REZUMAT TEZĂ DE DOCTORAT - USAMV Cluj-Napoca · 2011-09-22 · ing. vasile ceuca teză de doctorat...

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


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;


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.


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).


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.


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.


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.


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


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


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.


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.


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.


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


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


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


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.


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.


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


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


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.


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.


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.


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.


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.

REZUMAT TEZĂ DE DOCTORAT - USAMV Cluj-Napoca · 2011-09-22 · ing. vasile ceuca teză de doctorat...

Documents

Transcript of REZUMAT TEZĂ DE DOCTORAT - USAMV Cluj-Napoca · 2011-09-22 · ing. vasile ceuca teză de doctorat...