Význam dedičných predispozícií v náchylnosti a odolnosti smreka

Transcription

1 Význam dedičných predispozícií v náchylnosti a odolnosti smreka R. Longauer 1, D. Gömöry 2, M. Pacalaj 1, S. Strmeň 1, 1) Národné lesnícke centrum - LVÚ, T.G. Masaryka 22, Zvolen 2) Technická univerzita vo Zvolene. T.G. Masaryka 24, Zvolen

2 Prečo sú dedičné faktory, pôvod a vhodné použitie reprodukčného materiálu dôležité? Viac ako 50% ročne obnovovanej plochy sa obnovuje umelo. Lákavý genetický zisk pokiaľ sa kvalitný genofond použije na správnom mieste: +5 % pri reprodukčnom materiáli zo semenných porastov, +10% a viac zo semenných sadov. Neúmerné straty z dôvodu oslabenia stability a zníženia produkcie lesných porastov po nevhodnom prenose reprodukčného materiálu.

3 Stručné zhrnutie prakticky dôležitých poznatkov o genetickej variabilite a dedične podmienených vlastnostiach smreka. Informácie o genetickej diferenciácii (vo frekvenciách alel a genotypov) získané genetickými markérmi a analýzami DNA: 1) Malá diferenciácia populácií, rozdiely rastú s geografickou vzdialenosťou. 2) V pohoriach ako Alpy a Západné Karpaty rozdiely v genofonde medzi prirodzenými porastami z rôznych nadmorských výšok už na malých územiach!

4 Dopady dlhodobého stresu na genofond smreka Preukázané zmeny v genetickej diverzite vplyvom dlhodobej selekcie znečistením ovzdušia na smrek a buk. Prežívajúca zložka imisiami dlhodobo poškodzovaných porastov sa geneticky líši od odumierajúcej: heterozygotnejšia ale geneticky chudobnejšia. Riegel, R., Schubert, R., Muller-Starck, G., Karnosky, D.F., Paule, L., 2001: Genetic variation in two heavily polluted stands of Norway spruce (Picea abies [L] Karst.) as indicated by nuclear and organelle DNA markers. In: Genetic Response of Forest Ecosystems to Changing Environmental Conditions. Forestry Sciences Vol. 70., Kluwer Academic Publishers Dordrecht/Boston/London, s Longauer, R., Gömöry, D., Paule,, L., Blada, I., Popescu, F, Mankovska, B., Müller-Starck, G., Schubert, R., Percy, K., Szaro, R., Karnosky, D., 2004: Genetic Effects of Air Pollution on Forest Tree Species of the Carpathian Mountains. Environmental Pollution 130:

5 Dopady dlhodobého stresu na genofond smreka Nenáhodné genetické rozdiely medzi vitálnymi a chradnúcimi jedincami smreka na Spiši aj Kysuciach Selekcia výberových stromov: vitálne fenotypovo kvalitné jedince v žltnúcich porastoch na Kysuciach v r Semenný sad založený 2007.

6 Dedične podmienené rozdiely v reakcii na zmenu stanovištných podmienok Zdrojom informácií sú provenienčné pokusy Medzinárodný pokus založený v r s provenienciami z celého areálu smreka. Vysadené sú na 14 plochách v Európe a Severnej Amerike. Na Slovensku: 5 plôch medzinár.pokusu IUFRO 1972 s 30 provenienciami, v nadmorských výškach od 335 po 950 m n.m. 5 plôch medzinárodného pokusu z r so 49 provenienciami v nadmorských výškach od 480 po 1310 m n.m.

7 VÝSLEDKY Smrek zo Západných Beskýd, Slovenského rudohoria, a rumunských Východných Karpát prežíva a rastie vynikajúco najmä v západnej Európe a Škandinávii. Na Slovensku: Smrek z vyšších nadmorských výšok je spravidla špecialistom na podmienky, ktoré prevládajú v mieste jeho pôvodu. Adaptabilné proveniencie smreka, schopné využiť priaznivejšie teplotné aj pôdne pomery a zniesť vlahový deficit v nižších polohách sú najmä z dolného okraja a južnej časti jeho areálu. Aj proveniencie rastúce veľmi dobre bez ohľadu na kvalitu stanovišťa zo Západných Beskýd (Novoť) a Rudohoria (Stará Voda).

