Populiac genet

1
Populiac genet
2.2. Populiacines ir kiekybines genetikos
pagrindai
Populiacines genetikos pagrindines koncepcijos

• Populiacijos dydis
• Genotipu ir aleliu dažniai
• Genetine pusiausvyra
• Genetine ivairove ir polimorfizmas
• Reprodukcines ir poravimosi sistemos
• Genetine ivairove lemiantys veiksniai

2
Definicijos
Definicijos
Populiacine genetika genetikos mokslo sritis
tirianti aleliu dažnius ir ju kitima
populiacijose Populiacija tai tam tikroje
teritorijoje egzistuojanti laisvai
besikryžminanciu (panmiksija) individu sankaupa,
daugiau ar mažiau izoliuota nuo kitu
sankaupu. Populiacija genetine prasme tai grupe
individu, besidalinanciu bendru genu fondu ir
turinciu galimybe kryžmintis tarpusavyje.
Fenotipas individo požymiu visuma Genotipas
individo genetines informacijos visuma (arba jos
dalis), genu rinkinys Alelis vienas iš geno
dvieju arba keleto alternatyviu formu galinciu
egzistuoti viename lokuse.
3
Pop dydis Ne
Efektyvusis populiacijos dydis Ne
Efektyvusis populiacijos dydis (gausumas) Ne
tai individu, dalyvaujanciu naujos kartos kurime
(t.y. - duodanciu palikuonis), skaicius
Efektyvusis populiacijos dydis Ne yra kelis
kartus ar net dešimtis kartu mažesnis, nei
bendras individu skaicius populiacijoje Nc
(census population size) del šiu priežasciu

• populiacijos gausumo kitimo skirtingose
  generacijose
• nevienodo individu derejimo
• nevienodo lyciu santykio
• persidengianciu generaciju
• geografinio populiacijos pasiskleidimo

4
Ne kitimas
Populiacijos dydžio (gausumo) kitimas
ontogenezeje ir keiciantis generacijoms
Medžiu skaicius
I generacija
II generacija
Metai
5
Ne ivertinimas
Efektyvaus populiacijos dydžio ivertinimas
1. Pagal populiaciju dydžio fluktuacija
1/Ne1/t(1/N11/N21/Nt) t - generaciju
skaicius, Nt Ne kiekvienoje generacijoje jei Ne
penkiose generacijose yra 20, 80, 100, 125 ir
175, tai Ne58
2. Pagal lyciu santyki Ne
(4NmNf)/(NmNf) Nm teviniu medžiu skaicius, Nf
motininiu medžiu skaicius jei 250 teviniu ir
250 motininiu medžiu, tai Ne 500 jei 50 teviniu
ir 450 motiniu medžiu, tada Ne 180
3. Pagal šeimu dydžio kintamuma Ne
4Nc/(?22) jei individu kiekio šeimoje
variansa ?2 5, populiacijos dydis Nc 100,
tai Ne57
6
Ne mazejimo pasekmes
Efektyvaus populiacijos dydžio mažejimo pasekmes

• Del atsitiktines aleliu dažniu variacijos vyksta
  genetinis dreifas - aleliu fiksacija
  (isigalejimas) ir praradimas
• Dideja inbrydingas kryžminimasis tarp giminingu
  individu
• Dideja homozigotiškumas
• Vyksta diferenciacija i subpopuliacijas
• Pasireiškia butelio kaklelio efektas
• Pasireiškia isikurimo efektas

7
Hardzio-Veinbergo

Hardžio-Weinbergo principai
Gausioje populiacijoje, kurioje visi individai
kryžminasi laisvai ir atsitiktinai, kurioje
nevyksta selekcija, mutacijos, genetinis dreifas
ir migracija

• Genotipu dažniai yra aleliu dažniu produktas

• Aleliu ir genotipu dažniai populiacijoje
  nesikeicia iš kartos i karta

• Jei populiacijoje pakinta genotipu dažniai be
  aleliu dažniu pokyciu, po vienos generacijos
  nusistovi genotipu pasiskirstymo pusiausvyra,
  atitinkanti aleliu dažnius

• Jei populiacijoje pakinta aleliu dažniai, po
  vienos generacijos nusistovi genotipu
  pasiskirstymo pusiausvyra, atitinkanti naujus
  aleliu dažnius

