Γενετική ποικιλότητα και γενετική ταυτοποίηση της χνοώδους δρυός (Quercus pubescens Willd.) για την μελλοντική χρήση της στη διαμόρφωση του περιαστικού τοπίου
Creators: name: Μαλασπίνα, Αλεξία-Αγάπη Δημητρίου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2024
Subjects: Quercus
Χνοώδης βελανιδιά
Πληθυσμιακή γενετική
Μητρικές προελεύσεις
Περιαστικό τοπίο
Downy oak
Population genetics
Maternal origins
Peri-urban landscape

description: Τα τελευταία χρόνια έχει αποδειχθεί η οικολογική και οικονομική σημασία της χνοώδους βελανιδιάς, Q. pubescens (Fagaceae), ενός πλατύφυλλου δασικού είδους με ευρεία κατανομή στην Κεντρική και Νότια Ευρώπη και στο μεσογειακό χώρο, καθώς παρουσιάζει ιδιαίτερη ανθεκτικότητα σε έντονες συνθήκες ξηρασίας και προτείνεται η χρήση του στο περιαστικό τοπίο για καλλωπιστικούς σκοπούς. Στην παρούσα διατριβή, συλλέχθηκαν οκτώ πληθυσμοί κατά ζεύγη αντιπαραβαλλόμενων συνθηκών διαθέσιμης εδαφικής υγρασίας (θέσεις υψηλής και χαμηλής διαθεσιμότητας εδαφικής υγρασίας), από τέσσερις περιοχές σε Βόρεια Ελλάδα, Θεσσαλία και Λέσβο. Μελετήθηκε η γενετική ποικιλότητα εντός πληθυσμών σε 209 δείγματα, καθώς και η γενετική ταυτοποίηση και διαφοροποίηση των πληθυσμών αυτών με την χρήση οκτώ ουδέτερων gSSR και εννιά EST-SSR πυρηνικών μικροδορυφόρων. Για την περαιτέρω μελέτη της γενετικής ποικιλότητας και τη διερεύνηση της απλοτυπικής ποικιλότητας και των φυλογενετικών σχέσεων των πληθυσμών, χρησιμοποιήθηκαν επιπλέον 10 χλωροπλαστικοί μικροδορυφόροι (cpSSR). Εντοπίστηκε υψηλή γενετική ποικιλότητα εντός όλων των πληθυσμών (He=0.710) με υψηλό μέσο αλληλομορφικό πλούτο των πληθυσμών στους gSSR και χαμηλότερο στους EST-SSR, γεγονός που αποδίδεται στην πιο συντηρημένη φύση γονιδιακών θέσεων που συνδέονται με γονίδια. Τα αξιόλογα επίπεδα γενετικής ποικιλότητας δεν διαφέρουν σημαντικά από αυτά των πληθυσμών της Κεντρικής Ευρώπης. Η υψηλή ποικιλομορφία εντός των πληθυσμών θεωρήθηκε ενδεικτική είδους που παρουσιάζει τοπική προσαρμογή και περιορισμένη γονιδιακή ροή σε σχέση με άλλους πληθυσμούς του ευρύτερου γεωγραφικού χώρου. Στις αναλύσεις γενετικής δομής πληθυσμών, υποδείχθηκε ομαδοποίηση τριών κύριων γονιδιακών αποθεμάτων. Η γενετική διαφοροποίηση κυμάνθηκε σε χαμηλά επίπεδα, χωρίς στατιστική σημαντικότητα ανάμεσα στα ζεύγη πληθυσμών ξηρών-υγρών θέσεων, ωστόσο (λόγω γεωγραφικής απόστασης), ήταν στατιστικά σημαντική για τους πληθυσμούς Q. pubescens της Λέσβου σε σχέση με τους υπόλοιπους. Στην χωρική κατανομή των απλοτύπων, σε κάθε ζεύγος πληθυσμών κοινής περιοχής, εντοπίστηκαν ίδιοι απλότυποι, αλλά σε διαφορετική συχνότητα. Η σχετικά υψηλή απλοτυπική ποικιλότητα εντός και μεταξύ πληθυσμών, αποδίδεται κυρίως στη διασταύρωση διαφορετικών γενεαλογικών γραμμών, ή στη γονιδιακή εισδοχή που οφείλεται στην έντονη ανθρώπινη δραστηριότητα. Αξιοσημείωτη είναι η ανίχνευση δύο νέων απλοτύπων στους πληθυσμούς Τσόνια και Φίλια Λέσβου, που κατατάσσονται σε διαφορετικές μητρικές προελεύσεις και χρήζουν περαιτέρω διερεύνησης ως προς την φυλογεωγραφική δομή των παγετωδών καταφυγίων στον χώρο της ΝΑ Ευρώπης και Α. Μεσογείου. Σε μελλοντική χρήση της χνοώδους βελανιδιάς στο περιαστικό τοπίο, επισημαίνεται η δυνατότητα επιλογής όλων των πληθυσμών με υψηλή γενετική και απλοτυπική ποικιλότητα και ιδίων των δύο παραπάνω και αντιστοίχως να αξιοποιηθούν οι γενότυποι ιδιαίτερα, των ήδη ταυτοποιημένων ατόμων, ενόψει αναμενόμενων έντονων κλιματικών μεταβολών.
description: In recent years, the ecological and economic importance of the downy oak, Q. pubescens (Fagaceae), a broad-leaved forest species with a wide distribution in Central and Southern Europe and the Mediterranean area, has been demonstrated, as it is particularly resistant to severe drought conditions and its use in the peri-urban landscape for ornamental purposes is proposed. In this thesis, eight populations were collected in pairs of contrasting soil moisture conditions (sites of high and low soil moisture availability) from four locations in Northern Greece, Thessaly and Lesvos island. The genetic diversity within populations in 209 samples was studied, as well as the genetic fingerprinting and differentiation of these populations using eight neutral gSSR and nine EST-SSR nuclear microsatellites. In addition, 10 chloroplast microsatellites (cpSSRs) were also used to examine the haplotypic diversity and phylogenetic relationships among populations. High genetic diversity was detected within all populations (He = 0.710) with a higher mean of allelic richness in gSSRs and lower in EST-SSRs, which is attributed to the more conserved nature of expressed genes. The notable levels of genetic diversity indicative of a species showing local adaptation and limited gene flow compared to other populations in the wider geographical area, are not significantly different from those of the Central European populations. In the analyses of population genetic structure, a clustering of three main gene pools was suggested. Genetic differentiation was low without statistical significance between dry-wet site population pairs; however (due to geographical distance), it was statistically significant for Q. pubescens populations in Lesvos island compared to the others. In the spatial distribution of haplotypes, identical haplotypes were detected in each pair of populations of the same locality, but at different frequencies. The relatively high haplotypic diversity within and between populations can be mostly explained by crossbreeding of different lineages or by gene flow due to intense anthropogenic activities. Noteworthy is the detection of two new haplotypes in the populations of Tsonia and Filia of Lesvos, which are classified as belonging to different maternal origins and need further investigation, as to the phylogeographic structure of glacial refugia in SE Europe and the E. Mediterranean. For future use of downy oak in peri-urban landscapes, the possibility of using the high genetic and haplotypic diversity of all populations is highlighted, in view of expected intense climatic change.