Post on 07-Jul-2019
Ing. Vasile CEUCA Teză de doctorat
223
UNIVERSITATEA DE ŞTIINŢE AGRICOLE ŞI MEDICINĂ VETERINARĂ
CLUJ-NAPOCA
ŞCOALA DOCTORALĂ
FACULTATEA DE HORTICULTURĂ
Ing. Vasile CEUCA
REZUMAT TEZĂ DE DOCTORAT
STUDIUL MORFOLOGIEI ŞI AL VARIABILITAŢII
POPULAŢIILOR DE PINUS CEMBRA DIN ROMÂNIA
PRIN ANALIZE MORFOLOGICE ŞI MOLECULARE
CONDUCĂTOR ŞTIINŢIFIC
Prof. univ. dr. DUMITRU ZAHARIA
CLUJ-NAPOCA
2011
Ing. Vasile CEUCA Teză de doctorat
224
INTRODUCERE
„Zâmbrul este un relict glaciar care aidoma poporului român, a rezistat
vitregiilor climatice milenare şi urgiilor barbare care au bântuit peste acest neam şi
pământ”. Dr. Ing. Ioan Blada
Pinus cembra este o specie cu arealul natural situat la limita superioară a vegetaţiei
forestiere din Munţii Alpi şi Carpaţi. În Alpi, specia se întâlneşte între 1200 m şi 2500 m
altitudine, însă principala zonă este cuprinsă între 1500 şi 2000 m (CRITCHFIELD şi
LITTLE JR, 1966; HOLZER, 1975; SCHMIDT, 1994). În Carpaţii nordici, zâmbrul
vegetează natural între 1350 şi 1880 m (GUBESH, 1971) şi între 1350 şi 1986 m în
Carpaţii sudici (BELDIE, 1941; TĂTĂRANU şi COSTEA, 1952; OARCEA, 1966). Într-
un studiu detaliat privind răspândirea zâmbrului Carpaţii României s-a emis ipoteza
potrivit căreia specia a fost prezentă şi pe majoritatea actualelor goluri de munte de unde
a fost a fost de multă vreme defrişată pentru extinderea păşunilor dar şi pentru alte
scopuri. În acelaşi studiu se menţionează că pe dosul Muntelui Retezat, specia urcă până
la 2200 m altitudine (BLADA, 2008).
Zâmbrul a avut o răspândire mult mai mare în zona alpină şi sub-alpină însă
vegetând în imediata vecinătate a păşunilor montane, specia a fost decimată de ciobani şi
păstori de vite. Apare surprinzător faptul că de-a lungul anilor specia nu a fost luată în
considerare în lucrările de împădurire la mare altitudine unde ar fi putut juca, alături de
molidul de altitudine, jneapăn, ienupăr, anin verde, scoruş, salcie căprească, un rol
important împotriva eroziunii solului, inundaţiilor din aval şi prevenirii avalanşelor.
Importanţa speciei
Importanţa silvicultural-ecologică:
-Creşte natural sau poate fi plantat pur sau în amestec cu molidul de limită (şi alte specii
anterior menţionate) contribuind la sporirea rezistenţei acestuia la doborâturile de vânt;
-Specia este deosebit de rustică în condiţii edafice precare şi de climă aspră din zona
alpină şi sub-alpină;
-Împreună cu molidul de limită şi celelalte specii însoţitoare contribuie la prevenirea
viiturilor şi, în consecinţă, la combaterea eroziunii solului şi prevenirea torenţilor;
Ing. Vasile CEUCA Teză de doctorat
225
-În asociaţie cu speciile amintite anterior contribuie la prevenirea sau chiar la stingerea
avalanşelor.
Importanţa genetică:
-Zâmbrul este aproape imun faţă de atacul cauzat de rugina Cronartium ribicola, motiv
pentru care poate fi utilizat ca sursă de rezistenţă în încrucişările cu pinul strob sau pinul
monticola.
-Specie încet crescătoare, posedă o pronunţată variabilitate genetică în privinţa creşterii,
fapt pentru care ameliorarea lui este posibilă.
Importanţa industrială:
-Produce lemn cu densitate mare, de culoare brun-roşcată, utilizabil la fabricarea
mobilierului şi a obiectelor de artizanat;
-Seminţele mari şi comestibile conţin terebentine, uleiuri şi diferite substanţe nutritive
potenţial utilizabile în industriile farmaceutice şi alimentară.
Importanţa peisagistică: - datorită coloritului şi a formei globular-conice pe care o are
coroana atunci când creste izolat.
Scopul cercetărilor efectuate a constat în:
-Evaluarea variaţiei valorilor diametrelor de bază, circumferinţelor trunchiurilor,
înălţimilor, înălţimilor elagate, diametrului coroanelor, vârstei, unghiului de inserţie a
ramurilor pe trunchi, rectitudinii trunchiului, suprafeţei de bază şi volumului arborilor din
eşantioanelor de analiză aparţinând populaţiilor naturale şi interpretarea statistică a
rezultatelor cu precizarea diferenţelor.
-Determinarea variaţiei lungimii şi a diametrului conurilor, numărului şi a masei
seminţelor din con, variaţiei masei a 100 de seminţe la arborii din eşantioanele aparţinând
populaţiilor naturale şi modelarea statistică a rezultatelor.
-Stabilirea variabilităţii în culturile comparative de provenienţe, modelarea statistică a
rezultatelor şi prezentarea concluziilor.
-Optimizarea unui protocol de extracţie a ADN–ului din cloroplaste a cărui utilizare nu
presupune folosirea unor substanţe a căror preţ de achiziţie este ridicat.
-Extragerea ADN–ului şi utilizarea tehnicii PCR în vederea identificării polimorfismului
genetic la populaţiile aparţinând culturilor comparative de provenienţe.
Ing. Vasile CEUCA Teză de doctorat
226
-Calculul şi interpretarea comparativă a rezultatelor obţinute prin amprenta ADN
realizată cu tehnica PCR, precum şi aplicarea metodelor statistice de evaluare a
diversităţii genetice în populaţii.