8
Aleliu ir genotipu dažnis

• Genotipu dažnis yra aleliu dažniu produktas

a1a1 a1a2 a2a2
p2 2pq q2
Aleliu dažnis
P(a1) 2(a1a1) (a1a2)/2n
Alelio a1 dažnis
Dvigubas homozigotiniu individu skaicius (nes
homozigotos turi dvi to pacio a1 alelio kopijas)
Padalinta iš dvigubo individu skaiciaus pavyzdyje
(kadangi kiekvienas individas turi du alelius
lokuse)
Heterozigotiniu genotipu su tuo aleliu skaicius
(nes heterozigota turi tik viena a1 aleli)
9
Al dazn heterozig homozig
Aleliu dažniai ir homozigotiniu ir
heterozigotiniu genotipu dažniai HWE
populiacijoje
A alelio dažnis p
0,8 0,6 0,4
0,2 0,0 I
l l
l l
l
1,0 - 0,8 - 0,6 - 0,4 - 0,2 - 0,0 -
Genotipu dažniai
Homozigotu aa
Homozigotu AA
Q q2
P p2
Heterozigotu Aa
H 2pq
I l
l l
l l
0,2 0,4 0,6
0,8 1,0
a alelio dažnis q
Didžiausias heterozigotiniu genotipu (Aa) dažnis
yra esant aleliu dažniui 0,3-0,7
10
Hardzio-Veinbergo

• Aleliu ir genotipu dažniai populiacijoje
  nesikeicia iš kartos i karta

• Jei populiacijoje pakinta genotipu dažniai be
  aleliu dažniu pokyciu, po vienos generacijos
  nusistovi genotipu pasiskirstymo pusiausvyra,
  atitinkanti aleliu dažnius

Pirmoji generacija
Antroji generacija
Popu-liacija Genotipu dažniai G0 Genotipu dažniai G0 Genotipu dažniai G0 Aleliu dažniai G0 Aleliu dažniai G0
A1 A1 A1 A2 A2 A2 p q
Pop. 1 0.6 0.2 0.2 0.7 0.3
Pop. 2 0.49 0.42 0.09 0.7 0.3
Pop. 3 0.4 0.6 0.0 0.7 0.3
Genotipu dažniai G1 Genotipu dažniai G1 Genotipu dažniai G1 Aleliu dažniai G1 Aleliu dažniai G1
A1 A1 A1 A2 A2 A2 p q
0.49 0.42 0.09 0.7 0.3
0.49 0.42 0.09 0.7 0.3
0.49 0.42 0.09 0.7 0.3

• Jei populiacijoje pakinta aleliu dažniai, po
  vienos generacijos nusistovi genotipu
  pasiskirstymo pusiausvyra, atitinkanti naujus
  aleliu dažnius

11
Aleliu tipai
Aleliai pagal dažnuma ir paplitima skirstomi i 4
grupes
Paplitimas Dažnis Placiai paplite Lokalus
Dažni Dažni placiai paplite Dažni lokalus
Retieji Retieji placiai paplite Retieji lokalus
12
Aleliu daznis ir kiekis
Evoliucijai, selekcijai ir medynu genetinei
ivairovei svarbus skirtingo dažnio aleliai

• medynu ivairovei svarbus vidutinio dažnio aleliai
  (qgt0,1),
• selekcijai svarbus retesni aleliai (qgt0,01) ir
  didesnis aleliu skaicius,
• evoliucijai svarbus ir patys retieji aleliai ir
  didelis ju skaicius

