Genetic diversity assessment of two Scots pine (Pinus sylvestris L.) populations from Puławy area
KATARZYNA KRUK
Instytut Genetyki, Hodowli i Biotechnologii Roślin, Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie ul. Akademicka 15, 20-950 LublinMAGDALENA ZAPALSKA
Instytut Genetyki, Hodowli i Biotechnologii Roślin, Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie ul. Akademicka 15, 20-950 LublinTADEUSZ WĘGOREK
Katedra Melioracji i Kształtowania Środowiska, Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie, ul. S. Leszczyńskiego 7, 20-069 LublinKRZYSZTOF KOWALCZYK
Instytut Genetyki, Hodowli i Biotechnologii Roślin, Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie ul. Akademicka 15, 20-950 LublinAbstract
In this paper genetic diversity among two Scots pine (Pinus sylvestris L.) populations from the area of Zakłady Azotowe “Puławy” and a little town Żyrzyn was estimated. 13 RAPD primers were used to obtain 137 bands and only 4 of them were monomorphic. There were also DNA fragments specific only for one population and absent in another. Genetic diversity (h) within each population was 0.1718 (Azoty) and 0.1942 (Żyrzyn). The mean diversity HS value was 0.1830. Genetic diversity was focused within populations and it accounted for 95.6% of total variability, which resulted in little diversity among populations of 0.0088. This can be explained by a small distance of about 7 km, which is connected with a high level of pollen exchange between populations.
Keywords:
Scots pine (Pinus sylvestris L.), genetic diversity, RAPDReferences
Agee J.K., 2000. Fire and pine ecosystems. W: Ecology and biogeography of Pinus, Richardson D. A. (red), Cambridge University Press, Cambridge, 202–205.
Dobrowolska D., 2010. Warunki powstawania odnowień naturalnych sosny zwyczajnej (Pinus sylvestris L.) na terenie Nadleśnictwa Tuszyma. Leś. Pr. Bad., 71(3), 217–224.
Freeland J.R., 2008. Ekologia molekularna. PWN Warszawa, 59–70.
Hawryś Z., Zwoliński J., Kwapis Z, Matuszczyk I., 2008. Rozwój różnych pochodzeń sosny zwyczajnej na pożarzysku w Nadleśnictwie Potrzebowice. Leś. Pr. Bad., 69(1), 57–65.
Heuertz M., 2003. Population genetics structure in common ash: a focus on southeastern European genetic resources. Free University of Brussels. Public Research Centre – Gabriel Lippmann, 17–30.
Kim M.S., Richardson B.A., McDonald G.I., Klopfenstein N.B., 2010. Genetic diversity and structure of western white pine (Pinus monticola) in North America: a baseline study for conservation, restoration, and addressing impacts of climate change. Tree Genet. Genomes, 7, 11–21.
Kostia S., Vario S.L., Vakkari P., Pulkkinen P., 1995. Microsatellite sequences in a conifer, Pinus sylvestris. Genome, 38, 1244–1248.
Labra M., Grassi F., Sgorbati S., Ferrari C., 2006. Distribution of genetic variability in southern populations of Scots pine (Pinus sylvestris L.) from the Alps and Apennines. Flora, 201, 468–476.
Lerceteau E., Szmidt A.E., 1999. Properties of AFLP markers in inheritance and genetic diversity studies of Pinus sylvestris L. Heredity, 82, 252–260.
Lewandowski A., Boratyfiski A., Mejnartowicz L., 2000. Allozyme investigations on the genetic differentiation between closely related pines – Pinus sylvestris, P. mugo, P. uncinata, and P. uliginosa (Pinaceae). Plant Syst. Evol., 221, 15–24.
Li B., Gu W., 2003. Review on genetic diversity in Pinus [J]. Hereditas, 25(6), 740–748.
Li H., Jiang J., Liu G., Ma X., Dong J., Lin S., 2005. Genetic variation and division of Pinus sylvestris provenances by ISSR markers. J. For. Res., 16(3), 216–218.
Lučić A., Isajev V., Rakonjac L., Ristić D., Kostadinović M., Babić V., Nikolić A., 2011. Genetic divergence of Scots pine (Pinus sylvestris L.) populations in Serbia revealed by RAPD. Arch. Biol. Sci., 63(2), 371–380.
Lučić A., Mladenović-Drinić S., Stravretović N., Isejev V., Lavadinović V., Rakonjac L., Novaković M., 2010. Genetic diversity of Austrian pine (Pinus nigra Arnold) populations in Serbia. Revealed by RAPD. Arch. Biol. Sci., 62(2), 329–336.
Matras J., 2006. Ochrona leśnych zasobów genowych. W: Elementy genetyki i hodowli selekcyjnej drzew leśnych, Sabor J. (red), Centrum Informacyjne Lasów Państwowych, Warszawa, 573–577.
Naydenov K. D., Tremblay F. M., Alexandrov A., Fenton N. J., 2005. Structure of Pinus sylvestris L. populations in Bulgaria revealed by chloroplast microsatellites and terpenes analysis: Provenance tests. Biochem. Syst. Ecol., 33, 1226–1245.
Nei M., 1972. Genetic distance between populations. Am. Nat., 106, 283–291.
Nei M., 1973. Analysis of gene diversity in subdivided populations. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 70, 3321–3323.
Nei M., Li .H. 1979. Mathematical model for sudying genetic variation in terms of restriction endonucleases. Proc. Nat. Acad. Sci. USA, 76, 5269–5273.
Nowakowska J., 2003. Zróżnicowanie genetyczne wybranych populacji sosny zwyczajnej (Pinus sylvestris L.) na podstawie analiz RAPD. Sylwan, 11, 26–37.
