"Eesti Teadusfondi uurimistoetus" projekt ETF8584
ETF8584 "Diversiteedi säilitamise mehhanismid väikestes orhideede populatsioonides (1.01.2011−31.12.2014)", Tiiu Kull, Eesti Maaülikool, Põllumajandus- ja keskkonnainstituut.
ETF8584
Diversiteedi säilitamise mehhanismid väikestes orhideede populatsioonides
Diversity maintenance mechanisms in small orchid populations
1.01.2011
31.12.2014
Teadus- ja arendusprojekt
Eesti Teadusfondi uurimistoetus
ValdkondAlamvaldkondCERCS erialaFrascati Manual’i erialaProtsent
1. Bio- ja keskkonnateadused1.4. Ökoloogia, biosüstemaatika ja -füsioloogiaB270 Taimeökoloogia 1.5. Bioteadused (bioloogia, botaanika, bakterioloogia, mikrobioloogia, zooloogia, entomoloogia, geneetika, biokeemia, biofüüsika jt100,0
PerioodSumma
01.01.2011−31.12.201112 000,00 EUR
01.01.2012−31.12.201212 000,00 EUR
01.01.2013−31.12.201312 000,00 EUR
01.01.2014−31.12.201412 000,00 EUR
48 000,00 EUR

Geneetilise mitmekesisuse säilitamine väikestes populatsioonides on nüüdisajal üheaegselt nii oluline looduskaitseline probleem kui ka põnev teoreetiline küsimus, seda eriti püsivalt haruldaste liikide puhul nagu on paljud käpalised. Nende probleemidega tegelemiseks on vaja mõista nii populatsioonis toimuvaid geneetilisi protsesse kui indiviidide taastootmisega seotud demograafilisi protsesse. Mikrosatelliitide meetodi rakendamine kombineeritult tähistatud isendite demograafilise analüüsiga mitme aasta jooksul võimaldab kirjeldada mitmekesisuse säilumise mehhanisme. Enamus käpalisi on isesobivad geitonogaamid ja pole üldse selge, kui paljud erinevad genetid populatsioonis annavad oma geenid järgmisesse põlvkonda. Mikrosatelliitidel põhinevat põlvnemise analüüsi kasutades küsime, milline on efektiivne populatsiooni suurus mõõdetuna geenitriiviga ühest põlvkonnast teise. Hüpoteesid: (1) Nektariga liikide puhul võib geitonogaamia osakaal olla kõrge ja tõeline ristumine üsna harv. Seda kontrollitakse, jälgides, milline on samade vanematega järglaste protsent. (2) Efektiivne populatsiooni suurus nektariga liikidel võib olla suur, kui tolmeldajaid on piisavalt. Kui mõlemad hüpoteesid on õiged, säilitatakse geneetilist mitmekesisust nektariga taimede populatsioonides erinevate genetite vaheliste ristumiste madala tasemega. (3) Nektarita liikide puhul (petturid) on indiviididevaheline tolmlemine kõrge. (4) Efektiivne populatsiooni suurus nektarita liikidel on üsna väike. Kui (3) ja (4) kehtivad, siis sõltub geneetilise mitmekesisuse säilimine nektarita liikidel suuresti erinevate genetite vahelisest tolmlemisest. Me leiame vastused ka küsimustele: (a) kas järglasi andvad vanemad on erinevatel aastatel erinevad? (b) kui paljud õitsevatest täiskasvanud taimedest annavad uurimisperioodil tegelikult järglasi? (c) kas erinevate vanemate juveniilide ellujäämise määr erineb? See fundamentaalne uurimus parandab oluliselt meie teadmisi ohustatud käpaliste populatsioonide funktsioneerimise ja püsimise osas ning tulemused on rakendatavad ka looduskaitses.
The maintenance of genetic diversity in small populations is both a major practical problem in the contemporary conservation efforts, and a fascinating theoretical question in case of persistently rare species, like several orchids. To approach these will require an understanding of both the population genetic processes and the demographic processes of regular recruitment and turnover of individuals. An application of the microsatellite method in combination with marked specimen demographic analysis throughout several years would thus give a possibility to describe the mechanisms of diversity maintenance. Most orchids are self-compatible geitonogamous and it is not clear how many different genets in a population really do send their genes to the next generation. We ask how big is the effective population size by measuring the flow of genes from one generation to the next with microsatellite-based parentage analysis. Hypotheses: (1) In nectariferous species the role of geitonogamy can be high, the real crossing being quite rare. This will be checked by looking at what is the percentage of seedlings with the same parents. (2) Effective population size in a nectariferous species may be large if pollinators are available. If both hypotheses are true, genetic diversity in populations of nectariferous plants will be maintained by low levels of crossing in between different genets. (3) In nectarless species (deceivers) pollination in between individuals is high. (4) The effective population size in nectarless species is quite small. If (3) and (4) are true, maintaining genetic diversity in nectarless species is very much dependant on pollination among different genets. We will get answers also to the questions: (a) do parents whose offspring recruit differ from year to year? (b) how many of the flowering adults actually produce offspring during the study period? (c) do juveniles from different parents have different survival rates? This fundamental study will remarkably enhance our understanding on population functioning and maintenance of threatened orchids and the results will be applicable also in nature conservation.
Geneetilise mitmekesisuse säilitamine väikestes populatsioonides on nüüdisajal üheaegselt nii oluline looduskaitseline probleem kui ka põnev teoreetiline küsimus, seda eriti püsivalt haruldaste liikide puhul - nagu on paljud käpalised. Projekti põhieesmärgiks oli selgitada, mis tagab orhideepopulatsioonide geneetilist mitmekesisust — võrdlevalt nektariga ja ilma nektarita liikidel — ning mõõta geitonogaamia määra ja olulisust selle kujunemisel. Tõestati, et nektarita orhideeliikide ohustatuse tase on Euroopas kõrgem kui nektariga liikidel. Mudelliikidena detailsemas uuringus kasutati nelja nektariga ja nelja ilma nektarita liiki. Populatsioonide geneetiline mitmekesisus kõigil uuritud liikidel nii Eesti kui Euroopa skaalas on sõltuv populatsiooni suurusest, kuid muude faktorite mõju, sh tolmeldamistüüp, pole nii selge. Nektariga liikide viljumisedukus on kõrge ja geitonogaamne ristumine on eeldatuga võrreldes siiski suhteliselt madal.