8 MEDZINÁRODNÝ POKUS IUFRO 1972 Výškový rast smreka rôzneho pôvodu vyjadrený v % priem. výšky každej z 5 pokusných plôch, zoradené zľava doprava od najvyššie po najnižšie položenú plochu: 1.Biely Váh 950 m >> 2. Zákamenné, 790 m >> 3.Kráľova hoľa, 700 m >> 4. Slovenská Ľupča, 510 m >> 5. Stráže, 335 m. n.m Stronie Slaskie 820 m s Blizyn 310 m POLAND Zwierzyniec Lubelski, 260 m x Miedzigorze 580 m CZECH REPUBLIC Svinošice, 350 m Wisla, 710 m Istebna-Buk, 630 x Istebna-Zap., 630 m x Rycerka, 620 m x Rycerka 700 m Orawa, 1,000 m Rycerka 900 m x x x SLOVAKIA x Novoť, 870 m Predajná, 900 m Wytow, 1,420 m Tatr. Matliare 1,150 m x Červ. Skala 1,100 m Beňuš 925 m Čierny Balog 850 m Michalová 930 m x Michalová, 680 m Stará Voda, 700 m Tarnawa, 750 m Miestne proveniencie smreka nezaostávajú za medzinárodne mimoriadne cenenými a vyhľadávanými poľskými provenienciami. Mnohé ich predčia.

9 MEDZINÁRODNÝ POKUS proveniancií smreka vysadených súčasne na 5 plochách vo výškovom gradiente od 480 po 1310 m. nad morom Pilsko, 1310 m Biely Váh, 1050 m Bujakovo, 800 m Beňuš, 670 m Veľký Lom, 480 m

10 Vplyv a) výškového prenosu, b) zmeny priemernej ročnej teploty, c) zmeny počtu dní s priem. teplotou nad 0 C a d) priem. teplotou nad 5 C na rast 15 autochtónnych proveniencií zo Slovenska vo veku 40 rokov a) Priemerná výška a hrúbka (cma mmx10) y = 2061,6-0,496x - 0,001x2 r 2 = 0,632 r = výška hrúbka Polynomický (hrúbka) Polynomický (výška) Rozdiel nadmorskej výšky miesta pôvodu a miest výsadby proveniencií [m] b) Priem. výška a hrúbka prove y = 2101,3+ 71,185x-35,299x 2 r 2 = 0,695 (r = 0.834) výška hrúbka Polynomický (hrúbka) Polynomický (výška) ,5 0 2,5 5 Rozdiel priemernej ročnej teploty medzi miestom pôvodu a miestom výsadby proveniencií c) Priem. výška a hrúbka proven y = 2125,6 + 4,353x - 0,21x2 r 2 = 0,730 r = výška hrúbka Polynomický (hrúbka) Polynomický (výška) Rozdiel v počte dní s priem. teplotou nad 0 C v mieste pôvodu a mieste výsadby proveniencií d) Priem. výška a hrúbka proven y = 2105,4+ 3,578x -0,153x 2 r 2 = 0,672 r = výška hrúbka Polynomický (hrúbka) Polynomický (výška) Rozdiel počtu dní s priem. teplotou nad 5 C v mieste pôvodu a mieste výsadby proveniencií

11 Odozva na zmenu stanovištných tných podmienok Proveniencie smreka dosiahli najvyššiu priemernú výšku v nadm. výške nižšej (o 211 m) oproti miestu pôvodu; pri priemernej teplote vyššej: o 1.4 C v júli, o 0.9 C počas vegetačného obdobia, o 1.3 C za celý rok; pri vyššom počte teplejších dní: o 9.6 dní s priemernou teplotou nad 0 C, o 10.7 dní s priemernou teplotou nad 5 C, o 19.9 dní s primernou teplotou nad 10 C; napriek nižšiemu úhrnu zrážok: o 24.5 mm v júli, mm za vegetačné obdobie, mm za rok.

12 ZÁVER Väčšina proveniencií smreka dokáže profitovať z vyšších teplôt a dlhšieho vegetačného obdobia (v nižších polohách). Proveniencie pochádzajúce z vysokých polôh reagujú menej pozitívne. Sú naviazané na chladnejšie a vlhkejšie stanovištia. Nárast priemernej teploty a nižší priemerný úhrn zrážok nie sú pre smrek priamou hrozbou. Pri opakovaných klimatických extrémoch /v podmienkach klim. zmeny sú limitom hmyzí škodcovia a hubové choroby V horských lesoch popri extrémnych klimatických javoch: - Zmeny v pôdach dlhodobou depozíciou znečisťujúcich látok, - Zmena imisných režimov (nové kombinácie), - Noví škodcovia, zmena od parazitácie k patogenicite...