Aleliu kiekis
svarbus evoliucijai
svarbus selekcijai
svarbus medynu ivairovei
0 0,25
0,50
Aleliu dažnis (q)
retieji aleliai
placiai paplite aleliai
nedažni aleliai
pagal Danell 1993
13
Genu dažn ir adityv variacija
Adityvine variacija (kiekybiniu požymiu
variacija) labiausiai lemia vidutinio dažnio
aleliai (q0.4-0.6). Todel naturali arba dirbtine
selekcija pirmiausiai itakoja vidutinio dažnio
alelius
Adityvine variacija
Genu dažnis (q)
14
Ind sk ir add var
Genetine variacija priklausomai nuo populiacijoje
atrenkamu medžiu skaiciaus
Išliekanti adityvine variacija
0.99
0.93
Atrinkus 50 medžiu išlaikomi 99 visos
populiacijos genetines ivairoves
Atrinkus 5 medžius išlaikomi 93 visos
populiacijos genetines ivairoves
N5
N50
Atrinktu (atsitiktine tvarka) medžiu skaicius
15
Individu skaicius
Individu skaicius reikalingas siekiant apimti
retuosius/ mažo dažnio alelius
1142
916
754
pagal Gregorius 1980
16
Gen var itakojantys veiksniai
Genetine ivairove - aleliu dažnius ir genu kieki
- populiacijose itakojantys veiksniai
Mutacijos atsitikinai atsirandantys genu
pokyciai
Genu pernešimas (gene flow) genu migracija iš
vienos populiacijos i kita, del ko pakinta genu
dažnis
Genetinis dreifas (genetic drift) atsitiktinis
aleliu praradimas mažose populiacijose
Fenotipinis (fenogenetinis) plastiškumas
genotipo požymio amplitude nustatyta bent
dviejose aplinkose
Naturali atranka mažiau prisitaikiusiu genotipu
iškritimas iš populiacijos lemiantis nevienoda
aleliu perdavima sekanciai generacijai ir
didinantis prisitaikyma
Neatsitiktinis kryžminimasis giminingu
individu, arba individu su panašiais fenotipais
poravimasis
Isikurimo efektas reiškinys, kai tik dalis
genotipu dalyvauja paliekant palikuonis ir
genotipu dažnis tampa skirtingas naujoje
populiacijoje
Stochastiniai procesai (populiacines bangos)
individu gausumo svyravimai populiacijose
17
Pop genet sistema
Populiacijos genetine sistema
Populiacija
Fenotipine struktura
Aplinkos modifikacijos
APLINKA
Genu veiklos moda
Gretima populiacija
Gyvybingumo atranka
Seklu (zigotu) migracija
Genotipine struktura
Itaka poravimuisi
Mutacijos
Poravimosi sistema
Žiedadulkiu (gametu) migracija
Populiacijos dydis
Fertilumo atranka
Genetine struktura
pagal Hattemer Gillet 2000
18
Gen ir genet ivairove
Genetine ir genotipine ivairove keiciantis
generacijoms
Atranka pagal gyvybinguma
Atsitiktinumai
Suauge medžiai
Gametos (žiedadulkes)
Atranka pagal fertiluma
Poravimosi sistema
Mutacijos
Atsitiktinumai
19
Genvar itak veiksniai

Veiksniu itaka genetinei variacijai tarp
populiaciju (tarppopuliacinei diferenciacijai) ir
populiaciju viduje (pagal Eriksson 1997, 1998)
Variacija mažina
Variacija didina
20
Evol jegos ir allel
Skirtinu evoliuciniu jegu poveikis aleliu dažniui
ir genetinei ivairovei.
Melynos rodykles rodo variacijos didejima
populiacijose, raudonos mažejima (aleliu
praradima arba fiksacija)
A alelio dažnis
21
Daznio pok del atrankos
Naudingu genu dažniu pokytis del atrankos
Genu dažnis
p A geno dažnis, q a geno dažnis, s AA ir
aa genotipu prisitaikymo skirtingumas (selekcijos
koeficientas, žuvusiuju proporcija)
dominantiniu
Dominantiniu genu dažnis keiciasi greitai, kai
jie reti, o letai kai dažni. Atsparumo
požymius lemia pavieniai domitantiniai genai,
taigi, populiacijose šias savybes lemianciu genu
dažnis pradžioje keiciasi greitai.
S 3
recessyviniu
Recesyviniu genu dažnis keiciasi letai, kai jie
reti, o greitai kai dažni
Laikas - generaciju skaicius
22
Daznio pok del atrankos
Žalingu genu dažniu pokytis del atrankos
Genu/aleliu dažnis
Genotipu prisitaikymo laipsnis AA 1.0 Aa
1.0 aa 0.01
a alelis
Laikas - generaciju skaicius
Žalingo a alelio dažnis populiacijoje mažeja
letai, nes jis išlieka heterozigotose, kuriu
prisitaikymas išlieka geras deka nežalingo
dominuojancio A alelio
23
Genu dreifas
Genu dreifas
- tai genetines variacijos praradimas del
atsitiktiniu priežasciu vykstant kartu kaitai
cia V variacijos praradimas t
laikas (generaciju skaicius) Ne
efektyvusis populiacijos dydis

• V 1 - (1/(2Ne))t

Genu dreifas labiausiai pasireiškia mažose
populiacijose
- kai Ne 1, tada genetine variacija per viena
generacija sumažeja 50 - kai Ne 10, tada
genetine variacija per 10 generaciju sumažeja 60
- aleliu praradimas
cia E aleliu praradimas m pirminis
aleliu kiekis pj j-tojo alelio dažnis
Ne efektyvusis populiacijos dydis
E m - ?(1-pj)2Ne
24
Aditiv variance
Išliekanti genetine adityvine variacija po 1, 10
ir 50 generaciju, priklausomai nuo populiaciju
dydžio (pagal Danell 1993)
25
Kiekyb vs kokyb pozymiai
Butelio kaklelio efektas kiekybiniams ir
kokybiniams požymiams
Kiekybiniai požymiai
Genetine variacija
Kokybiniai požymiai

