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