MATERIALE ŞI METODE
Materialele folosite sunt reprezentate de: arbori aparţinând unor populaţii naturale
de Pinus cembra, (la aceste efectuându–se măsurători asupra elementelor taxatorice),
conuri, seminţe, lujeri şi ace, precum şi arbori aparţinând culturii comparative de zâmbru
amplasată în zona Muntelui Şureanu, Ocolul Silvic Cugir UP IV Canciu, u.a. 65 B
Diferenţele dintre elementele enumerate mai sus au fost analizate statistic folosind
testul comparaţiilor multiple (testul Duncan). Au fost calculaţi coeficienţii de
variabilitate, şi s – au efectuat unele corelaţii simple între caractere.
Tehnica PCR a dus la obţinerea unei baterii ample de markeri moleculari. Dintre
aceştia, markerii obţinuţi prin utilizarea primerilor specifici SSR, au fost utilizaţi în
determinarea variabilităţii genotipice în prezentul studiu.
Extracţia ADN–ului şi analiza acestuia s-a făcut în cadrul laboratoarelor I.C.A.S.
Simeria. Protocolul de extracţie folosit nu a mai fost cel optimizat în laboratoarele
I.B.M.C.P. Valencia, ci un altul descris Institut National de la Recherche Agronomique
(INRA -Cestas, Lab. of Forest Genetics, Protocol for analysis of cpDNA in oaks: DNA
extraction, PCR amplification and digestion Partner 100), optimizat pentru extracţia
ADN – ului la stejar.
În cadrul studiului de evaluare a diversităţii genetice a populaţiilor de pin cembra
s-au folosit ca markeri microsateliţii cloroplastici (chloroplast microsatellites cpSSR)
care au fost descrişi de VENDRAMIN ş.a. (1996).Frecvenţa alelelor a fost determinată
cu programul Excel Microsatellite Toolkit (Park, 2001). Valorile conţinutului de
informaţie polimorfică la populaţiile de pin cembra au fost calculaţi cu ajutorul
programului Microsatellite Toolkit (Park, 2001). În cadrul studiului nostru analiza
varianţei moleculare şi stabilirea semnificaţiilor prin teste de permutaţie aleatorie a
fost estimată cu ajutorul programului ARLEQUIN versiunea 3.11 (EXCOFFIER et al.,
2005).
Ing. Vasile CEUCA Teză de doctorat
227
Au fost estimaţi parametrii de diversitate genetică populaţională, precum:
diversitatea genetică intra-populaţională (hs), diversitatea genetică totală (ht) şi
coeficienţii de diferenţiere genetică între populaţii (GST şi NST), conform metodei PONS
& PETIT (1996) şi a programului statistic PermutCpSSR. Pentru evidenţierea distanţei
genetice dintre populaţiile de pin cembra analizate a fost întocmită dendrograma, pe baza
distanţei genetice Nei calculată cu ajutorul programului GeneAlEx ver. 6.1 (PEAKALL &
SMOUSE 2006).
REZULTATE ŞI DISCUŢII
Protocolul optimizat pentru extracţia ADN –ului
Protocolul optimizat pentru extragerea ADN–ului din ace de zâmbru a avut la bază
protocolul descris de Claudia STANGE, Doris PREHN şi Patricio ARCE-JOHNSON
pentru Pinus radiate, acestuia aducândui – se modificări la paşii I, V, VI, VII, VIII şi X,
cantitatea şi calitatea AND – ului obţinut permiţând utilizarea sa în analizele ulterioare.
Rezultatele cercetărilor efectate în cultura comparativă prin analize morfologice
Analiza de varianţă arată că au fost puse în evidenţă diferenţe foarte semnificative
(p < 0.001) între provenienţe în privinţa creşterii totale. Aceste diferenţe sugerează că
deşi zâmbrul este o specie încet crescătoare, la nivel de provenienţă posedă o
considerabilă variaţie a creşterii în înălţime a cărei medii atinge 139 cm la vârsta de 14
ani. Provenienţele Pietrele, Călimani, Stâna de Râu şi Gemenele sunt statistic
semnificative (p < 0.05) sau foarte semnificative; (p < 0.01; p < 0.001) comparativ cu
media întregului experiment. Cantitativ, acestea depăşesc media experimentului cu 18,9
%, 18,5 %, 12,0 % şi respectiv 10,6 %. În consecinţă, aceste patru provenienţe prezintă o
mare valoare de ameliorare fapt pentru care sunt recomandate pentru plantare în la mare
altitudine inclusiv în subalpinul din Carpaţii sudici. Dimpotrivă, provenienţele Bois des
Ayes, Grachen Wallis şi Pietrosul au performanţe cu 12,1 %, 23,6 % şi respectiv 27,6 %
mai mici decât media experimentului. Aceste trei împreună cu provenienţele care nu
prezintă diferenţe semnificative faţă de medie nu ar trebui promovate în producţie.
Ing. Vasile CEUCA Teză de doctorat
228
Diferenţe foarte semnificative (p < 0.001) au fost puse în evidenţă între
provenienţe în privinţa diametrului la colet care la vârsta de 2 ani a realizat o medie de
35,9 mm. În schimb, corelaţiile fenotipice dintre diametrului la colet, pe deoparte şi
creşterile în înălţime şi numărul de ramuri pe verticil pe de altă parte sunt
nesemnificative.
Potrivit Testului Duncan, la numărul de ramuri pe verticil, provenienţa Sirnitz-
Gilendorfer din Alpii austrieci se deosebeşte pozitiv distinct semnificativ (p < 0.01) de
media experimentului în timp ce provenienţa Grachen Wallis din Alpii elveţieni se
deosebeşte negativ distinct semnificativ (p < 0.01) de aceeaşi medie a experimentului.