• Keiciantis aplinkos salygoms, adaptaciniu požymiu
  kiekybinis paveldimumas yra pranašesnis nei
  kokybinis paveldimumas, nes butelio kaklelio
  efekto išdavoje išlieka daugiau genetines
  ivairoves

• Butelio kaklelio efektas stipriai sumažina
  genetine ivairove, taciau kartais jis atlieka
  teigiama funkcija išplatina retuosius alelius

26
Neatsitiktinis kryzminimasis
Neatsitiktinis kryžminimasis

• Inbrydingas
• Poravimasis tarp giminingu individu, pvz. tarp
  arciau vienas kito auganciu medžiu
• Pasirinktinis poravimasis
• kai poruojasi panašaus fenotipo individai, pvz.
  ankstyvos fenologijos motinos su ankstyvosios
  fenologijos tevais

Neatsitiktini kryžminimasis mažina
heterogeniškuma, mažina genetine ivairove,
pažeidžia aleliu dažniu pasiskirstymo pusiausvyra
populiacijoje, mažina populiacijos tvaruma ir kt.
27
Inbrydingas
Inbrydingas
Inbrydingas tai kryžminimasis tarp giminingu
individu Del inbrydingo sumažeja heterozigotiniu
individu dažnis populiacijoje Inbrydingo
koeficientas F rodo heterozigotiniu individu
proporcijos sumažejima lyginant su
heterozigotiniu individu proporcija atsitiktinai
besikryžminancioje populiacijoje
28
Inbrydingo depresija
Inbrydingo depresija
F inbrydingo koeficientas mF požymio reikšme
esant inbrydingui F m0 požymio reikšme be
inbrydingo d dominantinis nukrypimas p, q
vidutinis genu dažnis lokuse atsakingame už požymi
mF m0 2F Sdpq
29
Adityvinis paveld
Adityvinio paveldejimo atveju požymi lemia
daugelio aleliu suminis poveikis
Kryžminantis genotipams AaBbCcDc x AaBbCcDc
gaunami palikuonys
Individu skaicius
Normalusis pasiskirstymas
Medžiu aukšcio klases
Kiekviename lokuse dominantinis alelis prideda
0,1m aukšcio aabbccdd genotipo aukštis bus 20 m,
AaBbCcDd 20,4 m, o AABBCCDD 20,8
30
Gen map wood
Kiekybinius požymius lemia vienu metu daug genu
(QTL), išsidesciusiu daugelyje chromosomu vietu
(Populus genolapyje medžiu aukšcio QTL pažymeti
raudonai)
Medienos
31
Kombinacine galia
Bendroji ir specifine kombinacine galia
Skirtingi medžiai nevienodai perduoda savo
savybes palikuonims
Tevinis medis
Motinmedžiu vidurkiai
x
Didele bendroji kombinacine galia BKG
Motininis medis
Bendras vidurkis
Didele bendroji kombinacine galia BKG medžio
palikuoniu vidurkio nukrypimas nuo bendrojo
vidurkio
32
Sel pozymiai
Medžiu požymiu grupes
33
Kiekvienas pozymis
Kiekviena požymi apsprendžia daugelis komponentu
Aukštis
Augimo sparta
Augimo periodas
Fotosintezes aktyvumas
Maistmedžiagiu efektyvumas
Vandens naudojimo efektyvumas
Maistmedžiagiu paemimas iš dirvožemio
Maistmedžiagiu panaudojimas
Maistmedžiagiu relokacija
Kiekviena iš šiu komponentu apsprendžia daug
ivairialypiu biosintezes ir metabolizmo keliu,
kuriuos reguliuoja daugelis enzimu ir, kartu,
daugelis genu. Biotechnologines selekcijos
pagalba modifikuojant kiekviena iš ju atskirai
gali buti suardamas balansas tarp atskiru
komponentu. Be to efektyvumas gali buti
nedidelis, nes augima gali riboti kitas
nepagerintasis komponentas.
34
Medziu ypatybes
Medžiu biologines ypatybes itakojancios
genetinius procesus

