeanMean --0.0050.005 0.0510.051 0.0560.056 4.1994.199
-0.026 0.029 0.053 4.455
CatXIITcC6 6.00 2.42 0.61 0.57 -0.070 0.002 0.067 3.470CatXITcE11 7.45 2.31 0.52 0.55 0.057 0.103 0.048 4.941
CatXITcD12 14.18 6.08 0.80 0.82 0.017 0.072 0.056 4.193
Na:Αριθµός αλληλοµόρφων Ne:Λειτουργικός αριθµός αλληλοµόρφων Ho:Παρατηρούµενηετεροζυγωτία He:Αναµενόµενη ετεροζυγωτία Ht:Συνολική γενετική διαφοροποίηση Fis:Απόκλισηαπό την αναλογία Hardy-Weinber εντός του υποπληθυσµού Fst:Συντελεστής γενετικήςπαραλλακτικότητας Nm:Αριθµός µετανάστευσης ανά γενία
15
Υπολογισµός γενετικών παραµέτρων εντόςυποσυνόλων
Υποπληθυσµός N Na Ne Ho He Fis
ΥΠ 1 300
100
50
50
50
8.92 3.54 0.70 0.68
ΥΠ 2 8.63 3.08 0.58 0.61
-0.026
-0.062
0.034
-0.020
-0.029
ΥΠ 3 8.75 4.45 0.68 0.70
ΥΠ 4 6.75 3.34 0.64 0.64
ΥΠ 5 8.00 4.01 0.72 0.70
MeanMean --0.040.048.578.57 3.563.56 0.660.66 0.660.66
Ν:Μέγεθος δείγµατος Na:Αριθµός αλληλοµόρφων Ne:Λειτουργικός αριθµός αλληλοµόρφωνHo:Παρατηρούµενη ετεροζυγωτία He:Αναµενόµενη ετεροζυγωτία Fis:Απόκλιση από τηναναλογία Hardy-Weinber εντός του υποπληθυσµού
16
Υπολογισµός γενετικών παραµέτρων εντόςδειγµατοληπτικών επιφανειών
N Na Ne Ho He Fis
∆Ε 1A 50
50
50
50
50
50
50
50
50
50
7.50 3.27 0.64 0.63
50
∆Ε 1B 9.00 3.29 0.70 0.64
-0.010
-0.112
-0.027
0.060
-0.048
-0.021
0.149
-0.025
0.034
-0.020
∆Ε 1C 10.50 3.28 0.68 0.66
∆Ε 1D 10.50 4.40 0.70 0.74
∆Ε 1E 9.75 4.05 0.75 0.71
∆Ε 1F 6.25 2.97 0.65 0.63
∆Ε 2A 9.25 3.36 0.52 0.60
∆Ε 2B 8.00 2.80 0.64 0.62
∆Ε 3 8.75 4.45 0.68 0.70
∆Ε 4 6.75 3.34 0.64 0.64
∆Ε 5 -0.0298.00 4.01 0.72 0.70
Ν:Μέγεθος δείγµατος Na:Αριθµός αλληλοµόρφων Ne:Λειτουργικός αριθµός αλληλοµόρφωνHo:Παρατηρούµενη ετεροζυγωτία He:Αναµενόµενη ετεροζυγωτία Fis:Απόκλιση από τηναναλογία Hardy-Weinber εντός του υποπληθυσµού
17
∆ιαφοροποίηση της αναµενόµενης ετεροζυγωτίας (Ηe)εντός των δειγµατοληπτικών επιφανειών
18
Γενετική διαφοροποίηση µεταξύ δειγµατοληπτικώνεπιφανειών (Dj)
0
0.4
0.1
0.2
0.3Plot1A
Plot1B
Plot1C
Plot1D
Plot1E
Plot1F
Plot2A
Plot2B
Plot3
Plot4
Plot5
δ=0.24
0.34
0.280.28
0.22
0.220.22
0.21
0.25
0.16
0.37
0.170.170.220.21
19
Fst διαφοροποίηση0.051
0.0580.061 0.061 0.063 0.064 0.065
0.000
0.010
0.020
0.030
0.040
0.050
0.060
0.070
Plot4 Plot5 Plot5 Plot4 Plot5 Plot4 Plot5
Plot1A Plot1F Plot2B Plot1B Plot4 Plot1F Plot2A
