Utvrđivanje varijabilnosti i diferencijacije prirodnih populacija Pinus nigra Arnold u Srbiji korišćenjem fitohemijskih i molekularnih markera
Determination of variability and diferentiation of native populations of Pinus nigra Arnold in Serbia using phytochemical and molecular markers
Doktorand
Šarac, Zorica S.Mentor
Marin, Petar D.Članovi komisije
Bojović, SrđanAleksić, Jelena М.
Nikolić, Biljana
Janaćković, Peđa
Metapodaci
Prikaz svih podataka o disertacijiSažetak
U ovom radu analizirana je fitohemijska i genetiţka varijabilnost i diferencijacija
sedam autohtonih populacija Pinus nigra u Srbiji koje pripadaju razliţitim infraspecijskim
taksonima (ssp. nigra, var. gocensis, ssp. pallasiana i var. banatica). U dvogodišnjim
ţetinama 195 jedinki iz sedam populacija odreŤen je sadrţaj i varijabilnost n-alkana i
terpena. Kutikularne voskove ţetina istraţivanih populacija crnog bora odlikuje serija nalkana
od C16 do C33, osim u populacijama opisanim kao ssp. nigra u kojima je
detektovana serija od C18 do C33. Najzastupljeniji su n-alkani sa neparnim brojem C
atoma: C23, C25, C27 i C29 (proseţni sadrţaj 10.3, 16.5, 15.1 i 10.7%, respektivno). U
etarskim uljima ţetina utvrŤeno je ukupno 75 komponenti, od koji je 58 identifikovano.
Dominantne komponente su α-pinen (43.6%) i germakren D (29.8%), koje zajedno ţine
73.4% mase ulja. Multivariacione statistiţke analize (PCA, CDA i HCA) koriššenih
fitohemijskih markera su, generalno, pokazale tendenciju formira...nja tri grupe populacija
(nigra, pallasiana i banatica). Na osnovu varijabilnosti terpena, populacije Priboj i Goţ
(determinisane kao var. gocensis) pokazale su umerenu tendenciju odvajanja od prve
grupe (ssp. nigra), dok je prema sastavu n-alkana populacija Priboj pokazala još vešu
tendenciju odvajanja. Pretpostavljeno je da takson gocensis predstavlja tranzicionu formu
izmeŤu taksona nigra na zapadu i pallasiana na jugoistoku Srbije.
U cilju odreŤivanja genetiţkog diverziteta i diferencijacije sedam istraţivanih
populacija P. nigra iz Srbije, testirano je 114 jedinki pomošu jedarnih (nuDNK),
hloroplastnih (cpDNK) i mitohondrijalnih (mtDNK) markera koji imaju bi-parentalno,
paternalno i maternalno nasleŤivanje, respektivno, kao i razliţitu brzinu evolucije. Zbog
nedostatka jedarnih mikrosatelita (nuSSRs) specijalno razvijenih za P. nigra, uraŤena je
inter-specijska PCR amplifikacija tri EST-SSRs razvijenih za P. taeda. Iako su dva ESTSSR
lokusa uspešno PCR-amplifikovana u našim uzorcima, utvrŤeno je odsustvo
varijabilnosti zbog ţega su iskljuţeni iz dalje analize. Od pet testiranih cpDNK SSRs, tri
su uspešno PCR-amplifikovana u našim uzorcima, sa 22 detektovana alela koji formiraju
38 haplotipova. Kao što je i oţekivano, s obzirom na intenzivan protok gena posredstvom
polena kod ţetinara, utvrŤen je veoma visok nivo cpDNK diverziteta (HT = 0.949) i mali
stepen diferencijacije (Fst = 0.017, p = 0.108, Gst = 0.024, Rst = 0.066)...
In this work phytochemical and genetic variability and differentiation of seven
native populations belonging to different infraspecific taxa of Pinus nigra (ssp. nigra, var.
gocensis, ssp. pallasiana i var. banatica) in Serbia were analyzed. In the needles of 195
trees from seven populations, composition and variability of n-alkanes and terpenes were
determined. The size of the n-alkanes found in the needle cuticular waxes of the black pine
populations investigated ranged from C16 to C33, with the exception of that of the
subspecies nigra, which ranged from C18 to C33. The most abundant n-alkanes were the
four odd-numbered n-alkanes C23, C25, C27, and C29 (mean contents of 10.3, 16.5, 15.1,
and 10.7%, respectively). In the needle essential oils a total of 58 individual components
out of the 75 compounds detected could be identified. The major components of the oils
were α-pinene (43.6%) i germakrene D (29.8%), comprising together in average 73.4% of
the essential oil composition. Multi...variate statistical analysis (PCA, CDA, and HCA) of
used phytochemical markers showed, in general, a tendency to the formation of three
populations groups (nigra, pallasiana, and banatica). Based on the terpene variability,
populations Priboj and Goţ, determined as var. gocensis, showed a moderate tendency of
separation from the first group (ssp. nigra), while based on n-alkane composition,
population Priboj showed even a greater tendency of separation. It was assumed that taxon
gocensis might be a transitional form between taxa nigra occurring in the west and
pallasiana growing in the southeast of Serbia.
We screened 114 trees from seven studied P. nigra populations from Serbia with
nuclear (nrDNA), chloroplast (cpDNA) and mitochondrial (mtDNA) markers which have
bi-parental, paternal and maternal inheritance, respectively, and different evolutionary
rates to infer levels of genetic diversity and structuring within studied area. Due to the lack
of nuclear microsatellites (nuSSRs) specifically developed for P. nigra, we employed
three EST-SSRs developed for P. taeda for cross-species amplification in P. nigra.
Although two EST-SSR loci were successfuly PCR-amplified in our samples, they were
invariable and discarded from further analyses...