• Medžiu ilgaamžiškumas letas ilgas vystymasis ir
  velyva branda.
• Daugelis ukiniu ir adaptyviniu požymiu lemiami
  daugelio aleliu ir yra paveldimi adityviškai.
• Kryžmadulkine poravimosi sistema labai apriboja
  savidulka ir poravimasi tarp giminingu individu
  ir tuo apsaugo nuo aleliu fiksacijos (atskiru
  aleliu isigalejimo populiacijoje)
• Del didelio heterozigotiškumo medžiu
  populiacijose sukaupta daug recesyviniu aleliu,
  lemianciu dideli genetini kruvi ir imbrydingo
  depresija

35
Rušys
Miško medžiu rušys skiriasi pagal bioekologines
ir genetines ypatybes, lemiancias ju adaptacijos
galimybes
36
Ppop seim ind var
Požymiu variacija tarp populiaciju ir
populiacijose (Karpotojo beržo)
Populiaciju vidurkiai
Šeimu vidurkiai
37
Paveldejimas
Paveldejimas
a) paveldejimas tai panašumo tarp tevu ir
palikuoniu laipsnis. Jis ivertinamas regresijos
koeficientu)
Tevu ir palikuoniu požymio reikšmes
priklausomybe, kai paveldejimas žemas H2 lt 0.5
Tevu ir palikuoniu požymio reikšmes priklausombe,
kai paveldejimas aukštas H2 gt 0.5
b) paveldejimas tai genetinio kintamumo tarp
palikuoniu santykis su fenotipiniu kintamumu. Jis
ivertinamas atitinkamu variansu santykiu.
Adityvine variansa
Fenotipine variansa
Paveldejimo koeficientas (heritability)
38
H2 vs CVa
Skirtingiems požymiams budingos ivairios
genetines variacijos (CVA) ir paveldejimo (H2)
kombinacijos
Aukšta CVA Žema CVA
Fenologiniai požymiai pumpuru sprogimo laikas pumpuru sukrovimo laikas lapu rudeninis geltimas ir kt. Morfologiniai požymiai žieves forma, žieves spalva, tracheidžiu ilgis, medienos tankis, lapu forma, stiebo tiesumas ir kt.
Augimo požymiai aukštis, aukšcio prieaugis, skersmuo, stiebo turis, lajos plotis ir kt. Atsparumo požymiai atsparumas lapu ligoms, atsparumas puviniui ir kt.
Aukštas H2
Žemas H2
39
Ekogenetinis atsakas
Eko-genetinis atsakas/reakcijos normos

• Genetine variacija
• Plastiškumas
• Nera G x E

• Genetine variacija
• Nera plastiškumo (E n.s.)
• Nera G x E

• Nera bendros genet.variacijos
• Nera bendrojo plastiškumo (E n.s.)
• G x E

• Genetine variacija 2-je aplinkoje
• Nera bendrojo plastiškumo (E n.s.)
• G x E

40
Atsako pobudis
Populiaciju, šeimu bei klonu eko-genetinio atsako
pobudis apibudinamas keletu rodikliu
Adaptyvumo tipas
Adaptyvumo laipsnis
Reakcijos norma
Fenotipinis plastiškumas
Didelis
Bendrasis
Didele
Didelis
H, m
Didelis našiose, mažas neturtingose augavietese
Specifinis
Didele
Didelis
Didelis neturtingose, mažas našiose augavietese
Specifinis
Maža
Mažas
Mažas
Bendrasis
Maža
Mažas
Na Nb Nc Nd
Augavietes našumas
41
Atsakas pop
Ekogenetiškai jautriausios populiacijos
Palikuoniu perkelimo tyrimais nustatyta, kad
juodalksnio (Alnus glutinosa L.) populiacijos
skiriasi eko-genetinio atsako pobudžiu
42
Atsako ivertinimas
Fenogenetinio plastiškumo, jautrumo ir reakcijos
normu ivertinimo budai ir rodikliai
Reakcijos norma charakterizuoja regresines
lygties koeficientas b, c ir kt., o variacineje
analizeje augavietes variansa
H, m
Ekogenetini jautruma apibudina regresines lygties
koeficientas R2, o variacineje analizeje G x E
saveikos variansa
Yab XcX2
Yab X
Fenogenetini plastiškuma apibudina skirtumas tarp
maksimalios ir minimalios požymio reikšmes
kontrastinese aplinkos salygose
Na Nb Nc Nd

Augavietes našumas
43
Gen var pasiskirstymas
Genetines variacijos pasiskirstymas
Genetine variacija pasiskirsciusi