20
Γενετική απόσταση Nei (UPGMA)
21
Analysis of molecular variance (AMOVA)
Τµήµαπαραλλαγής
Βαθµοίελευθερίας
∆ιαφοροποίηση Ποσοστόπαραλλαγής
P-value
ΜεταξύπληθυσµώνΜέσα στουςπληθυσµούς
7
1382
0,05305Va
1,30139Vb
3,92
96,08
P<0.001
P<0.001
Συνολικό 1389 1.3544
22
Γενετική και Γεωγραφικά απόσταση
Mantel Test:Tests for association:
Matrix correlation: r = 0.89821The one-tail probability is:
P [random Z >= observed Z] = 0.01540.0154
23
Συµπεράσµατα-Συζήτηση
Εξελικτικοί παράγοντες
Μεταλλάξεις
Ροή γονιδίων ΕκτροπήΑναπαραγωγικό
σύστηµα
Επιλογή
Γενετική ποικιλότητα
Εντόςπληθυσµών
Μεταξύπληθυσµών
Εξελικτική προσαρµοστική ικανότητα
24
Συµπεράσµατα-Συζήτηση
Υψηλά ποσοστά ποικιλότητας για ενδηµικό είδος.Υψηλά ποσοστά ποικιλότητας σε επίπεδο πληθυσµού.Πληθυσµός παρουσιάζει υποσύνολα (υποπληθυσµούς)
– Αποτέλεσµα κατακερµατισµού παλαιότερου ενιαίου πληθυσµού
Γενετική διαφοροποίηση µεταξύ υποσυνόλων συσχετίζεταικαι δεν είναι τυχαία (AMOVA)Μεταξύ υποσυνόλων διαφοροποίηση– Λόγω γεωγραφικής απόστασης και παρεµβολής (φραγµός) δάσους πεύκης
– Πρόβληµα αναπαραγωγικού συστήµατος– Χαµηλή ροή γονιδίων-µετανάστευση
25
Συµπεράσµατα-Συζήτηση
Υποπληθυσµός 2 και 4– Παρουσιάζουν χαµηλά ποσοστά ποικιλότητας
Αµιγείς πληθυσµοίΆτοµα σε απόσταση µεταξύ τους (3-200µ.) (3-800µ)Καχεκτικά και µεγάλα σε ηλικίαΥποβαθµισµένος σταθµός (διαβρωτικά φαινόµενα)Μεταξύ αυτών και κυρίους πληθυσµού µεσολαβεί έντονοανάγλυφο µε αρκετές βουνοκορφές και δάσος πεύκηςΟ υποπλ. 2 ιδιαίτερα µικρός (50 άτοµα)
– Προβληµατικό αναπαραγωγικό σύστηµα– Μικρή εισροή γονιδίων– Μικρό µέγεθος πληθυσµού απώλεια αλληλοµόρφων
26
Συµπεράσµατα-Συζήτηση
Υποπληθυσµοί 3 και 5– Ιδιαίτερα ψηλά ποσοστά ποικιλότητας
Ιδιαίτερα γόνιµοι σταθµοί (επικράτηση πεύκης)Βρίσκονται σε µίξη µε πεύκηΆτοµα κέδρου σε οµάδες ή λόχµες
– Ο «3» βρίσκεται σε άµεση επικοινωνία µε τον κυρίωςπληθυσµό
–Εισροή γονιδίων (για υποπληθυσµό 3) –Βαθµός µίξη επιτρέπει ικανοποιητική κίνηση γύρηςεντός πληθυσµών
27
Συµπεράσµατα-Συζήτηση
Κυρίως υποπληθυσµός– Παρουσιάζει πρότυπα γενετικής ποικιλότητας– ∆ειγµατοληπτικές επιφάνειες Α,Β,D αµιγείς κέδρο– ∆ειγµατοληπτικές επιφάνειες C,E,F σε µείξη– (F) από το σηµείο αυτό ξεκινά η περιοχή των κέδρων. Γράφηµα δείχνει την κατανοµή των δέντρων του F στο χώρο.
