10-Kierunki rozwoju genetyki drzew leśnychx

advertisement
Jarosław Burczyk
Andrzej Lewandowski
Jan Kowalczyk
Genetyka
Nauka o zmienności i dziedziczeniu cech
• Badania podstawowe
• Badania aplikacyjne
Cechy charakterystyczne
drzew leśnych
• organizmy długowieczne
• rosnące na duŜych obszarach
• duŜa efektywna wielkość populacji
naturalnych
• wysoki poziom heterozygotyczności
• przewaga zapłodnienia krzyŜowego
• intensywny przepływ genów
• olbrzymi genom drzew iglastych
Wyzwania współczesnego leśnictwa
(z punktu widzenia genetyki)
• Zmiany klimatu
• Ochrona zasobów genowych
• Rosnący popyt na drewno (o róŜnym
przeznaczeniu)
• Intensyfikacja hodowli selekcyjnej
+7ºC
+5ºC
+2,5ºC
2007
2100
2007
2100
Przewidywane zmiany temperatury według róŜnych
modeli klimatycznych
Klimat jest zmienny
in thousands of years
MoŜliwe konsekwencje zmian klimatu
ZagroŜenia abiotyczne
•PoŜary
•Susze i fale gorąca
•Ciepłe zimy
•Przymrozki
ZagroŜenia biotyczne
•Owady i patogeny
•Konkurencja (gatunki
inwazyjne)
Długoterminowe podwyŜszenie średniej rocznej
temperatury o 1 stopień moŜe spowodować
powaŜne konsekwencje
Reakcja drzew na zmiany klimatu
Indywidualne osobniki
•Aklimatyzacja
- nie wystarczy
Populacje
•Adaptacja – zbyt wolna
•Migracja – zbyt wolna
•Wyginięcie
D.Powell, USFS,
Bugwood.org
„Przeprowadzka” świerka spowodowana ociepleniem klimatu
Dlaczego naleŜy chronić zasoby
genowe drzew leśnych ?
• potrzeby ekonomiczne
- doskonalenie jakości drzewostanów
(zwiększanie zysku ekonomicznego)
• potrzeby ekologiczne
- zachowanie zdolności populacji do przetrwania
w niekorzystnych warunkach (zmiany globalne,
stres biotyczny i abiotyczny)
• potrzeby ewolucyjne
- zachowanie potencjału adaptacyjnego populacji,
gatunku (w długim horyzoncie czasowym)
• potrzeby moralne
- trzeba zachować jak największy wachlarz
zmienności genetycznej drzew dla przyszłych
pokoleń
Potrzebne jest nowe spojrzenie
na problem ochrony zasobów genowych
• Mechanizm zarządzania zasobami genowymi
• Odejście od konserwatywnego spojrzenia na
zasoby genowe
• Promowanie procesów migracji
• Migracja naturalna
• Migracja ‘wspomagana’
Rozpoznanie zasobów genowych
• Genetyka molekularna
• Genetyka cech ilościowych
(badania rodowe i proweniencyjne)
ZróŜnicowanie genetyczne dębów w Europie
w oparciu o markery DNA
Quercus robur
Renesans badań rodowych i proweniencyjnych
• analiza zdolności
adaptacyjnych populacji
• ocena / wybór populacji
• symulacja wpływu zmian
klimatycznych na populacje
drzew leśnych
-2
-1
0
1
2
3
MiąŜszość / jednostki odchylenia standardowego
Sosna zwyczajna
-6
-4
-2
0
2
Średnia roczna temperatura
4
6
GENETYKA DRZEW LEŚNYCH
• Genetyka molekularna
• narzędzia diagnostyczne w celu ochrony
i zarządzania zasobami genowymi
• wsparcie programów hodowli selekcyjnej
• Genetyka cech ilościowych
(badania rodowe i proweniencyjne)
• ochrona zasobów genowych
• hodowla selekcyjna
Wyzwania współczesnego leśnictwa
(z punktu widzenia genetyki)
• Zmiany klimatu
• Ochrona zasobów genowych
• Rosnący popyt na drewno (o róŜnym
przeznaczeniu)
• Intensyfikacja hodowli selekcyjnej
Powierzchnia lasów przypadająca
na jednego mieszkańca Ziemi (ha)
14
12
10
8
6
4
2
0
Paradoks współczesnego leśnictwa
Trzeba intensyfikować produkcję drewna
by chronić lasy naturalne
NaleŜy rozwaŜyć moŜliwość
rozdzielenia funkcji
produkcyjnych i pozaprodukcyjnych lasów
Dlaczego boimy się plantacji drzew leśnych?
• Brazylia, Zambia – 1% powierzchni leśnej
(plantacje) dostarcza 50% produkcji
drewna
• Chile, Nowa Zelandia – 16% powierzchni
leśnej dostarcza 95% produkcji drewna
• Konieczna rzetelna ocena
potencjalnych korzyści i ryzyka
Zwiększone zapotrzebowanie na surowiec
energetyczny
• Prognozy zapotrzebowania na biomasę energetyczną dla