• erdveje
• laike

Genetine variacija erdveje skirstoma i

• laipsniška (klinaliaja) variacija
• ekotipine variacija

Genetine variacija strukturiškai pasiskirsciusi

• tarp populiacju
• populiacijose - tarp šeimu
• šeimose - tarp individu

44
Klinalioji variacija
Laipsniška (klinalioji) variacija ir ekotipine
variacija
Fenofaze pvz. rudeninis lapu geltimas
5 -
4 -
Klinalioji variacija
Ekotipine variacija
3 -
2 -
1 -
Iš pietu
iš šiaures
0 -
Populiaciju palikuoniu kilme
45
Pop struktura
Populiacines strukturos tipai ir genu pernešimas
(Eriksson, Ekberg 2001)
- viena didele populiacija
- "kontinento-salu" populiacine struktura, genai
pernešami iš kontinentines i salu populiacijas
- mažos atskiros populiacijos be žymesnio genu
pernešimo
- pakopine populiacine struktura, genu pernešimas
vyksta tarp gretutiniu populiaciju
- didele testine populiacija, kur geografinis
atstumas salygoja panašumo laipsni tarp
populiaciju
46
U pop
Paprastojo uosio populiacine struktura
- Populiaciju ribos
- Miško gamtiniu regionu ribos
- Kilmiu (provenenciju) ribos
Pliura, Baliuckas 2001
47
Ledynai
Populiacinei strukturai itakos turejo ledynmecio
prieglobscio zonu išsidestymas, poledynmecio
vegetaciniu zonu kitimas ir populiaciju
migracijos keliai
Medžiu populiaciju išlikimo (prieglobscio) zonos
48
Azuolo pop fen
Ekotipine populiacine struktura
Boundaries of forest ecoclimatic regions
Baliuckas 2001
Paprastojo ažuolo (Quercus robur L.) Lietuvos
populiaciju palikuonys skiriasi pagal
fenologinius požymius pumpuru skleidimosi laika
(melyni skrituliai) ir lapu geltimo laika (juodi
skrituliai) trijuose eksperimentiniuose
želdiniuose (Šilutes, Panevežio ir Dubravos).
49
Reguliac veiksniai
Sezoninio augimo ritmo reguliaciniai
veiksniai modifikuojanti aplinka
Tempe-ratura
Fotoperiodas nakties ilgis
Augimo kreive
Teigiamu temperaturu suma, butina išvesti iš
ramybes busenos
žiema pavasaris vasara
ruduo žiema
Neigiamu temperaturu suma, butina išvesti iš
ramybes busenos
Kritinis nakties ilgis, pervedantis i ramybes
busena
50
Populiac adaptacija
Naturalios atrankos deka išilgai ekologinio
gradiento keiciasi aleliu dažniai ir formuojasi
savitos lokaliai adaptuotos populiacijos
Vidutine temperatura
Vegetacijos sezono ilgis
Mutacija
Mutacija
Šiaure
Pietus
51
Rusiu atsiradimas
Rušys atsiranda iš populiaciju, pastarosioms vis
labiau išsiskiriant pagal savo genetines savybes
atsirandant genu pernešimo tarp ju apribojimams
Penkios rušys
Keturios rušys
Trys rušys
Dvi rušys
Viena rušis
52
Pop deadaptacija
Populiaciju deadaptacija šiltejant klimatui
medžiu fenologija ir augimo ritmas nebeatitinka
aplinkos salygu sezoniniam kitimo ritmui
Šalnu pakenkimu rizika
Šalnu pakenkimu rizika
Augimo periodas
Pavasario šalnu pažeidimai
Rudens šalnu ir žiemos šalciu pažeidimai