Numărul mediu al ramurilor pe verticil evaluat la vârsta de 14 ani este variabil de la 6.1
la Provenienţa Grachen Wallis la 11.1 la provenienţa Sirnitz-Gilendorfer ceea ce
reprezintă o diferenţă de 82 %. În plus, densitatea coroanei la această provenienţă
depăşeşte media experimentului cu 25 %. Comparativ cu media experimentului,
provenienţa Grachen Wallis ocupă ultimul loc din clasament iar performanţa sa este cu
31.3 % inferioară mediei. Rezultă că provenienţa Sirnitz-Gilendorfer cu cea mai densă
coroană merită a fi promovată în lucrările de împădurire în subalpin unde scurgerile de
suprafaţă şi în consecinţă eroziunea solului sunt frecvente.
Valorile coeficienţilor de variaţie sunt cuprinse între 6,9 % şi 15 % la creşterea
totală în înălţime şi 12,9 % şi 24,3 % la creşterea anuală şi între 12,7 % şi 31,6 % la
numărul de ramuri pe verticil, ceea ce reprezintă o medie de 12,5 %, 15,4 % şi respectiv
24,0 %. Din punct de vedere practic rezultă că potrivit acestor rezultate, selecţia poate fi
aplicată atât la nivel de provenienţă cât şi la nivel de individ în interiorul provenienţei.
Singura corelaţie semnificativă (p < 0.05) este aceea dintre creşterea totală în
înălţime şi creşterea anuală în înălţime
Rezultatele cercetărilor efectate în cultura comparativă prin analize moleculare
Din analiza rezultatelor de laborator s-a constatat că toate cele trei zone sunt
polimorfice, diferenţele cele mai pregnante fiind detectate în zona Pt 63718. În cazul
zonelor Pt 26081 şi Pt 36480 polimorfismul este mai redus şi constă în diferenţe de 3
perechi de baze.
Ing. Vasile CEUCA Teză de doctorat
229
Analiza varianţei moleculare AMOVA efectuată în funcţie de numărul de alele
diferite, demonstrează că 12% din varianţa genetică totală este cauzată de deosebirile
dintre populaţii (FST = 0,118), iar sursa principală a variaţiei este localizată
intrapopulaţional.
Diferenţierea genetică dintre cele două grupuri de lanţuri muntoase este mică (FCT =
0,06). Deşi cele două grupuri de lanţuri muntoase sunt distinct separate spaţial,
diferenţierea genetică ne indică faptul că populaţiile de pin cembra sunt dominate de
acelaşi haplotip, care este cel mai răspândit şi dominant. Acest rezultat confirmă
păstrarea diversităţii genetice la nivelulul ADN – ului cloroplastic la scară mare. Au fost
descrise opt haplotipuri, dintre care unul este cel mai frecvent, iar restul fiind clasificate
ca fiind haplotipuri rare.
Populaţiile de pin cembra din Munţii Carpaţi au demonstrat o diversitate genetică
a haplotipurilor mai mare faţă de populaţiile din Munţii Alpi, deşi sunt populaţii mici şi
au un grad mai mare de izolare spaţială. Populaţiilor sunt grupate în două clustere
distincte. Primul cluster este format de populaţiile din munţii Alpi şi populaţiile din
Munţii Rodna şi Munţii Retezat, iar cel de-al doilea cluster este format de populaţiile din
Munţii Iezer Păpuşa şi Munţii Călimani.
Ing. Vasile CEUCA Teză de doctorat
230
Fig
. 5.2
1.
Pro
porţ
ia h
aplo
tipuri
lor
în c
adru
l popula
ţiil
or
de
zâm
bru
din
Car
paţ
i şi
Alp
i
Fig
. 5.2
1.
Haplo
type
rati
o i
n s
wis
s st
one
pin
e popula
tio
ns
fro
m C
arp
ath
ian
s an
d A
lps
Ing. Vasile CEUCA Teză de doctorat
231
Fig
. 5.2
2.
Pro
porţ
ia h
aplo
tipuri
lor
în c
adru
l popula
ţiil
or
de
zâm
bru
din
Car
paţ
i
Fig
. 5.2
2.
Haplo
type
rati
o i
n s
wis
s st
on
e pin
e p
op
ula
tio
ns
fro
m C
arp
ath
s
Ing. Vasile CEUCA Teză de doctorat
232
Conuri şi seminţe
Din analiza datelor tabelului 1, se poate observa că cea mai mare valoare medie a
lungimii conurilor se înregistrează în populaţia Iezeru Mare, urmată de populaţiile
Boteanu şi Pietrele, la diferenţe statistic nesemnificative. La diferenţe foarte
semnificative (p < 0,01) faţă de populaţia Iezeru Mare, se situează populaţiile Lala,
Călimani, Gemenele şi Pietrosu Rodnei.
Tabelul 1.
Table 1. Diferenţe (cm) între populaţii în privinţa lungimii conurilor, potrivit Testului Duncan
Differences (cm) between populations concerning cones length according to Duncan Test
Rând
Row Populaţia
Population
Lungimea
conului
Cones leght
(cm)
Diferenţe experimentale între lungimile conurilor
Experimental differences between cones leght (cm)
Boteanu Pietrele Lala Calimani Gemenele Pietrosu
Rodnei
Media
Average 4,84 4,79 4,21 4,10 3,99 3,91
1 Iezeru
Mare 4,92 0,08 0,13 0,71** 0,82** 0,93** 1,01**
2 Boteanu 4,84 0,05 0,63** 0,74** 0,85** 0,93**
3 Pietrele 4,79 0,58** 0,69** 0,80** 0,88**
4 Lala 4,21 0,11 0,22 0,30
5 Calimani 4,10 0,11 0,19
6 Gemenele 3,99 0,08
7 Pietrosu
Rodnei 3,91
*p< 0,05; **p< 0,01;
DS 5%= 0,39 - 0,44 cm
DS 1%= 0,52 - 0,58 cm
În privinţa diametrelor conurilor cea mai mare valoare, a fost consemnată în
populaţia Iezeru Mare, urmată de populaţiile Boteanu şi Pietrele între acestea neexistând
diferenţe statistic asigurate. La diferenţe foarte semnificative (p < 0,01) faţă de populaţia
Iezeru Mare, se situează populaţiile Lala, Călimani, Gemenele şi Pietrosu Rodnei.
