Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης, Θεσσαλονίκη Ανάλυση γενετικών και επιγενετικών διαφορών σε φυσικούς πληθυσμούς μαύρης πεύκης (Pinus nigra Arn.) με διαφορική επιβάρυνση από την αέρια ρύπανση. Κατσίδη ΕΧ, Αβραμίδου ΕΒ, Ντούλης ΑΓ, Τριανταφύλλου ΑΓ, Αραβανόπουλος ΦΑ Εργαστήριο Δασικής Γενετικής και Γενετικής Βελτίωσης Δασοπονικών Ειδών, Σχολή Γεωπονίας, Δασολογίας και Φυσικού Περιβάλλοντος, Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης, Θεσσαλονίκη

Εισαγωγή Η ρύπανση συνιστά μια περιβαλλοντική μεταβολή ικανή: να προκαλέσει διάφορες καταπονήσεις στα δασικά δένδρα να τροποποιήσει τη γενετική ποικιλότητα των φυσικών πληθυσμών

Τα είδη Pinus μπορούν να θεωρηθούν ως βιοδείκτες (Divan et al Τα είδη Pinus μπορούν να θεωρηθούν ως βιοδείκτες (Divan et al., 2009, Fowler et al., 2009) Στα ανώτερα φυτά παρατηρείται: συσσώρευση ιχνοστοιχείων εξαιτίας ανθρωπογενών δραστηριοτήτων (Clive and Spector, 1978) Ειδικότερα οι βελόνες των πεύκων που παραμένουν στο δένδρο για αρκετά χρόνια παρουσιάζουν: παχύ επιδερμικό στρώμα με ευαισθησία στη ρύπανση (Mingorance et al., 2007) παθητική και ενεργητική πρόσληψη ρύπων (Mingorance et al., 2007, Sun et al., 2009, Sun et al., 2010, Kuang et al., 2011)

Ο νομός Κοζάνης είναι μια περιοχή εκτεθειμένη στην ατμοσφαιρική ρύπανση Έξι ΑΗΣ (πέντε Ελλάδα και ένας Σκόπια): Συνολικές εκπομπές 100.000 τόνοι ετησίως Αιωρούμενα σωματίδια (ορυχεία, βαρέα οχήματα) Εκπομπές SO2 , NOx (Triantafyllou, 2001, Nanos et al., 2015) Τελευταία χρόνια (2007-2012): ΑΗΣ Αγ. Δημητρίου και ΑΗΣ Αμυνταίου συστηματικές υπερβάσεις SO2 ΑΗΣ Καρδίας και ΑΗΣ Πτολεμαΐδας υπερβάσεις στις εκπομπές σωματιδίων (ΕΕΑ Technical report/No 20/2014).

Το μοντέλο αέριας ρύπανσης- TAPM Σχεδιάστηκε: από CSIRO Atmospheric Research της Αυστραλίας Χρησιμοποιείται: ως προγνωστικό μετεωρολογικό μοντέλο αέριας ρύπανσης (Hurley et. al., 2005) Εφαρμόζεται: με επιτυχία σε πολύπλοκο ανάγλυφο και διάφορες εκπομπές (Zoras et al., 2006).

Επιδράσεις της ρύπανσης στα φυτά Μορφολογικά χαρακτηριστικά Αλλαγές στη γενετική δομή (συχνότητες αλληλομόρφων, ετεροζυγωτία κ.α.) Αλλαγές στην επιγενετική δομή (ποσοστό μεθυλίωσης κ.α.)

ΥΛΙΚΑ ΚΑΙ ΜΕΘΟΔΟΙ

Εφαρμογή του πρότυπου διασποράς αέριας ρύπανσης (ΤΑΡΜ)

Γενικά χαρακτηριστικά των ΑΗΣ του νομού Κοζάνης (. Triantafyllou, G. A

Χαρακτηριστικά των σημειακών πηγών ρύπανσης των ΑΗΣ του Νομού Κοζάνης (*Kaldelis et al., 2005, ΔΕΗ Α.Ε. – Α.Κ.Δ.Μ., 2010, Τριανταφύλλου Γ. Α., 1994)

Χαρακτηριστικά των σημειακών πηγών ρύπανσης των ΑΗΣ της πρώην Γιουγκοσλαβικής Δημοκρατίας της Μακεδονίας (*Kavence et al., 2000)

Δειγματοληψία φυτικού υλικού Βελόνες Εκχύλιση DNA (24 άτομα από κάθε πληθυσμό) Γενετική ποικιλότητα (AFLPs: 4 συνδυασμοί εκκινητών) Επιγενετική ποικιλότητα (MSAP: 4 συνδυασμοί εκκινητών)