Determinuoto augimo medžiu rušiu (P, E, A, U)
augimo periodas šiltejant klimatui


Nedeterminuoto augimo medžiu rušiu (B, J, D)
augimo periodas šiltejant klimatui
53
Dinaminis GII
Adaptacija ir dinaminis genetiniu ištekliu
išsaugojimas
tikslas ir principai
Tikslas - užtikrinti rušies adaptacini potenciala
Adaptabilumo maximizavimas
Ex-situ ir in-situ populiaciju tinklas sukuriamas
ir valdomas pagal dinaminius MPBS principus
Esamos adaptacijos ijungimas
Adityvines variacijos sukaupimas
Pakankamas Ne - išvengiama genu dreifo
Naturalios atrankos panaudojimas
Regeneracijos užtikrinimas
Nuolatinis prisitaikymas ir vystimasis
Ilgalaikis ir tvarus
54
MPBS
Miško medžiu genetiniu ištekliu dinaminio
išsaugojimo pagal daugiapopuliacine sistema
(MPBS) principine schema
55
A gen issaug
Esama in-situ populiacija (gen. draustinis ar
seklinis medynas) Planuojama in-situ
populiacija Esama ex-situ populiacija (palikuoniu
band. želdiniai) Planuojama ex-situ
populiacija Esamas klonu archyvas Planuojamas
klonu archyvas
Paprastojo ažuolo esamu ir planuojamu in situ ir
ex situ genetiniu ištekliu išsaugojimo
subpopuliaciju išdestymo pagal provenenciju
(kilmiu) rajonus schema
56
Din pop insitu
Dinaminio genetiniu ištekliu išsaugojimo in-situ
populiacijos schema
Ivairiaamžes strukturos formavimas papildomo
ploto priskyrimas atsikurimui, siaurabiržiu
atkuriamuju kirtimu šliejimas ir eiliškumas,
aikšteliu iškirtimas ir sekliniu medžiu palikimas
57
MPBS
Adaptacija ir daugiapopuliacine selekcija

• Vykdant miško medžiu selekcija pagal
  daugiapopuliacines sistemos (MPBS) principus,
  bendroji selekcine populiacija suskaidoma i
  skirtingas selekcines populiacijas pagal aplinkos
  salygas (augaviete, klimata).

• Kas generacija prarandama tik 1 adityvines
  variacijos populiaciju viduje, taciau nuosekliai
  pletojama tarppopulacine variacija.

Selekcinis efektas
Skirtingos selekcines populiacijos
Našiose augavietese trešimas
MPBS
Našiose augavietese
Vidut. našumo augavietese
Neturtingose augavietese
Neturting. augavietese, be selekcijos
Laikas generaciju skaicius
Pagal Eriksson, 2001
58
Medziu ypatybes
Medžiu ypatybes ribojancios klasikiniu metodu
panaudojima selekcijoje

• Medžiu ilgaamžiškumas letas ilgas vystymasis ir
  velyva branda.
• Daugelis ukiniu ir adaptyviniu požymiu lemiami
  daugelio aleliu ir yra paveldimi adityviškai.
• Kryžmadulkine poravimosi sistema neleidžianti
  panaudoti savidulkos ar atgaliniu kryžminimu
  norint fiksuoti reikiamus alelius
• Del didelio heterozigotiškumo medžiu
  populiacijose sukaupta daug recesyviniu aleliu,
  lemianciu dideli genetini kruvi ir imbrydingo
  depresija

Biotechnologijos metodu panaudojimas igalina
išspresti arba apeiti šias problemas
59
Klonine miskininkyste
Ypac našus trumpos apyvartos tuopu plantaciniai
želdiniai (JAV)
60
Pletros programa
LIETUVOS RESPUBLIKOS APLINKOS MINISTRO I S A K Y
M A S   DEL MIŠKO GENETINIU IŠTEKLIU IŠSAUGOJIMO
IR SELEKCIJOS PLETROS PROGRAMOS   2003 m. kovo 7
d. Nr. 110 Vilnius   Vadovaudamasis Lietuvos
Respublikos Vyriausybes 2001 m. spalio 4 d.
nutarimo Nr. 1196 Del Lietuvos Respublikos
Vyriausybes 20012004 metu programos igyvendinimo
priemoniu (Žin., 2001, Nr. 86-3015) 354 punktu
ir Lietuvos Respublikos aplinkos ministerijos
nuostatu (Žin., 1998, Nr. 84-2353 2002, Nr.
20-766 2003, Nr. 11-403) 6.1 punktu, 1. T v i r
t i n u Miško genetiniu ištekliu išsaugojimo ir
selekcijos pletros programa (pridedama). 2. P a v
e d u Aplinkos ministerijos Mišku departamentui
kasmet iki sausio 1 d. parengti ir pateikti
aplinkos ministrui tvirtinti metines šios
programos igyvendinimo priemones. 3. Isakymo
vykdymo kontrole p a v e d u aplinkos
viceministrui A. Vasiliauskui. 4. Aplinkos
ministerijos informacijos kompiuterineje
sistemoje v a d o v a u t i s reikšminiu žodžiu
miškai.   Aplinkos Ministras                    
                                                  
