Genetic variability of Scots pine (Pinus sylvestris L.) in maternal regions of provenance

Open access

Abstract

The analysis of chosen selected Scots Pine (Pinus sylvestris L.), populations representing different seed regions: 107 (Międzyzdroje), 305 (Woziwoda), 206 (Strzałowo), 208 (Białowieża), 504 (Bolesławiec), 606 (Józefów) were performed using 10 isoensyme markers: Gdh (E.C.1.4.1.2), Sdh-A, Sdh-B (E.C.1.1.1.25), Pgd-B (E.C.1.1.1.44), Mdh-A, Mdh-C (E.C.1.1.1.37), Got-A, Got-B, Got-C (E.C.2.6.1.1), Dia-C (E.C.1.8.1.4). There were calculated following genetic parameters: allelic frequencies, observed and expected heterozygosities, and Wright’s fixation indexes. In populations, the results of analysis indicated presence of rare alleles. In all study populations, the average effective number of alleles per locus was 1.46 and was lower than expected number of alleles per locus of 1.93. The results for the effective number of alleles of the population per locus were as follows: Strzałowo and Białowieża 1.54, Bolesławiec 1.48, Jozefów 1.44, Świnoujście 1.42, Woziwoda 1.35. Average observed heterozygosity in the studied populations was calculated at the level of 0.26 and it was lower than the expected heterozygosity at 0.28. For populations, the level of heterozygosities were as follow: Strzałowo 0.35, Bolesławiec and Białowieża 0.25, Józefów 0.27, Świnoujście 0.23, Woziwoda 0.26. In particular loci level of heterozygosity was different, as the most heterozygous Mdh-C locus was estimated, while minimum Got-C.

Significant differences in allele frequency of Hardy-Weinberg deviation equilibrium were found in 10 cases: Strzałowo (Got-C), Bolesławiec (Got-B), Białowieża (Got-B, Gdh), Józefów (Mdh-C), Międzyzdroje (Got-B, Got-C, Mdh-C), Woziwoda (Got-C, Gdh). All studied populations had a lower effective number of alleles per locus (Ne) comparing to the observed number of alleles (Na). Wright’s fixation indices were negative for populations: Strzałowo (-0.09), Józefów (-0.03), Międzyzdroje (-0.01) and positive for: Białowieża (0.12), Woziwoda and Bolesławiec (0.07). The extremely high Wright’s fixation index (0.12) was observed for Białowieża population.

If the inline PDF is not rendering correctly, you can download the PDF file here.

  • Bergmann F. Gregorius H.R. Larsen J.B. 1990. Levels of genetic variation in Europen silver fir (Abies alba). Genetica 82 1-10.

  • Białobok W.S. Boratyński A. Bugała W. 1993. Biologia sosny zwyczajnej. Sorus Poznań.

  • Cieślewicz A. 2009. Charakterystyka wybranych loci mikrosatelitarnych u sosny zwyczajnej i ich wykorzystanie do identyfikacji szczepów drzew matecznych. Doctoral dissertation. Adam Mickiewicz University manuscript.

  • Concle M.T. Hodgskiss P.D. Nunnaly L.B. Hunter S.C. 1982. Sterch gel electrophpresis of conifer seeds a laboratory manual. USDA Forest Service. Pacific Southwest Forest and Range Experimental Station. General Technical Report PSW 64 18.

  • Dzialuk A. Burczyk J. 2002. Comparison of genetic diversity of Scots pine (Pinus sylvestris L.) from qualified seed-tree stand and clonal seed orchard. Ecological Questions 2 89-94.

  • Dzialuk A. Burczyk J. 2006. Zmiany struktury genetycznej pomiędzy populacja rodzicielską a potomną w drzewostanie nasiennym sosny zwyczajnej (Pinus sylvestris L.). Sylwan 10 30-38.

  • Giertych M. 1980. Polskie rasy sosny świerka i modrzewia w międzynarodowych doświadczeniach proweniencyjnych. Arboretum Kórnickie 25 135-160.

  • Giertych M. Oleksyn J. 1981. Summary of results on Scots pine (Pinus silvestris L.) on volume production in Ogevskij’s pre-revolutionary Russian provenance experiments. Silvae Genetica 30 (2) 50-74.

  • Hartl D.L. Clark A.G. 2007. Podstawy genetyki populacyjnej. Wydawnictwo Uniwersytetu Warszawskiego Warsaw.

  • Kosińska J. Lewandowski A. Chałupka W. 2007. Genetic variability of Scots pine maternal populations and their progenies. Silva Fennica 41 (1) 5-12.

  • Kowalczyk J. 2013. Międzypokoleniowa zmienność struktury genetycznej wybranych drzewostanów sosny zwyczajnej (Pinus sylvestris L.). Prace IBL Rozprawy i Monografie 19 7-136.

  • Kowalczyk J. Matras J. Korczyk A.F. Sabor J. Barzdajn W. Żybura H. Matras J. 1994. Zmienność sosny pospolitej i hodowlana wartość jej proweniencji. IBL Warsaw.

  • Kowalczyk J. Matras J. Żybura H. Sabor H. Barzdajn W. 2000. Zmienność sosny pospolitej i hodowlana wartość jej proweniencji. IBL Warsaw.

  • Krzakowa M. 1979. Enzymatyczna zmienność międzypopulacyjna sosny zwyczajnej (Pinus sylvestris L.). Adam Mickiewicz University Press Poznań.

  • Krzakowa M. Szweykowski J. Korczyk A. 1977. Population genetics of Scots pine (Pinus sylvestris L.) forests. Genetic structure of plus-trees in Bolewice near Poznań (West Poland). Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Biological Sciences 25 583-590.