– ……– …..– …
-80
-60
-40
-20
0
20
40
60
Coo
rdia
nte
Y
0 10 20 30 40 50 60 70
Coordinate X
258
259 25
7
260
256
261
262
264
255
263
265
2662
6829
5
267
270
251
269
294
254
293
252
253
271
274
298
272273 27
529
029
729
227
6 277
291
284 27
827
930
0 299
283
285
280
282 28
628
828
129
6
287
289
Individual
28
Μέτρα προστασίας
Αποσκοπούν στην αειφόρο δασοπονία:– Προστασία ποικιλότητας που υπάρχει στο σύνολο τουπληθυσµού και όχι σε επίπεδο ατόµων ή αλληλοµόρφου
– ∆ιαφύλαξη εξελικτικής προσαρµοστικότητας του είδουςΜακροχρόνια ύπαρξη του στο άγνωστο µέλλον
Αντικείµενο προστασίας– ∆ιαφύλαξη της γενετικής ποικιλότητας– ∆ιατήρηση της προσαρµοστικότητας
29
Μέτρα προστασίας
InIn--situsitu ΠροστασίαΠροστασία
Τήρηση µέτρων και καθεστώς προστασίας περιοχής– (Αντιπυρικές ζώνες, µέτρα πυρασφάλειας)Τακτική παρατήρηση επιδράσεων βιοτικών παραγόντων
– (Προσβολή από έντοµα) ∆ασοκοµικά µέτρα για:
– Βελτίωση αναγέννησης και πυκνότητας υποσυνόλων (Φυτεύσειςεµπλουτισµού ή αραιώσεις)
ΣτόχοςΣτόχος ηη συνέχισησυνέχιση τηςτης λειτουργίαςλειτουργίας τωντων γενετικώνγενετικών διαδικασιώνδιαδικασιών– Επιλογή και ροή γονιδίων– ∆ιατήρησης προσαρµοστικότητας του πληθυσµού στοάγνωστο µέλλον
30
Μέτρα προστασίας
Ex-situ Προστασία
∆ηµιουργία φυτειών ή αναδασώσεων εκτός ορίωνεξάπλωσης
– Θέσεις µε δυνατότητα πρόσβασης και µέτρα προστασίας– Συλλογή δειγµάτων από όλα τα υποσύνολα– Φύτευση σε σύνδεσµο που θα επιτρέπει ροή γύρης µεταξύατόµων στο µέλλον
– Σχεδιασµός και καταγραφή θέσης προέλευσης δειγµάτωνΣποροπαραγωγικοί κήποι
ΣτόχοςΣτόχος νανα ληφθείληφθεί τοτο µέγιστοµέγιστο ποσόποσό παραλλακτικότηταςπαραλλακτικότητας, , κρατώνταςκρατώντας τοντον αριθµόαριθµό καικαι τοτο µέγεθοςµέγεθος τωντων δειγµάτωνδειγµάτωνµέσαµέσα σταστα πρακτικάπρακτικά όριαόρια. .
31
Ευχαριστώ για την προσοχή σας.
32
33
∆∆..ΕΕ55
∆∆..ΕΕ1E1E
∆∆..ΕΕ22
∆∆..ΕΕ44
∆∆..ΕΕ11CC
∆∆..ΕΕ11DD
∆∆..ΕΕ11AA
∆∆..ΕΕ11FF
∆∆..ΕΕ11ΒΒ
∆∆..ΕΕ33
34
Sbp1 Sbp2 Sbp3 Sbp4 Sbp5Sbp1 0.00Sbp2 2.48 0.00Sbp3 2.32 1.38 0.00Sbp4 4.25 2.56 4.03 0.00Sbp5 3.67 6.16 5.79 7.55 0.00
35
Subpopulation 1
Extended in an area of 279 ha.Pure: 86 haMixed: Cedar+Pine= 62 ha
Pine+Cedar= 51haSix surfaces in natural spread and one plantation
Three surfaces: pure (A,B,D)Three surfaces: mixed (C,E,F)
Altitude: 1109-1395mRegeneration: very good-excellent
CC
AADD
BB
EEFF
36
∆ιανοµή ατόµων µέσα στις επιφάνειες
0
20
40
60
80
100
120
140C
oord
inat
eY
0 25 50 75 100 125 150
Coordinate X
345
34834
734
634
435
034
9
341
342
343
338
335
337 34
033
932
933
033
433
233
333
133
630
1
302 30
3 328 32
532
732
430
4326
305
306
322
321
320
323
316
315
319 3
18
3073
1430
931
330
831
731
031
2
311
Individual
Plot2A
0
20
40
60
80
100
120
140
160
Coo
rdin
ate
Y
0 50 100 150 200
Coordinate X
351
352
400
399
353
397
394
395
354
393
398
391
392
396
383 38
538
438
6 387
388
389
367
390
382
366
381
371 36
936
837
937
838
0
375
365
377 37
637
037
4 372
364
363
373
359
362
360
355
356
361
357
358
Individual
Plot2B
37
∆ιανοµή ατόµων µέσα στις επιφάνειες
0
1 0 0
2 0 0
3 0 0
4 0 0
5 0 0
6 0 0
7 0 0
8 0 0
9 0 0
Coo
rdia
nte
Y
0 2 0 0 4 0 0 6 0 0 8 0 0 1 ,0 0 0
C oo rd ian te X
488
486
482
481
480
479
478
477
497
490
491
496 49
449
5 493
483
498
499
472 47
447
350
0 4924
7547
147
046
846
7 464
463
465
460
459
461
462
469 45
745
4 458
453
452
451
456
455
466
476
489
487
484
485
In d iv id u a l
Plot4
0
20
40
60
80
100
120
140
Coo
rdia
nte
Y
0 25 50 75 100 125 150
Coordinate X
534
535
536
531
533
532
530
529
528
526
525
527
520
540
543
519
517
542
541
521
522
523
539
524
544
546
545
538
547
550
516
537
548
549
503
502
515
501
505
508
506
511
504
507
510
514
509
512
513
Individual
Plot 5