       Arunas Kundrotas ______________   PATVIRTIN
TA Lietuvos Respublikos aplinkos ministro 2003 m.
kovo 7 d. isakymu Nr. 110
61
TREEBREEDEX
Europos Sajungos FP5 programa TREEBREEDEX
(2006-2009 m.)
Internetinis selekcijos forumas Instituciju ir
personalo direktorija Projektu duomenu
baze Publikaciju duomenu baze Moksliniu duomenu
metabaze Kursai, seminarai ir kt.
Virtualus Europos miško selekcijos centras
27 institucijos 18 ES šaliu 4 mln Euru
Geografine rušiu struktura
Kilmes rajonu zonavimas Europoje Priejimas prie
eksperimentiniu želdiniu visoje Europoje Rušiu
adaptacinio potencialo ivertinimas ir
kt. Pasikeitimas tyrimo rezultatais ir
publikacijomis
Selekcijos organizavimas
Kolekciju medžiagos prieinamumas bendrai
selekcijai Ilgalaike selekcijos ir GI
išsaugojimo Europoje strategija Poreikio
moksliniams tyrimams identifikacija ir kt. Bendri
kursai, seminarai ir kt. selekcijos srityje
Selekcijos metodologijos tobulinimas
Priejimas prie laboratoriju, irangos, programu ir
kt. Pasikeitimas metodologijomis ir ju
suderinimas Bendri Europiniai eksperimentu
protokolai ir standartai Tyrimu ir pletros
poreikiu identifikavimas ir kt.
Pasikeitimas patirtimi ir ekspertize Priejimas
prie daigynu, biotechn. laboratoriju
Europoje Reprodukcines medžiagos duomenu
baze Profesionalu ekspertize, seminarai,
treniruotes,
Selekcines medžia-gos produkcija ir išdestymas
62
Www.forestgen.mi.lt
www.forestgen.mi.lt
63
Publikacijos
Literaturos sarašas

• Corner J.K., Hartl D.L. 2004. A primer of
  ecological genetics. Sinauer Associates Inc.,
  USA, 304 p.
• Cornelius, J. 1994. Heritabilities and additive
  genetic coefficients of variation in forest
  trees. Can. J. For. Res. 24, 372-379.
• Eriksson G. Ekberg I. 2001. An introduction to
  forest genetics. SLU Repro, Uppsala, 166 p.
• Eriksson, G. 1998b. Sampling for genetic
  resources populations in the absence of genetic
  knowledge. Proceedings of 2nd Noble Hardwoods
  Meeting, 55-25 March 1997, Lourisan, Spain, p.
  61-75.
• Eriksson, G. 2000. To survive or not survive
  under global warming? In International
  collaboration on forest genetic resources the
  role of Europe. Proc. EUFORGEN 2nd Steer. Comm.
  Meet. 26-29 Nov., 1998 Vienna, Austria, Eds.
  J.Turok and Th. Geburek, p. 36-43.
• Eriksson, G., G. Namkoong, J. Roberds. 1993.
  Dynamic gene conservation for uncertain futures
  For. Ecol. Managem. 6215-37.
• Falconer, D.S. and T.F.C. Mackay. 1996.
  Introduction to quantitative genetics. 4th
  edition, London Longman, 464 p.
• FAO 2001. Forest genomics for conserving adaptive
  genetic diversity. Paper prepared by Konstantin
  V. Krutovskii and David B. Neale. Forest Genetic
  Resources Working Papers, Working Paper FGR/3
  (July 2001). Forest Resources Development
  Service, Forest Resources Division. FAO, Rome.
  FAO website www.fao.org/fo
• Kumar S. and Fladung M.. 2004. Molecular genetics
  and breeding of forest trees. Food Products
  Press, ISBN 1560229594.
• Lynch M. And Walsh B. 1998. Evolution and
  Selection of Quantitative Traits. (Vol 2).
  Sinnauer Ass. Inc., Sunderland, USA,
• Pliura, A. 1999. Dynamic multiple population
  approach in conservation of forest genetic
  resourses. Botanica Lithuanica, Suppl. 2,
  p.105-124.
• Pliura, A. 1999 European long-term gene
  conservation strategies Ash (Fraxinus ssp), pp.
  8-20 in Report of the Third Meeting, Noble
  Hardwoods Network, edited by J. Turok, J. Jensen,
  C. Palmberg-Lerche, International Plant Genetic
  Resources Institute, Rome.
• de Vicente, M.C., López, C. and Fulton, T. (eds.)
  2004. Genetic diversity analysis with molecular
  marker data learning module. International Plant
  Genetic Resources Institute (IPGRI) and Institute
  for Genomic Diversity (IGD), Cornell University.
  Rome, Italy.