Populaţia Lala nu prezintă diferenţe statistic asigurate faţă de populaţia Călimani, dar
prezintă diferenţe semnificative (p < 0,05) faţă de populaţia Gemenele şi foarte
semnificative (p < 0,01) faţă de populaţia Pietrosu Rodnei.
Ing. Vasile CEUCA Teză de doctorat
233
Tabelul 2.
Table 2. Diferenţe (cm) între populaţii în privinţa diametrului conurilor, potrivit Testului Duncan
Differences (cm) between populations concerning cones diameter according to Duncan Test
Rând
Row Populaţia Population
Diametrul
conului Cones
diameter
(cm)
Diferenţe experimentale între diametrele conurilor Experimental differences between cones diameters (cm)
Boteanu Pietrele Lala Calimani Gemenele Pietrosu
Rodnei
Media Average
4,16 4,05 3,58 3,53 3,22 3,16
1 Iezeru
Mare 4,22 0,07 0,17 0,65** 0,69** 1,00** 1,06**
2 Boteanu 4,16 0,11 0,58** 0,63** 0,94** 0,99**
3 Pietrele 4,05 0,47** 0,52** 0,83** 0,89**
4 Lala 3,58 0,05 0,35* 0,41**
5 Calimani 3,53 0,31* 0,37*
6 Gemenele 3,22 0,06
7 Pietrosu
Rodnei 3,16
*p< 0,05; **p< 0,01;
DS 5% = 0,26 - 0,29 cm
DS 1% = 0,34 - 0,38 cm
Lujeri şi ace
Tabelul 3.
Table 3. Sinteza rezultatelor privind lungimea acelor din coronament (cm)
Results regarding needles leght from crown layer
Varianta
Variant
Lungimea acelor din coronament
Needles leght from crown layer
(cm)
Semnificaţia diferenţei
Significance of the differece
Gemenele 6,73 a
Pietrosu Rodnei 6,19 b Notă: diferenţa dintre oricare două valori, urmate de cel puţin o literă comună, nu este semnificativă DS 5% = 0,25 cm
DS 1% = 0,33 cm
În privinţa lungimii acelor din coronament, valoarea medie cea mai mare a fost
determinată în populaţia Gemenele, urmată la diferenţe foarte semnificative de populaţia
Pietrosu Rodnei.
Ing. Vasile CEUCA Teză de doctorat
234
Tabelul 4.
Table 4. Sinteza rezultatelor privind lungimea lujerilor din coronament (cm)
Results regarding leading shoot leght from crown layer
Varianta
Variant
Lungimea lujerilor din coronament
Leading shoot leght from crown layer
(cm)
Semnificaţia diferenţei
Significance of the differece
Gemenele 9,41 b
Pietrosu Rodnei 10,84 a Notă: diferenţa dintre oricare două valori, urmate de cel puţin o literă comună, nu este semnificativă
DS 5% = 0,49 cm
DS 1% = 0,65 cm
Cea mai mare valoare a lungimii lujerilor din întregul coronament a fost obţinută
în populaţia Pietrosu Rodnei, faţă de aceasta, populaţia Gemenele se situează la diferenţe
foarte semnificative. Concluzionând cele observate mai sus, lungimea lujerilor din
treimea superioară a coroanei nu prezintă diferenţe statistic asigurate între cele două
populaţii, însă lungimea lujerilor din treimea mijlocie a coroanei şi treimea inferioară
prezintă diferenţe foarte semnificative.
Arbori
Clasamentul populaţiilor în funcţie de diametrul de bază al arborilor este prezentat
în tabelul 5., coloanele 1 şi 2, din care se poate concluziona:
-Valoarea cea mai ridicată a diametrului de bază al arborilor se regăseşte în populaţia
Iezeru Mare (27,34 cm), urmată de populaţiile Gemenele (25,73 cm) şi Călimani (24,97
cm) fără a se consemna diferenţe statistic asigurate între acestea.
-Populaţiile Boteanu şi Lala prezintă diferenţe semnificative (p < 0,05) faţă de populaţia
Iezeru Mare.
-Cea mai mică valoare medie a diametrului de bază se înregistrează în populaţia Pietrosu
Rodnei (23,53 cm), urmată de Lala, Boteanu, Călimani şi Gemenele faţă de care nu
prezintă diferenţe statistic asigurate, dar înregistrând diferenţe foarte semnificative (p <
0,01) faţă de populaţia Iezeru Mare.
Ing. Vasile CEUCA Teză de doctorat
235
Tabelul 5.
Table 5. Diferenţe între populaţii în privinţa diametrului de bază (cm), potrivit Testului Duncan
Differences between populations concerning breast height diameters according to Duncan Test
Rând
Row Populaţia
Population
Diametrul
de bază
Breast height
diameter (cm)
Diferenţe experimentale între diametrele de bază Experimental differeces between breast height diameters
(cm)
Gemenele Calimani Boteanu Lala Pietrosu
Rodnei
Media Average
25,73 24,97 23,83 23,75 23,53
1 Iezeru
Mare 27,34 1,61 2,37 3,51* 3,59* 3,81**
2 Gemenele 25,73 0,76 1,90 1,98 2,20
3 Calimani 24,97 1,14 1,22 1,44
4 Boteanu 23,83 0,08 0,30
5 Lala 23,75 0,22
6 Pietrosu
Rodnei 23,53
*p< 0,05; **p< 0,01;
DS 5% = 2,60 – 2,94 cm
DS 1% = 3,38 – 3,75 cm
Tabelul 6.