  • Lindgren D. Gregorius H.R. 1976. Inbreeding and coancestry. In: Proceedings of the IUFRO joint meeting on advanced generation breeding. Bordeaux France.

  • Marshall D.R. Brown A.H.D. 1975. Optimum sampling strategies in genetic conservation. In: Crop genetic resources for today and tomorrow (eds.: O.H. Frankel J.G. Hawkes) Cambridge University Press Cambridge.

  • Matras J. 1996. Rejestr drzew doborowych plantacji i plantacyjnych upraw nasiennych. DGLP IBL Warsaw.

  • Matras J. 2005. Ochrona leśnych zasobów genowych i ich wykorzystanie w selekcji drzew oraz nasiennictwie i szkółkarstwie leśnym. Międzynarodowa konferencja - naukowo techniczna - Ochrona leśnych zasobów genowych i hodowla selekcyjna drzew leśnych w Polsce - stan i perspektywy. Malinówka June 2005 5-15.

  • Matras J. Burzyński G. Czart J. Fonder W. Korczyk A. Puchniarski T. Tomczyk A. Załęski A. 1993. Program zachowania leśnych zasobów genowych i hodowli selekcyjnej drzew leśnych w Polsce. State Forests National Forest Holding Forest Research Institute Warsaw.

  • Mejnartowicz L. 1979. Genetic variation in some isoenzyme loci in Scots pine (Pinus sylvestris L.) populations. Arboretum Kórnickie 24 91-104.

  • Mejnartowicz L. 1999. Ochrona zmienności i różnorodności genetycznej szczątkowych popualcji Abies alba w Sudetach. Stan i perspektywy badań z zakresu hodowli lasu. 1st Forest Conference materials. IBL Sękocin Las 18-19 May 121-124.

  • Mejnartowicz L. Bergmann F. 1985. Genetic differentiation among Scots pine populations from the lowlands and the mountains in Poland. Lecture Notes in Biomathematics 60 253-266.

  • Molotkov P.T. Patlai I.N. 1991. Systematic position within the genus and intraspecific taxonomy. In: Genetic of Scots pine (eds.: M. Giertych M. Csaba) Akademiai Kiado Budapest 23-86.

  • Nei M. 1973. Analysis of gene diversity in subdivided populations. Proceedings of the National Academy of Sciences USA 70 3321-3323.

  • Nowakowska J. 2007. Zmienność genetyczna polskich wybranych populacji sosny zwyczajnej (Pinus sylvestris L.) na podstawie analiz polimorfizmu DNA. IBL Sękocin Stary.

  • Nowakowska J. Rakowski K. 2005. Charakterystyka zmienności genetycznej sosny napiwodzko-ramuckiej i spalskiej na podstawie analiz mitochondrialnego DNA. Leśne Prace Badawcze 2 73-91.

  • Odrzykoski I.J. 2002. Badania nad zmiennością genetyczną kosodrzewiny (Pinus mugo) z wykorzystaniem markerów biochemicznych i molekularnych. Adam Mickiewicz University Press Poznań.

  • Paule L. 1992. Genetika a slachtenie lesnych drevin. Priroda Bratislava.

  • Peakall R. Smouse P. 2006. GenAlex 6: Genetic Analysis in Excel. Population genetic software for teaching and research. Molecular Ecology Notes 6 288-295.

  • Prus-Głowacki W. 1982. Badania nad zmiennością genetyczną w klasach wiekowych naturalnie odnawiającej się populacji sosny (Pinus sylvestris L.). Adam Mickewicz University Press Poznań.

  • Prus-Głowacki W. Urbaniak L. Bujas E. Curtu A.L. 2012. Genetic variation of isolated and peripheral populations of Pinus sylvestris L. from glacial refugia. Flora 207 (2) 150-158.

  • Prus-Głowacki W. Bernard E. 1994. Allozyme variation in population of Pinus sylvestris L. from a 1912 provenance trial in Pulawy (Poland) populations. Silvae Genetica 43 132-138.

  • Prus-Głowacki W. Nowak-Bzowy R. 1992. Genetic structure of natural regenerating Scots pine population tolerant for hight pollution near a zink smelter. Water Air and Soil Pollution 62 249-259.

  • Przybylski T. 1970. Zmienność sosny zwyczajnej (Pinus silvestris L.) polskich proweniencji. Zakład Dendrologii i Arboretum Kórnickie PAN Kórnik.

  • Regulation by the Minister of Environment of 9 March 2004 on charts areas and maps of regions of origin of basic forest reproductive material. Journal of Laws no. 67 pos. 621.

  • Samoćko J. 2004. Zmienność genetyczna drzewostanu sosny zwyczajnej (Pinus sylvestris L.) i jego potomstwa. Doctoral dissertation ID PAN Kórnik. Manuscript.

  • Svoboda P. 1953. Lesni dřeviny a jejich porosty. Cast 1. Statni zemedelske nakladatelstvi Praha.

  • Vidakovic M. 1991. Conifers morphology and variation. Grafićki zavod Hrvatske Zagreb.

  • Yeh F.C. Boyle T.J.B. 1997. Population genetic analysis of co-dominant and dominant markers and quantitative traits. Belgian Journal of Botany 129 157-163.

Search
Journal information
Impact Factor


CiteScore 2018: 0.67

SCImago Journal Rank (SJR) 2018: 0.312
Source Normalized Impact per Paper (SNIP) 2018: 0.569

Metrics
All Time Past Year Past 30 Days
Abstract Views 0 0 0
Full Text Views 183 87 6
PDF Downloads 81 46 2