Γενετική βελτίωση πολλαπλών γνωρισμάτων στη μαύρη πεύκη (Pinus nigra Arn.)

Abstract

Η μαύρη πεύκη (Pinus nigra Arn.), στην Ελλάδα και αλλού, έχει μεγάλη οικολογική και οικονομική αξία. Τελευταία, τα εκχυλίσματά της, που περιέχουν εκτός των άλλων και στιλβένια, χρησιμοποιούνται στη βιομηχανία φαρμάκων και καλλυντικών, λόγω της φαρμακευτικής τους δράσης. Για τη μελέτη των συγκεντρώσεων των εκχυλισμάτων ακετόνης, πινοσυλβίνης, μονομεθυλαιθέρα και διμεθυλαιθέρα της, στη μαύρη πεύκη, αλλά και της ποσόστωσης και της πυκνότητας εγκαρδίου, εξήχθη ένα τρυπανίδιο ανά δέντρο, από 5 αντίγραφα ανά κλώνο από το σποροπαραγωγό κήπο κλώνων στο Κούμανι Ηλείας. Ο κήπος περιλαμβάνει 52 κλώνους, τεσσάρων προελεύσεων της Πελοποννήσου (Ζαρούχλας, Φενεού, Πάρνωνα και Ταΰγετου). Στα επιλεγμένα άτομα μετρήθηκε η έμφλοια στηθιαία διάμετρος, το ύψος και υπολογίσθηκε ο έμφλοιος όγκος. Στο απογονικό πείραμα στις Ράχες Αρκαδίας, που περιλαμβάνει 52 ημιθαλείς οικογένειες των κλώνων του κήπου, μετρήθηκε η έμφλοια στηθιαία διάμετρος όλων των δέντρων. Εφαρμόζοντας γραμμικά πρότυπα εκτιμήθηκαν ποσοτικές γενετικές παράμετροι. Για την ποσοτικοποίηση των στιλβενίων χρησιμοποιήθηκε η 1D qNMR που αποδείχτηκε ότι είναι ταχεία, ευαίσθητη και ακριβής μέθοδος για τη μελέτη των συγκεκριμένων ουσιών. Το νέο πρωτόκολλο εκχύλισης απέδωσε καλές αποδόσεις εκχυλισμάτων και στιλβενίων. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι το εγκάρδιο της Pinus nigra, προελεύσεων Πελοποννήσου, είναι η πλουσιότερη φυσική πηγή στιλβενίων, με μέση συγκέντρωση 5 φορές υψηλότερη από την ανώτατη συγκέντρωση που αναφέρεται βιβλιογραφικά στη δασική πεύκη. Οι προελεύσεις διέφεραν σημαντικά μεταξύ τους στην περιεκτικότητα εκχυλισμάτων ακετόνης, πινοσυλβίνης και διμεθυλαιθέρα της, την πυκνότητα εγκαρδίου και τα αυξητικά γνωρίσματα. Η νοτιοανατολική προέλευση του Πάρνωνα, που αναπτύσσεται στο πιο ξηροθερμικό περιβάλλον, παρουσίασε τις μεγαλύτερες τιμές για τα περισσότερα γνωρίσματα, ενώ η βορειοδυτική της Ζαρούχλας παρουσίασε τις μικρότερες. Τα στιλβένια παρουσίασαν τη μεγαλύτερη περιεκτικότητα στις ανατολικές προελεύσεις του Πάρνωνα και του Φενεού και τη μικρότερη στης Ζαρούχλας. Στατιστικά σημαντικές διαφορές καταγράφηκαν μεταξύ των κλώνων, καταδεικνύοντας τη δυνατότητα αποτελεσματικής κλωνικής επιλογής και τη χρήση τους σε επιχειρησιακές φυτείες για την παραγωγή ξύλου και στιλβενίων. Η κλωνική κληρονομική ικανότητα ήταν εξαιρετικά ισχυρή για τα εκχυλίσματα ακετόνης (0,86), την πυκνότητα εγκαρδίου (0,83) και το ύψος (0,82), και ισχυρή για τα υπόλοιπα γνωρίσματα (0,70-0,79). Το γενετικό κέρδος που αναμένεται από επιλογή κλώνων είναι σημαντικό κυρίως για την περιεκτικότητα σε στιλβένια και τα αυξητικά γνωρίσματα. Η κληρονομικότητα των κλώνων εντός των προελεύσεων παρουσίασε επίσης υψηλές τιμές (0,47 έως 0,91). Οι συντελεστές φαινοτυπικής και γενετικής συσχέτισης ήταν ισχυροί και θετικοί μεταξύ των στιλβενίων και μεταξύ των αυξητικών γνωρισμάτων, ενώ μεταξύ στιλβενίων και αυξητικών γνωρισμάτων ήταν αρνητική. Παρά τις αρνητικές συσχετίσεις εντοπίσθηκαν φθορείς συσχέτισης αλλά κλώνοι με εξαιρετική απόδοση για θετικά συσχετιζόμενα γνωρίσματα. Οι παραπάνω κλώνοι μπορούν να χρησιμοποιηθούν στην κλωνική δασοπονία και σε επόμενους βελτιωτικούς κύκλους. Η αποτελεσματικότητα κλωνικής επιλογής ακολουθούσε το πρότυπο των συντελεστών γενετικής συσχέτισης. Στο απογονικό πείραμα η κληρονομικότητα για την έμφλοια στηθιαία διάμετρο ήταν μέτρια σε επίπεδο ατόμων (0,42) και υψηλή σε επίπεδο οικογενειών (0,76). Οι οικογένειες από κλώνους προελεύσεων Πάρνωνα και Ταϋγέτου σημείωσαν περισσότερες θετικές και υψηλές βελτιωτικές τιμές, ενώ αυτές από τη Ζαρούχλα περισσότερες αρνητικές. Η συνδυασμένη επιλογή εκτιμάται να αποδώσει το μέγιστο γενετικό κέρδος σε στηθιαία διάμετρο.