Γενετική ποικιλότητα συμπατρικών πληθυσμών καστανιάς (Castanea sativa Mill.) και των επιβλαβών εντόμων αυτής
Creators: name: Πετρόπουλος, Σοφοκλής Ιωάννη
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2016
Subjects: Συνεξέλιξη
Μοριακοί δείκτες
Μικροδορυφόροι (SSRs)
Καστανιά
Καρποφάγα έντομα
Καρπόκαψα
Coevolution
Molecular markers
Microsatellites
Castanea sativa
Fruit infesting insects
Cydia splendana

description: H ευρωπαϊκή καστανιά (Castanea sativa Mill.), αναπόσπαστο στοιχείο της βλάστησης των μεσογειακών χωρών, αποτελεί πολύτιμο δασοπονικό είδος πολλαπλών χρήσεων. Η ιδιαίτερη σημασία των ελληνικών πληθυσμών καστανιάς έγκειται, μεταξύ άλλων, στο ότι συγκεντρώνουν περίπου το μισό της συνολικής ευρωπαϊκής ποικιλότητας του είδους, γεγονός που καθιστά το ελληνικό γονιδιακό απόθεμα καστανιάς ίσως το σημαντικότερο στον ευρωπαϊκό χώρο. Παρόλα αυτά, η καλλιέργεια των καστάνων γνωρίζει τα τελευταία χρόνια μεγάλη ύφεση στην Ελλάδα λόγω των προσβολών της καστανιάς από τον παθογόνο μύκητα Cryphonectria parasitica και από καρποφάγα έντομα. Διερευνήθηκε η γενετική ποικιλότητα φυσικών πληθυσμών Castanea sativa και του καρποφάγου εντόμου αυτής Cydia splendana Hubn. και πραγματοποιήθηκε συγκριτική ανάλυση αυτών με σκοπό τη μελέτη της συνεξελικτικής τάσης των δύο ειδών. Για το σκοπό αυτό, επιλέχθηκαν δύο φυσικές σπερμοφυείς συστάδες στην Αρναία Χαλκιδικής και στο Χορτιάτη Θεσσαλονίκης. Τα αποτελέσματα της μοριακής ανάλυσης του φυτικού και του εντομολογικού ιστού έδειξαν ότι η γενετική ποικιλότητα των ειδών C. sativa και C. splendana κυμαίνεται σε γενικά υψηλά επίπεδα και στους δύο εξεταζόμενους πληθυσμούς. Από το μορφολογικό διαχωρισμό των προνυμφών παρατηρήθηκε σαφής διαφοροποίηση στην κατανομή των τάξεων κολεοπτέρων και λεπιδοπτέρων εντόμων ανάμεσα στις δύο υπό μελέτη περιοχές. Ανάμεσα στις προνύμφες λεπιδοπτέρων εντοπίστηκε και για πρώτη φορά καταγράφηκε το είδος Blastobasis phycidella ως καρποφάγο του γένους Castanea. Η ανάλυση του συστήματος «ξενιστής – έντομο» έδειξε ότι τόσο ο ξενιστής C. sativa όσο και το καρποφάγο έντομο C. splendana παρουσιάζουν υψηλότερα επίπεδα γενετικής ποικιλότητας στον πληθυσμό της Αρναίας σε σχέση με τον πληθυσμό του Χορτιάτη. Το καρποφάγο έντομο ακολουθεί τα πρότυπα ποικιλότητας του ξενιστή του και στις δύο δειγματοληπτικές περιοχές, γεγονός που αποτελεί ένδειξη κοινής εξελικτικής πορείας των δύο αυτών οργανισμών. Από την ανά δέντρο διερεύνηση του συστήματος «ξενιστής – έντομο» προέκυψε αρνητική συσχέτιση της γενετικής ποικιλότητας του ξενιστή με το βαθμό προσβολής του από προνύμφες λεπιδοπτέρων εντόμων και θετική συσχέτιση με το βαθμό προσβολής του από προνύμφες κολεοπτέρων εντόμων, και στις δύο περιοχές δειγματοληψίας. Διαφαίνεται σημαντική επίδραση των συνθηκών θερμοκρασίας και υγρασίας των περιοχών Αρναίας και Χορτιάτη, τόσο στην ποικιλότητα μοριακού δείκτη EST-SSR του ξενιστή C. sativa που προέρχεται από γονίδιο αντοχής του είδους στην ξηρασία (GOT021), όσο και στην κατανομή του πληθυσμού των κολεοπτέρων και λεπιδοπτέρων καρποφάγων εντόμων στις περιοχές αυτές. Η παρούσα εργασία αποτελεί την πρώτη αναφορά στη βιβλιογραφία συγκριτικής μελέτης ξενιστή και εντόμου για την ευρωπαϊκή καστανιά (C. sativa) και ενός από τα βασικά καρποφάγα έντομά της (C. splendana). Είναι ακόμη μία από τις πρώτες προσπάθειες στην Ελλάδα για τη μελέτη του διπόλου «ξενιστής – έντομο» με στόχο την κατανόηση της πορείας συνεξέλιξης τους και αποτελεί σημαντική βάση για περαιτέρω έρευνα όσον αφορά όχι μόνο το συγκεκριμένο, αλλά και γενικά παρόμοιου τύπου συστήματα.
description: Sweet chestnut (Castanea sativa Mill.), is widely distributed in the European continent and is considered to be a multipurpose forest tree species of great economic importance, valued not only for its fruit and timber, but also for its contribution to the landscape and the environment. The Greek C. sativa gene pool is thought to be of great genetic interest because it is one the three major gene pools of the species and includes almost half of the species’ European genetic diversity. However, chestnut production has been dramatically reduced in Greece during the last decades due to both the spread of chestnut blight (caused by the fungus Cryphonectria parasitica) and the strong presence of chestnut feeding insects. In the present study, two natural Castanea sativa seedling stands were selected in the regions of Arnea (Halkidiki) and Mt. Hortiatis (Thessaloniki), in order to investigate the genetic diversity of sweet chestnut and one of its main fruit infesting insects, Cydia splendana Hubn. In addition, the coevolutionary trend of the two species was studied through a comparative analysis of their diversity patterns. The host – tree and insect molecular analysis showed that the C. sativa and C. splendana genetic diversity is high in both species and populations. Initial species separation based on larvae morphology revealed a clear differentiation in the distribution frequencies of Coleoptera and Lepidoptera insects between the two tested areas. The Arnea region showed a considerably higher population of Coleoptera individuals compared to Lepidoptera, whereas in Mt. Hortiatis Lepidoptera individuals were more abundant, but population differences were less pronounced. Both the host C. sativa as well as the insect C. splendana exhibit higher levels of genetic variation in the population of Arnea in comparison to the population of Hortiatis. The chestnut feeding insect follows the hosts’ diversity patterns in both sampling areas, which indicates a common evolutionary process of the two organisms. The tree to tree host – insect analysis showed a negative correlation between the genetic diversity of the host and the degree of infestation by Lepidoptera larvae, as well as a positive correlation between the genetic diversity of the host and the degree of infestation by Coleoptera larvae in both sampling areas. Temperature and humidity conditions of Arnea and Hortiatis regions were found to significantly affect the diversity of a particular C. sativa EST-SSR molecular marker that is related with the species’ drought tolerance (GOT021). To the authors’ knowledge, this dissertation is the first comparative host – insect study regarding European chestnut (C. sativa) and one of its main fruit infesting insect species (C. splendana). It also provides the background for future studies considering a further analysis in similar types of species interactions.