13 BUK LESNÝ 1) Západokarpatský buk sa vyznačuje bohatým genofondom. 2) V areáli buka klinálna variabilita v genetickej štruktúre aj adaptívnych znakoch (napr. dobe rašenia) od oceanických ku kontinentálnym oblastiam. 3) Analýzy genofondu založené na genetických markéroch umožnili vylíšiť oblasti s podobnou genetickou štruktúrou na Slo-vensku aj v ČR. 4) Genetická podobnosť buka v Bielych Karpatoch, Západných a Stredných Beskydách. Genofond buka na strednom Slovensku sa od nich vo viacerých aspektoch líši. Gömöry, D., Longauer, R., 2006: Odborné stanovisko k prenosu reprodukčného materiálu buka lesného (Fagus sylvatica L.) medzi podtatranskou a východoslovenskou semenárskou oblasťou. Expertíza pre Ministerstvo pôdohospodárstva SR.

14 Hranice geneticky homogénnych provenienčných oblastí buka lesného na Slovensku (Gömöry 2000) na základe analýzy genetickej variability dreviny pomocou izoenzýmových genetických markérov.

15 JEDĽA BIELA Adaptabilita proveniencií zo Západných Karpát sa zvyšuje od juhozápadu na severovýchod vysvetlenie vo fylologenéze. Výškový rast proveniencií jedle združených podľa prov. oblastí, vyjadrený v % priemernej výšky. Údaje z prov. plôch Dubová, 600 m n.m., vek 33 r., Sihla, Č, Balog, 1000 m n.m., vek 33 r, a Hrabičov, Žarnovica, 880 m n.m., vek 27 r.

16 Zdroje lesného reprodukčného materiálu vhodného pre Kysuce a Oravu SMREK Väčšina uznaných porastov neznámeho pôvodu založený pre Kysuce semenný sad smreka z výberových stromov s vyššou mierou tolerancie k stresu (selekcia v chradnúcich porastoch). BUK Deficit zdrojov vhodných na uznanie, len fragmenty kvalitnejších porastov. Umožnenie prenosu z flyša stredných Beskýd (Spiš, Zamagurie, Šariš) Najlepšie: nové syntetické zdroje - semenné sady z miestneho materiálu. JEDĽA Deficit miestnych zdrojov. Prenos je možný z iných častí Podtatranskej semenárskej oblasti. Potrebný regionálny semenný sad pre Kysuce a Oravu. SMREKOVEC Oblastný semenný sad založený zo 120 VS z Kysúc a Oravy. DUGLASKA TISOLISTÁ (?!)

17 Vplyv spôsobu založenia porastov na genofond 1) Umelou obnovou sa často mení genofond lesných drevín výraznejšie ako vplyvom poľadovej fylogenézy a adaptácie. 2) Prekvapujúco veľké rozdiely v genetickej štruktúre umelo a prirodzene obnovených lesných porastov zdokumentované na smreku, jedli bielej a borovici lesnej. 3) Mnoho umelo založených lesných porastov je vysoko adaptabilných a hospodársky cenných. Opakované okliešťovanie genofondu umelou obnovou materiálom, získaným z malého počtu materských stromov alebo semenných sadov s malým počtom klonov, je hrozbou pre udržanie tohto stavu.

18 Genetická diferenciácia dospelých porastov jedle bielej pochádzajúcich z prirodzenej a umelej obnovy na severnej Morave a strednom Slovensku. Genetické vzdialenosti v 15 izoenzýmových lokusoch vyhodnotené PCOA.

19 Vplyv počtu stromov, z ktorých sa zbiera semeno (N), na zmenu alelických frekvencií (C) a pravdepodobnosť strát zriedkavých genetických variánt (R al ), čiže zmenu genetickej štruktúry a ochudobnenie genofondu zozbieraného semena.

20 Vplyv počtu materských stromov na odchýlku alelickej štruktúry zozbieraného semena v porovnaní s materským porastom (M). Gömöry a kol

21 Overenie možností využitia smreka vegetatívneho pôvodu 1) 5 výskumných plôch starších ako 20 rokov: 2 na Kysuciach a po jednej v Slovenskom rudohorí, na Spiši a v Nízkych Beskydách 2) Rast je porovnateľný s kontrolami vegetívneho pôvodu, vo veku 20 rokov nadpriemerné bonity. 3) Štatisticky významné rozdiely v raste medzi genotypmi 4) Pozitívny efekt selekcie na vitalitu: bez symptómov žltnutia 5) Nižšia intenzita poškodenia zverou vedľajší efekt.