Εκκινητής με f- φθορίζουσα σήμανση στο 5' άκρο (Fam, Hex, Rox, Tamra) Δείκτες πολυμορφισμού μήκους ενισχυμένου θραύσματος (AFLP : Amplified Fragment Length Polymorphism). Εκκινητής με f- φθορίζουσα σήμανση στο 5' άκρο (Fam, Hex, Rox, Tamra) Γενοτύπιση σε ΑΒΙ3730xl (Αλληλουχητής Applied Biosystems) Αξιοπιστία, επαναληψιμότητα αποτελεσμάτων Παράλληλη ανάλυση τεσσάρων συνδυασμών εκκινητών Ανάλυση αποτελεσμάτων Genemapper Ανάλυση 1bp

Διαφορετική ευαισθησία στην μεθυλίωση της CCGG κυτοσίνης Πολυμορφισμός ενισχυμένων θραυσμάτων ευαίσθητων στη μεθυλίωση (MSAP- Methylation Sensitive Amplified Polymorphism) Παραλλαγή των AFLP Διαφορετική ευαισθησία στην μεθυλίωση της CCGG κυτοσίνης

Αποτελέσματα

Αποτελέσματα εφαρμογής TAPM

Χάρτης βλάστησης νομού Κοζάνης με σημειωμένες τις περιοχές φυσικής εξάπλωσης τη μαύρης πεύκης

Ισορρυπαντικές καμπύλες μέσων ετήσιων συγκεντρώσεων και ξηρής εναπόθεσης SO2

Αποτελέσματα επιλογής δειγματοληπτικών επιφανειών Πληθυσμός μέγιστης επιβάρυνσης: Μπουρίκα υψηλές συγκεντρώσεις SO2, NOx, αιωρούμενα σωματίδια Πληθυσμός ελάχιστης επιβάρυνσης (control): Αγία Κυριακή

Αποτελέσματα μοριακής γενετικής ανάλυσης

Αποτελέσματα γενετικών παραμέτρων 283 γονιδιακές θέσεις

Σύγκριση βασικών γενετικών παραμέτρων των δύο πληθυσμών

Ποσοστά πολυμορφισμού

Συμπεράσματα ο δείκτης Shannon και ο δραστικός αριθμός αλληλομόρφων, δεν διέφεραν στατιστικά σημαντικά ο επιβαρυμένος πληθυσμός (Μπουρίκα) εμφανίζει μικρότερο ποσοστό πολυμορφισμού (Piraino κ.α. 2006, Kuchma and Finkeldey, 2011, Augustatis κ.α., 2015) μειωμένη ετεροζυγωτία στον πληθυσμό με την μέγιστη επιβάρυνση (Μπουρίκα) (Kuchma and Finkeldey, 2011)

Αποτελέσματα επιγενετικής μοριακής ανάλυσης

Ανάλυση γενοτύπων υφιστάμενου πληθυσμού 606 σταθερές και επαναλήψιμες επιγενετικές θέσεις Μπουρίκα (πληθυσμός μέγιστης επιβάρυνσης) 346 πολυμορφικές θέσεις (57,1%) συνολική μεθυλίωση 57,06% Αγ. Κυριακή (πληθυσμός ελάχιστης επιβάρυνσης) 413 πολυμορφικές θέσεις (68,15%) συνολική μεθυλίωση 68,02%

Σύγκριση ποσοστών πολυμορφικών επιγενετικών θέσεων των βελονών

Συμπεράσματα Ο συντελεστής διαφοροποίησης σε όλες τις κατηγορίες μεθυλίωσης βρέθηκε να διαφέρει στατιστικά σημαντικά μεταξύ των βελονών των υπό μελέτη πληθυσμών οι δύο πληθυσμοί δεν διαφοροποιούνται μεταξύ τους πέραν μεμονωμένων ατόμων

Γενικά Συμπεράσματα Εντοπίστηκε μικρή τάση μείωσης στο ποσοστό γενετικού πολυμορφισμού και στην ετεροζυγωτία του πληθυσμού σχετικής επιβάρυνσης. Αντίδραση στην επιλεκτική πίεση λόγω των αέριων ρύπων; εφαρμογή συστήματος γενετικής παρακολούθησης στα πλαίσια της διαφύλαξης των δασικών γενετικών πόρων και της διαφαινόμενης κλιματικής αλλαγής.

Γενικά Συμπεράσματα Η μεθυλίωση στον πληθυσμό της περιοχής σχετικής επιβάρυνσης ήταν υψηλότερη στις βελόνες. Η μεθυλίωση είναι πιθανό να χρησιμεύει ως μηχανισμός ελέγχου ανταπόκρισης και προσαρμοστικότητας στη διαφορετική επιλεκτική πίεση που ασκείται στον πληθυσμό αυτό.

Ευχαριστώ για την προσοχή σας!