Table 6. Diferenţe între populaţii în privinţa volumelor arborilor (m3), potrivit Testului Duncan
Differences between populationsconcerning standing trees volumes according to Duncan Test
Rând
Row Populaţia Population
Volumul
arborelui
Standing tree
volume (m3)
Diferenţe experimentale între volumele arborilor Experimental differeces between standing trees volumes
(m3)
Gemenele Calimani Boteanu Lala Pietrosu
Rodnei
Media Average
2,36 1,86 1,45 1,28 1,24
1 Iezeru Mare 2,38 0,01 0,51 0,93** 1,10** 1,14**
2 Gemenele 2,36 0,50 0,91** 1,08** 1,13**
3 Calimani 1,86 0,41 0,58 0,63
4 Boteanu 1,45 0,17 0,21
5 Lala 1,28 0,04
6 Pietrosu
Rodnei 1,24
*p< 0,05; **p< 0,01;
DS 5% = 0,63 - 0,72 m3
DS 1% = 0,82-0,91 m3
Ing. Vasile CEUCA Teză de doctorat
236
Fig. 1 Corelaţii între înălţimea arborilor şi diametrul de bază în populaţia Pietrosu Rodnei
Fig. 1. Correlations between trees total hight and breast height diameters in
Pietrosu Rodnei population
În raport cu volumul arborilor, ierarhia în ordine descrescătoare este prezentată în
tabelul 6., rândurile 1 şi 2. Analizând valorile tabelare, conform testului Duncan aplicat,
se pot concluziona următoarele: Populaţia în care s – a înregistrat cea mai mare valoare a
volumului arborelui este Iezeru Mare (2,38 m3), urmată de populaţia Gemenele (2,36 m
3)
fără a prezenta diferenţe statistic asigurate, pe locul trei situându – se populaţia Călimani,
la diferenţe nesemnificative şi pe locurile 4, 5, şi 6 populaţiile Boteanu, Lala şi Pietrosu
Rodnei la diferenţe foarte semnificative (p<0,01) faţă de populaţia Iezeru Mare, dar la
diferenţe nesemnificative faţă de populaţia Călimani. Valoarea cea mai mică a volumului
arborelui a fost obţinută în populaţia Pietrosu Rodnei (1,24 m3), între aceasta şi
populaţiile Lala şi Boteanu neexistând diferenţe statistic asigurate. Populaţiile Gemenele
şi Iezeru Mare se află la diferenţe foarte semnificative (p<0,01) faţă de populaţia Pietrosu
Rodnei.
Corelaţii între principalele caractere măsurate
Din datele prezentate în figura 1 se poate observa că între cele două caractere
(înălţimea arborilor şi diametrul de bază), după compararea valorii coeficientului de
corelaţie r ( 0,883) obţinută prin calcul, cu valorile tabelare ale lui r pentru
probabilităţile de transgresiune de 5% şi 1%, pentru GL = 34 (r 1%=0,43, r 5%=0,33 –
Ardelean – 2006) există o legătură directă, distinct semnificativă. Analizând ecuaţia de
Ing. Vasile CEUCA Teză de doctorat
237
Fig. 2. Corelaţii între volumul arborilor şi suprafaţa de bază în populaţia Pietrosu Rodnei
Fig. 2. Correlations between standing tree volume and stem basal area in
Pietrosu Rodnei population
regresie dintre cele două caractere ( ), se constată că la creşterea cu
un metru a înălţimii arborilor, diametrul de bază creşte cu 4, 9 cm pentru populaţia
Pietrosu Rodnei.
Între suprafaţa de bază şi volumul arborelui, după analiza valorii coeficientului de
corelaţie r, există o legătură directă şi distinct semnificativă (r > 0,43).
Conform ecuaţiei de regresie dintre cele două caractere, la creşterea cu 1 m3 a volumului
arborelui, suprafaţa de bază creşte cu 0, 095 m2.
Tabelul 7.
Table 7. Creşterea diametrului de bază al arborilor (cm) pentru creşterea înălţimii cu 1 m
Value of increased breast height diameter (cm) for 1 m hight growth
Populaţia
Population Ecuaţia de regresie
Regression ecuation
Valoarea creşterii diametrului arborilor
(cm) la creşterea înălţimii cu 1 m Value of increased breast height diameter
(cm) for 1 m hight growth
Pietrosu Rodnei 4,9
Călimani 1,8
Lala 1,8
Gemenele 4,9
Iezeru Mare 5,7
Boteanu 2,8
Ing. Vasile CEUCA Teză de doctorat
238
Din datele prezentate în tabelul 7 rezultă că cele mai mari creşteri a diametrului la
creşterea înălţimii cu 1 m se înregistrează în populaţiile Iezeru Mare şi Gemenele, aceste
populaţii prezentând şi valorile medii cele mai ridicate ale diametrului de bază . Cele mai
mici creşteri ale diametrului de bază la creşterea înălţimii cu 1 m, se observă în
populaţiile Lala şi Călimani, acestea prezentând şi cele mai mici valori ale diametrului de
bază.
Tabelul 8.
Table 8. Valoarea indicilor de zvelteţe z
Value of slenderness index
Populaţia
Population Indicele de zvelteţe (z)
Slenderness index Intervalul de variaţia al z /
Variation interval for z
Pietrosu Rodnei 29 22 – 37
Călimani 31 20 – 50
Lala 31 21 – 38
Gemenele 25 17 – 34
Iezeru Mare 26 15 – 36
Boteanu 28 21 – 47
În concordanţă cu datele prezentate în tabelul 8, se poate observa că valorile
indicilor de zvelteţe (h – înălţimea totală a arborelui, d – diametrul de bază al
arborelui), variază între valoarea ce mai ridicată (31) înregistrată în populaţiile Lala şi
Călimani, până la cea mai scăzută valoare (25) obţinută în populaţia Gemenele. Cel mai
mare interval de variaţie al z se observă în populaţia Călimani, aceasta relevând o
variabilitate crescută a raportului dintre înălţimea arborilor şi diametru de bază, pe când
cea mai mare omogenitate a raportului celor două caractere a fost obţinută în populaţia
Pietrosu Rodnei.