Polski formułowane przez sektor energetyczny wynoszą:
w roku 2020 – 8,3 mln ton / rok
w roku 2030 – 10,6 mln ton / rok
• W tym celu powinniśmy mieć odpowiednio 0,5 i 0,8 mln ha
plantacji wieloletnich wieloletnich roślin energetycznych
(dziś mamy zaledwie ok. 10 tys. ha)
•
•
Dzisiaj tona zrębków o wilgotności 40% kosztuje 200 zł przy
koszcie pozyskania 60 zł
z hektara plantacji wierzbowej moŜna uzyskać 40 ton.
Hodowla selekcyjna moŜe być
bardzo skuteczna
• Zysk genetyczny
dla selekcji populacyjnej <10%
dla selekcji indywidualnej 10-30%
• Selekcja moŜe być prowadzona pod róŜnym kątem
Cech ilościowych
(np. produkcja masy drzewnej w krótkich i średnich
cyklach produkcyjnych);
Cech jakościowych
(np. odporność na czynniki biotyczne i abiotyczne)
A moŜe wykorzystać gatunki
introdukowane (ale nieinwazyjne) ?
• Daglezja zielona
• produkcyjność daglezji w doświadczeniu załoŜonym
w Kórniku przez prof. Mejnartowicza:
• Średnia dla 10 najlepszych proweniencji w wieku 39 lat
666 m3/ha,
najlepsze pochodzenie -1093 ‘Willard’ 715 m3/ha,
• Dla porównania w tym samym wieku
sosna I bonitacja - 227 m3/ha
świerk - 262 m3/ha
jodła – 325 m3/ha
A moŜe GMO ?
Dlaczego genetyka
i dlaczego teraz ?
• Efekty zabiegów genetycznych mają charakter
trwały (ale wymagają wsparcia ze strony hodowli)
• Efekty zabiegów genetycznych są widoczne w
dłuŜszym horyzoncie czasowym.
Propozycje działań
• Ścisłe powiązanie badań zmienności genetycznej
w oparciu o polimorfizm DNA z wynikami badań
proweniencyjnych w celu:
• ochrona zasobów genowych
• racjonalizacji regionalizacji nasiennej
• opracowania zasad przenoszenia LMR
uwzględniających moŜliwe scenariusze zmian
klimatycznych
• Wprowadzenie alternatywnych (intensywnych)
metod hodowli selekcyjnej
Propozycje działań
• Realizacja „Programu zachowania leśnych zasobów
genowych i hodowli selekcyjnej drzew w Polsce na lata
2011-2035” – kontynuacja najdłuŜej realizowanego w
Lasach Państwowych programu (od 1977 roku).
• Wzrost wiedzy na temat genetyki wśród praktyków
leśnictwa (dostosowanie programów kształcenia)
• Rozwój genomiki drzew leśnych w Polsce
• Konsolidacja potencjału naukowo-badawczego polskich
jednostek naukowych w zakresie genetyki drzew
GENOMIKA
Propozycje działań
• Realizacja „Programu zachowania leśnych zasobów
genowych i hodowli selekcyjnej drzew w Polsce na lata
2011-2035” – kontynuacja najdłuŜej realizowanego w
Lasach Państwowych programu (od 1977 roku).
• Wzrost wiedzy na temat genetyki wśród praktyków
leśnictwa (dostosowanie programów kształcenia)
• Rozwój genomiki drzew leśnych w Polsce
• Konsolidacja potencjału naukowo-badawczego polskich
jednostek naukowych w zakresie genetyki drzew
Konsorcjum naukowe DENDROGEN
•
•
•
•
•
Instytut Dendrologii PAN, Kórnik (koordynator)
Instytut Badawczy Leśnictwa, Warszawa
Uniwersytet Przyrodniczy, Poznań
Uniwersytet Rolniczy, Kraków
Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego,
Warszawa
• Uniwersytet im. Adama Mickiewicza, Poznań
• Uniwersytet Kazimierza Wielkiego, Bydgoszcz
• Leśny Bank Genów Kostrzyca, Miłków
Propozycje badań
• Ocena zmienności genetycznej drzew
lasotwórczych w celu ochrony zasobów genowych,
monitoringu LMR oraz racjonalizacji regionalizacji
nasiennej.
• Wybór drzew elitarnych jako bazy selekcyjnej dla
poprawy produktywności polskich lasów
Rola PGL Lasy Państwowe
w rozwoju genetyki drzew leśnych
• Określanie potrzeb badawczych w zakresie
•
•
•
hodowli selekcyjnej i ochrony zasobów genowych
Finansowanie badań naukowych o charakterze
aplikacyjnym
Popularyzacja wyników badań
WdroŜenia do praktyki
Dziękuję za uwagę
Download
Random flashcards
123

2 Cards oauth2_google_0a87d737-559d-4799-9194-d76e8d2e5390

bvbzbx

2 Cards oauth2_google_e1804830-50f6-410f-8885-745c7a100970

Create flashcards