فرسایش ژنتیکی توده های شمشاد خزری

نوع مقاله: نامه‌های علمی

نویسنده

دانشیار پژوهش، مؤسسه تحقیقات جنگلها و مراتع کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران

چکیده

شمشاد (Buxus hyrcana) از مهم ترین و باارزش ترین گونه های درختی پهن برگ و همیشه سبز جنگل های شمال کشور محسوب می شود. مشاهدات حاکی از بروز خشکیدگی این درخت بر اثر دو قارچ عامل بلایت (Cylindrocladium buxicola و Calonectria pseudonaviculata) و آفت شب پره شمشاد (Cydalima perspectalis) در بسیاری از رویشگاه های آن است. تأثیر خشکیدگی و از بین رفتن درختان بر استمرار بقای توده های شمشاد موضوعی است که باید به دقت بررسی شود؛ زیرا کاهش تعداد نمونه های هر گونه ای با تأثیر بر تنوع و تمایز ژنتیکی باعث بروز فرسایش ژنتیکی در آن گونه می شود. تنوع و تمایز ژنتیکی جمعیتهای شمشاد در مؤسسه تحقیقات جنگلها و مراتع کشور به وسیله مطالعه الگوی پروتئین های کل برگ درختان و پروتئین های ذخیره ای بذر درختان بررسی شد. نتایج این پژوهش نشان داد که با وجود خشکیدگی تعداد زیادی از درختان شمشاد، جمعیت های مختلف آن از تنوع قابل ملاحظه ای برخوردار هستند. با وجود تنوع ژنتیکی قابل ملاحظه جمعیتهای شمشاد، اما تمایز جمعیت های درختان با نتاجشان متفاوت است. این مسئله می تواند ناشی از قطعه قطعه شدن زیستگاه شمشاد خزری باشد. بررسیهای میدانی رویشگاه های شمشاد نیز نشان می دهد که وسعت جمعیت های آن کاهش یافته و به صورت ایزوله درآمده است. در چنین شرایطی جمع آوری انتخابی بذر از بعضی جمعیت ها برای برنامه های حفاظتی و جنگل کاری، می تواند باعث از دست رفتن برخی ژنها شده و ساختار ژنتیکی جمعیت های آینده را تغییر دهد. بنابراین انتخاب تعداد محدود جمعیت برای بذرگیری یا تجدید حیات در آینده می تواند در درازمدت منجر به فرسایش ژنتیکی جمعیتها شود. لذا توصیه می شود نهادهای اجرایی مسئول احیای رویشگاه های شمشاد به جمع آوری از اکوتیپ های محلی توجه ویژه ای داشته باشند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Genetic erosion of Hyrcanian boxwoods

نویسنده [English]

  • Parvin Salehi Shanjani
Associate Prof., Research Institute of Forests and Rangelands, Agricultural Research, Education and Extension Organization, (AREEO), Tehran, Iran
چکیده [English]