Dintre cele şase populaţii studiate, populaţia în interiorul cãreia creşterea
suprafeţei de bazã la o creştere a volumului cu 1 m3 a fost cea mai mare este Iezeru Mare
(0,129 m2), iar cea mai micã creştere a fost înregistratã în populaţia Boteanu (0,092 m
2).
Astfel se poate concluziona cã influenţa diametrului asupra valorii suprafeţei de bazã şi
implicit a volumului arborelui variazã între populaţii, acest fapt fiind evidenţiat şi prin
variabilitatea indicelui de zvelteţe, acesta fiind influenţat direct de înãlţimea arborelui.
Ing. Vasile CEUCA Teză de doctorat
239
Tabelul 9.
Table 9. Creşterea suprafeţei de bazã (m2) pentru creşterea volumului cu 1 m3
Value of increased steam basal area (m2) for 1 m3 volume growth
Populaţia
Population Ecuaţia de regresie Regression ecuation
Valoarea creşterii suprafeţei de bază
(m2) la creşterea volumului cu 1 m
3 /
Value of increased steam basal area (m2)
for 1 m3 volume growth
Pietrosu Rodnei 0,095
Călimani 0,099
Lala 0,093
Gemenele 0,102
Iezeru Mare 0,129
Boteanu 0,092
Tabelul 10.
Table 10. Valoarea indicilor de elagaj E
Tree pruning index
Populaţia Population
Indicele de elagaj (E) Tree pruning index
Intervalul de variaţia al E Variation interval for E
Pietrosu Rodnei 0, 2 0 – 0, 5
Călimani 0, 2 0 – 0, 6
Lala 0, 2 0 – 0, 6
Gemenele 0, 1 0 – 0, 7
Iezeru Mare 0, 2 0 – 0, 5
Boteanu 0, 2 0 – 0, 6
În privinţa indicilor de elagaj , (he – înãlţimea elagatã, ht – înãlţimea totalã),
se constatã o variaţie individualã accentuatã, aceasta fiind puternic influenţatã de
condiţiile staţionale şi de vegetaţie. Se observã cã limita inferioarã al intervalului de
variaţie pentru indicele de elagaj în toate populaţiile este 0, aceasta evidenţiind faptul cã
în toate populaţiile sunt arbori care nu prezintã trunchiuri elagate, cel mai mare interval
fiind în populaţia Gemenele, iar cel mai scãzut în populaţiile Iezeru Mare şi Pietrosu
Rodnei. Totuşi, în populaţiile supuse studiului, înãlţimea elagatã este destul de micã, în
medie doar 20 % din înãlţimea totalã fiind elagatã, un coronament dezvoltat pe lungime
influenţând negativ calitatea lemnului, însã având un efect pozitiv deosebit de important
în retenţia precipitaţiilor solide, protecţia solului şi reducerea fenomenelor de
torenţialitate, intensificarea proceselor de fotosintezã, evapotranspiraţie, respiraţie şi
acumulare de biomasã.
Ing. Vasile CEUCA Teză de doctorat
240
CONCLUZII ŞI RECOMANDĂRI
Cu certitudine, dupã cum s-a putut concluziona şi din datele experimentale obţinute,
stabilitatea performanţelor populaţiilor de zâmbru este direct influenţatã de mãsura în
care caracterele asupra cãrora s-au efectuat mãsurãtori şi observaţii sunt supuse
interacţiunii dintre genotip şi condiţiile staţionale.
În privinţa caracterelor studiate, esenţiale în descrierea populaţiilor, se pot
concluziona următoarele:
Între populaţii, în privinţa diametrului de bază, s-a constatat că între Iezeru Mare,
Gemnele şi Călimani nu există diferenţe statistic asigurate, între Iezeru Mare şi
populaţiile Boteanu şi Lala există diferenţe semnificative iar populaţia Pietrosu Rodnei
este situată faţă de populaţia Iezeru Mare la diferenţe foarte semnificative. Din calculul şi
analiza coeficientului de variaţie, a rezultat că populaţia Lala prezintă o variabilitate mică
şi foarte mică a diametrului de bază, populaţiile Gemnele, Călimani, Boteanu şi Iezeru
Mare prezentând o variabilitate mijlocie, iar în populaţia Pietrosu Rodnei s-a remarcat o
variabilitate mare.
Cu privire la înălţimea totală a arborilor, se poate observa că în raport cu populaţia
Iezeru Mare, în populaţia Călimani nu s-au constatat diferenţe statistic semnificative,
populaţia Lala s-a situat la diferenţe semnificative, iar populaţiile Boteanu, Gemnele şi
Pietrosu Rodnei sunt foarte semnificativ diferite de populaţia Iezeru Mare. În interiorul
populaţiilor Lala şi Călimani există o variabilitate mare a înălţimii totale a arborilor, în
timp ce în populaţiile Pietrosu Rodnei, Iezeru Mare, Boteanu şi Gemenele a fost
evidenţiată o variabilitate medie a acestui caracter.
Diametrul coroanei, nu prezintă diferenţe statistic asigurate între 5 din cele 6
populaţii analizate. Diferenţele din interiorul populaţiilor sunt mari şi foarte mari în
populaţiile Iezeru Mare, Pietrosu Rodnei, Gemenele şi Călimani, iar în populaţiile Lala şi
Boteanu a fost evidenţiată o variabilitate medie.
Unghiul de inserţie al ramurilor pe trunchi, în populaţiile Călimani, Boteanu şi
Iezeru Mare, nu prezintă diferenţe asigurate statistic. Între populaţia Lala şi Călimani s-au
evidenţiat diferenţe semnificative, iar diferenţele dintre populaţiile Gemenele, Pietrosu
Rodnei şi populaţia Călimani, sunt foarte semnificative. În interiorul populaţiilor
Ing. Vasile CEUCA Teză de doctorat
241
Călimani (cv% = 2,77 %) şi Boteanu (cv% = 6,47%) variabilitate caracterului este mică
şi foarte mică, iar în populaţiile Lala şi Iezeru Mare variabilitate este mijlocie (10% <
cv% < 20%). În populaţiile Pietrosu Rodnei şi Gemenele s-a determinat o variabilitate
foarte mare (cv% > 30%).
În privinţa suprafeţei de bază a arborilor, se constată o variabilitate crescută între
populaţii, astfel faţa de populaţia Iezeru Mare, populaţia Gemenele prezintă diferenţe
semnificative, iar populaţiile Călimani, Boteanu, Pietrosu Rodnei şi Lala se situează la
diferenţe foarte semnificative faţă de aceasta. Variabilitatea intrapopulaţională a acestui
caracter, pentru toate populaţiile, este mică şi foarte mică.
Populaţiile Iezeru Mare, Gemenele şi Călimani nu prezintă diferenţe asigurate
statistic între ele în privinţa volumului arborelui, dar populaţiile Lala, Boteanu şi Pietrosu
Rodnei diferă foarte semnificativ faţă de Iezeru Mare. În privinţa variabilităţii
intrapopulaţionale a volumului arborilor se constată o variabilitate mare şi foarte mare în
cinci populaţii, singura populaţie care prezintă o variabilitate medie fiind Lala.
Concluzii privind lungimea acelor şi a lujerilor
▪ În privinţă lungimii acelor, cele provenind din treimea superioară şi inferioară a
coronamentului au prezentat diferenţe semnificative, pe când la cele din partea mijlocie a
coroanei nu au fost determinate diferenţe statistic asigurate. Lungimea acelor din întreg
coronamentul diferă semnificativ între populaţiile Gemenele şi Pietrosu Rodnei.
▪ Între populaţiile Gemenele şi Pietrosu Rodnei nu au fost evidenţiate diferenţe
statistic asigurate în privinţa lungimii lujerilor din treimea superioară a coroanei, însă
pentru lungimea lujerilor din treimea mijlocie şi inferioară a coronamentului cele două
populaţii prezintă diferenţe semnificative. Pentru media lungimii lujerilor din întregul
coronament, între cele două populaţii s – au stabilit diferenţe semnificative.
Concluzii privind variabilitatea conurilor
Între populaţiile Iezeru Mare, Boteanu şi Pietrele nu au fost determinate diferenţe
statistic asigurate pentru lungimea conurilor. Faţă de populaţia Iezeru Mare, populaţiile
Lala, Călimani, Gemenele şi Pietrosu Rodnei prezintă diferenţe foarte semnificative. Cea
mai mică lungime a conurilor a fost obţinută în populaţia Pietrosu Rodnei. În toate cele
Ing. Vasile CEUCA Teză de doctorat
242
şapte populaţii analizate a fost determinată o variabilitate intrapopulaţională mică şi
foarte mică (cv% < 10 %).
Diametrul conului la ½ este un caracter pentru care, la fel ca şi în cazul lungimii
conurilor, între populaţiile Iezeru Mare, Boteanu şi Pietrele nu au fost obţinute diferenţe
statistic asigurate. În raport cu populaţia Iezeru Mare, populaţiile Lala, Călimani,
Gemenele şi Pietrosu Rodnei se află la diferenţe foarte semnificative. În ceea ce priveşte
variabilitatea intrapopulaţională, în toate populaţiile analizate, a fost determinată o
variabilitate mică şi foarte mică.
În urma analizei datelor privitoare la masa a 100 de seminţe şi a numărului de
seminţe / con se poate concluziona că populaţiile Boteanu şi Iezeru Mare sunt capabile să
producă sămânţă mai multă decât populaţiile Lala, Pietrele, Călimani, Pietrosu Rodnei şi
Gemenele, dar valoarea mai mare a masei a 100 de seminţe pentru populaţiile Lala,
Călimani şi Iezeru Mare ne relevă potenţialul acestor populaţii de a produce seminţe mai
grele, cu o cantitate mai mare de endosperm, acest lucru favorizând germinarea şi
creşterea plantulelor. Dintre populaţiile analizate, se detaşează faţă de celelalte în privinţa
capacităţii de a produce seminţe în cantităţi mari şi cu cantitate crescută de endosperm,
populaţiile Iezeru Mare şi Boteanu, în populaţia Lala determinându – se rezultate similare
cu cele obţinute de Blada I., Popescu N. – 1993, respectiv un număr scăzut de seminţe /
con, însă o masa a 100 de seminţe ridicată.
Populaţia Pietrosu Rodnei prezintă o medie a fiecărui caracter analizat, mai mică
decât populaţiile din Retezat, acelaşi rezultat fiind obţinut şi de Blada I., Popescu N. –
1993, în cercetările efectuate
Concluzii privind cercetările efectuate în cultura comparativă
▪ Datorită importanţei lor ecologice, creşterea în înălţime şi numărul de ramuri pe
verticil sunt considerate principalele criterii de selecţie care ar trebui ameliorate.
▪ Deşi foarte încet crescător, zâmbrul a manifestat o mare variabilitate nu numai în
privinţa creşterii ci şi a numărul de ramuri pe verticil.
▪ Datorită variabilităţii intraspecifice, selecţia în vederea ameliorării celor două
caractere poate fi făcută la nivel de provenienţă şi la nivel de individ în interiorul
provenienţei.
Ing. Vasile CEUCA Teză de doctorat
243
Concluzii privind cercetările efectuate în cultura comparativă de provenienţe prin
analize moleculare
A fost evaluată diversitatea genetică în cadru a 12 populaţii de pin cembra cu
ajutorul markerilor microsateliţi cloroplastici.
Au fost descrise opt haplotipuri, dintre care unul este cel mai frecvent, iar restul
fiind clasificate ca fiind haplotipuri rare.
Cel mai frecvent haplotip identificat este H5, care are o frecvenţă generală de 80,7% şi
este prezent în toate populaţiile analizate.
Haplotipul H4, cu o frecvenţă generală de 8% este prezent doar în populaţiile din Carpaţi
fiind identificat în 4 din cele 12 populaţii analizate.