Boxwood (Buxus hyrcana) is the most important and valuable broadleaf and evergreen tree species of Hyrcanian forests. Dieback of Box trees caused by boxwood Blight (Cylindrocladium buxicola) and boxwood moth (Cydalima perspectalis) continues to be reported in the Caspian forest. The impact of trees dieback on the survival of boxwood masses is a subject that needs to be carefully investigated since the reduced number of species causes genetic erosion through influencing genetic diversity and differentiation. The genetic diversity and differentiation of box trees and their progenies were studied along Hyrcanian forests by the Research Institute of Forests and Rangeland using total protein and seed storage protein markers. Results indicated that despite the dieback of large parts of boxwood, different populations showed considerable
genetic diversity. Despite the considerable genetic variation of the boxwood populations, the differentiation of trees was different from their offspring. These results can be attributed to the fragmentation of the boxwood habitat. Field surveys shows that the size of the boxwood population is decreased and isolated. In this kind of circumstances, selective seed collection from some populations for conservation and reforestation programs can cause the loss of some genes and alter the genetic structure of future populations. Therefore, the selection of a limited population for seed collection or  regeneration can lead to genetic erosion of populations in the future. Therefore, it is recommended that a special attention be paid to the seed collection from local ecotypes by the organizations responsible for the restoration of boxwood habitats.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Genetic differentiation
  • Genetic variation
  • Boxwood
  • seed collection
- Buza, L., Young, A. and Thrall, P., 2000. Genetic erosion, inbreeding and reduced fitness in fragmented populations of the endangered tetraploid pea Swainsona recta. Biological Conservation, 93: 177–186.
- Byers, D.L., 2004. Pollen quantity and quality as explanations for low seed set in small populations exemplified by Eupatorium (Asteraceae). American Journal of Botany, 82: 1000–1006.
- Colling, G., Reckinger, C. and Matthies, D., 2004. Effects of pollen quantity and quality on reproduction and offspring vigor in the rare plant Scorzonera humilis (Asteraceae). American Journal of Botany, 91: 1774–1782.
- Desprez-Loustau, M.L., Marcais, B., Nageleisen, L.M., Piou, D. and Vannini, A., 2006. Interactive effects of drought and pathogens in forest trees. Annals of Forest Science, 63: 597–612.
- Dudash, M.R. and Fenster, C.B., 2000. Inbreeding and outbreeding d e p r e s s i o n i n f r a g m e n t e d populations. In: Young A., Clarke G. (eds.) Genetics, demography and viability of fragmented populations. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom, pp. 35–53.
- Duncan, D.H., Nicotra, A.B., Wood, J.T. and Cunningham, S.A., 2004. Plant isolation reduces outcross pollen receipt in a partially self-compatible herb. Ecology, 92: 977–985.
- Ellstrand, N.C. and Elam, D.R., 1993. Population genetic consequences of small population size. Annual Review of Ecology and Systematics, 24: 217-242.
- Hawley, G.J., Schaberg, P.G., DeHayes, D.H. and Brissette, J.C., 2005. Silviculture alters the genetic structure of an eastern hemlock forest in Maine, USA. Canadian Journal of Forest Research, 35:143–150.
- Hedrick, P.W. and Kalinowski, S.T., 2000. I n b r e e d i n g d e p r e s s i o n i n conservation biology. Annual Review of Ecology and Systematics, 31: 139–162.
- Huang, Y.J.K., Jiang, Z. and Tan, G., 2008. Genetic structure of Buxus sinica var. parvifolia, rare and endangered plant. Scientia horticulturae, 116: 324-329.
- Jalili, A. and Jamzad, Z., 1999. Red data book of Iran. Research Institute of Forests and Rangelands (RIFR) Publication, Tehran, Iran, 748 p.
- Jarne, P. and Charlesworth, D., 1993. The evolution of the selfing rate in functionally hermaphrodite plants and animals. Annual Review of Ecology and Systematics, 24: 441–466.
- Kery, M., Matthies, D. and Spillmann, H.H., 2000. Reduced fecundity and offspring performance in small populations of the declining grassland plants Primula veris and Gentiana lutea. Ecology, 88: 17–30.
- Knapp, E.E., Goedde, M.A. and Rice, K.J., 2001 Pollen-limited reproduction in blue oak: implications for wind-pollination
in fragmented populations. Oecologia, 128: 48–55.
- Koening, W.D. and Ashley, M.V., 2003. Is pollen limited? The answer is blowin’ in the wind. Trends in Ecology and Evolution, 18: 157–159.
- La´zaro, A. and Traveset, A., 2006. Rep r o d u c t i v e s u c c e s s o f t h e endangered shrub Buxus balearica
Lam. (Buxaceae): pollen limitation, and inbreeding and outbreeding Depression. Plant Systematic and Evolution, 261: 117–128.
- Leonardi, S., Piovani, P., Scalfi, M., Piotti, A., Giannini, R. and Menozzi, P., 2012. Effect of habitat fragmentation
on the genetic diversity and structure of peripheral populations of beech in Central Italy. Heredity, 103: 408-17.
- Mirabolfathy, M., Ahangaran, Y., Lombard, L. and Crous, P. W., 2013. Leaf Blight of Buxus sempervirens in Northern Forests of Iran Caused by Calonectria pseudonaviculata. Plant Disease, 97: 1121.
- Maliníková, E., Kukla, J., Kuklová, M. and Balážová, M., 2013. Altitudinal variation of plant traits: morphological characteristics in Fragaria vesca L. (Rosaceae). Annals of Forest Research, 56: 79-89,
- McLean, C.A., Stuart-Fox, D. and Moussalli, A., 2015. Environment, but not genetic divergence, influences geographic variation in color morph frequencies in a lizard. BMC Evolutionary Biology, 15: 156.
- Raffa, K.F., Aukema, B.H., Bentz, B.J., Carroll, A.L., Hicke, J.A., Turner, M.G. a n d Romme, W. H . , 2 0 0 8 . Cross-scale drivers of natural disturbances prone to anthropogenic amplification: the dynamics of bark beetle eruptions. Bioscience,
58(6): 501–517.
- Reed, D.H. and Frankham, R. 2003. Correlation between fitness and genetic diversity. Conserve. Biol. 17: 230-237.
- Rocha, O.J. and Aguilar, G., 2001. Reproductive biology of the dry forest tree Enterolobium cyclocarpum (Guanacaste) in Costa Rica: a comparison between trees left in pastures and in continuous forest. American Journal of Botany, 88: 1607–1614.
- SagÆso, z., Tosun, M. and Akgun, I., 1996. Determination of some phenological, morphological and biological characteristics of orchardgrass (Dactylis glomerata L.) collected from different locations. Turkiy III. C¸ ayõr-Mer’a ve Yembitkileri Kongresi, 17–19 Haziran, Erzurum, pp. 527–534.
- Solbrig, O.T., 1991. The origin and function of biodiversity. Environment, 33(5): 17-38.