Analiza distribuţiei haplotipurilor la nivelul celor două lanţuri muntoase nu relevă o
structurare geografică bine definită.
Analiza varianţei moleculare AMOVA efectuată în funcţie de numărul de alele
diferite, demonstrează că 12% din varianţa genetică totală este cauzată de deosebirile
dintre populaţii (FST = 0,118), iar sursa principală a variaţiei este localizată
intrapopulaţional.
Analiza distribuţiei şi diversităţii haplotipurilor la nivelul lanţului Munţilor Carpaţi
indică o diversitatea genetică intrapopulaţională mai ridicată faţă de populaţiile din
Munţii Alpi.
Populaţiile de pin cembra din Munţii Carpaţi au demonstrat o diversitate genetică
a haplotipurilor mai mare faţă de populaţiile din Munţii Alpi, deşi sunt populaţii mici şi
au un grad mai mare de izolare spaţială.
Gruparea populaţiilor, conform dendrogramei, se face în două clustere distincte.
Primul cluster este format de populaţiile din munţii Alpi şi populaţiile din Munţii Rodna
şi Munţii Retezat, iar cel de-al doilea cluster este format de populaţiile din Munţii Iezer
Păpuşa şi Munţii Călimani. Se observă apropierea genetică dintre populaţiile din Retezat
cu cele din Rodna
De asemenea se observă diferenţierea mai mare a populaţiilor din Munţii Carpaţi
faţă de cele din Munţii Alpi. Dacă populaţiile din Munţii Alpi sunt grupate într-un singur
grup, cele din Munţii Carpaţi se diferenţiază în funcţie de distanţa genetică care este
datorată în mare parte izolării spaţiale a populaţiilor.
Ing. Vasile CEUCA Teză de doctorat
244
Studiul nostru demonstrează importanţa conservării populaţiilor de pin cembra din
Munţii Carpaţi, care reprezintă o moştenire specifică datorată evoluţiei istorice distincte.
Toate populaţiile de pin cembra din Carpaţi sunt foarte importante pentru conservarea
speciei, deoarece contribuie incontestabil la diversitatea genetică totală a speciei.
Concluzii privind optimizarea protocolului de extracţie a ADN – ului
Protocolul optimizat şi descris în prezenta teză, permite obţinerea de ADN în
cantităţi suficiente şi de calitate foarte bună, acesta putând fi utilizat în aplicaţii ulterioare
(PCR, RAPD, etc.)
Necesită pentru aplicare, dotări uzuale ale laboratoarele de biologie moleculară.
Nu presupune costuri ridicate pentru analizele efectuate pe baza acestuia.
Presupune o durată mai mare de timp pentru aplicare, precum şi o cantitate mare
de ţesut de la care se porneşte extracţia.
Ing. Vasile CEUCA Teză de doctorat
245
RECOMANDĂRI
Cultura comparativă
Pentru Carpaţii sudici sunt recomandabile provenienţele care potrivit testului
Duncan se deosebesc semnificativ de media experimentului şi anume: Pietrele, Stâna de
Râu şi Gemenele originare din Munţii Retezat dar şi Călimani având originea în munţii
cu acelaşi nume
Arborii individuali cei mai valoroşi din interiorul provenienţelor ar trebui folosiţi
la crearea de livezi semincere.
În privinţa creşterii în înălţime, provenienţele Pietrele, Stâna de Râu şi Gemenele
originare din Munţii Retezat precum şi Călimani sunt recomandate pentru Carpaţii sudici.
Datorită diversităţii intrapopulaţionale mai ridicată decât populaţiile din Alpi,
populaţiile din Carpaţi prezintă o importanţă deosebită pentru conservarea speciei
Recomandări privind selecţia în populaţiile naturale
În vederea obţinerii unor creşteri ale acumulărilor de biomasă, în toate populaţiile
studiate, cu excepţia populaţiei Lala, se poate aplica cu succes selecţia arborilor şi
promovarea exemplarelor cu creşteri în volum mai susţinute.
Polenizările controlate pot duce la un câştig genetic semnificativ.
Pentru zonele inferioare ale versanţilor, se recomandă cultura arborilor proveniţi
din populaţiile care prezintă creşteri mari ale volumului în raport cu înălţimea acestora,
(populaţiile Lala, Călimani, Iezeru Mare), pentru creşterea productivităţii arboretelor.
În părţile superioare al versanţilor, este de dorit promovarea exemplarelor cu
valori mici ale indicelui de zvelteţe (populaţiile Gemenele, Pietrosu), acestea conferind o
mai mare stabilitate a arboretului la acţiunea vântului şi a zăpezii.
Conuri
Dimensiunile conurilor în interiorul populaţiilor prezintă variabilitate mică şi
foarte mică, din acest punct de vedere efectuarea unei selecţii petru urmărirea ameliorării
unui caracter în interiorul oricărei populaţii supuse studiului, nefiind recomandată.
Dimensiunile conurilor sunt caractere infuenţate puternic de condiţiile de mediu şi în
strânsă legătură cu numărul de seminţe / con.
Ing. Vasile CEUCA Teză de doctorat
246
Un factor important în creşterea în lungime şi diametru este numărul de seminţe /
con, astfel cu cu cât sunt fecundate mai multe ovule cu atât numărul de seminţe este mai
mare şi implicit dimensiunile conurilor sunt mai mari. Aşadar succesul polenizării
determină în mare măsură numărul de ovule fecundate, numărul de seminţe / con şi
dimensiunile conurilor.
Optimizarea protocolului
Protocolul optimizat poate fi utilizat cu succes în cercetările intreprinse de către
tinerii cercetători şi nu numai, care presupun un buget redus însă necesită mai multă
muncă comparativ cu aplicarea altor protocoale.
Se mai menţionează durata de timp necesară aplicării acestuia cu 20 până la 50%
mai mare comparativ cu majoritatea celorlalte protocoale de extracţie.