Nowakowska J. A., 2006. Zastosowanie markerów DNA (RAPD, SSR, PCR-RFLP i STS) w genetyce drzew leśnych, entomologii, fitopatologii i łowiectwie. Leś. Pr. Bad., 1, 73–101.
Nowakowska J. A., Oszako T., Bieniek J., Rakowski K., 2007. Charakterystyka genetyczna PCR- -RFLP oraz ocena zdrowotności wybranych populacji dębu elbląskiego i krotoszyńskiego. Leś. Pr. Bad., 3, 33–51.
Porebski S., Grant Bailey L., Baum B. R., 1997. Modification of a CTAB DNA extraction protocol for plants containing high polysaccharide and polyphenol components. Plant Mol. Biol. Rept., 15(1), 8–15.
Puglisi S., Attolico M., 2000. Allozyme variation in natural populations of the Italian range of Pinus sylvestris L. For. Genet., 7, 221–232.
Raport o stanie lasów w Polsce 2010. Centrum Informacyjne Lasów Państwowych, Warszawa, 12–13.
Repo T., Nilsson J-E., Rikala R., Ryyppö A., Sutinen M-L., 2001. Cold hardiness of Scots pine (Pinus sylvestris L.). W: Conifer cold hardiness, Bigras F. J., Colombo S. J. (red), Kluwer Academic Publishers, The Netherlands, 463–464.
Rohlf F.J. 2001. NTSYS-pc numerical taxonomy and multivariate analysis system. Version 5.1. Exeter Publishing Ltd., Setauket, N.Y.
Sabor J., 2006. Zmienność wewnątrzgatunkowa drzew leśnych. Sosna zwyczajna i świerk pospolity. W: Elementy genetyki i hodowli selekcyjnej drzew leśnych, Sabor J. (red), Centrum Informacyjne Lasów Państwowych, Warszawa, 127–132.
Scalfi M., Piotti A., Rossi M., Piovani P., 2009. Genetic variability of Italian southern Scots pine (Pinus sylvestris L.) populations: the rear edge of the range. Eur. J. Forest Res., 128, 377–386.
Sevik H., Ayan S., Turna I., Yahyaoglu Z., 2010. Genetic diversity among populations in Scotch pine (Pinus sylvestris L.) seed stands of Western Black Sea Region in Turkey. Afr. J. Biotechnol., 9(43), 7266–7272.
Szyp-Borowska I., Ukalska J., Simińska J., 2011. Markery RAPD sprzężone z genami cech ilościowych sosny zwyczajnej (Pinus sylvestris L.). Leś. Pr. Bad., 72(3), 205–211.
Wagner D.B., 1992. Nuclear, chloroplast, and mitochondrial DNA polymorphisms as biochemical markers in population genetic analyses of forest trees. New Forests, 6, 373–390.
Wang M.B., Gao F-Q., 2009. Genetic variation in Chinese pine (Pinus tabulaeformis), a woody species endemic to China. Biochem. Genet., 47, 154–164.
Wang M.B., Hao Z.Z., 2010. Rangewide genetic diversity in natural populations of Chinese pine (Pinus tabulaeformis). Biochem. Genet., 48, 590–602.
Williams J.G.K., Kubelik A.R., Livak K.J., Rafalski J.A., Tingey S.V., 1990. DNA polymorphisms amplified by arbitrary primers are useful as genetic markers. Nucleic Acids Res., 18, 6531– –6535.
Yeh F.C., Yang R., Boyle T., 1999. Popgene, Version 1.31, University of Alberta, Edmonton, Canada.
Žvingila D., Verbylaitë R., Abraitis R., Kuusiene S., Ozolinčius R., 2002. Assessment of genetic diversity in plus tree clones of Pinus sylvestris L. using RAPD markers. Baltic For., 8(2), 2–7.
Dobrowolska D., 2010. Warunki powstawania odnowień naturalnych sosny zwyczajnej (Pinus sylvestris L.) na terenie Nadleśnictwa Tuszyma. Leś. Pr. Bad., 71(3), 217–224.
Freeland J.R., 2008. Ekologia molekularna. PWN Warszawa, 59–70.
Hawryś Z., Zwoliński J., Kwapis Z, Matuszczyk I., 2008. Rozwój różnych pochodzeń sosny zwyczajnej na pożarzysku w Nadleśnictwie Potrzebowice. Leś. Pr. Bad., 69(1), 57–65.
Heuertz M., 2003. Population genetics structure in common ash: a focus on southeastern European genetic resources. Free University of Brussels. Public Research Centre – Gabriel Lippmann, 17–30.
Kim M.S., Richardson B.A., McDonald G.I., Klopfenstein N.B., 2010. Genetic diversity and structure of western white pine (Pinus monticola) in North America: a baseline study for conservation, restoration, and addressing impacts of climate change. Tree Genet. Genomes, 7, 11–21.
Kostia S., Vario S.L., Vakkari P., Pulkkinen P., 1995. Microsatellite sequences in a conifer, Pinus sylvestris. Genome, 38, 1244–1248.
Labra M., Grassi F., Sgorbati S., Ferrari C., 2006. Distribution of genetic variability in southern populations of Scots pine (Pinus sylvestris L.) from the Alps and Apennines. Flora, 201, 468–476.
Lerceteau E., Szmidt A.E., 1999. Properties of AFLP markers in inheritance and genetic diversity studies of Pinus sylvestris L. Heredity, 82, 252–260.
Lewandowski A., Boratyfiski A., Mejnartowicz L., 2000. Allozyme investigations on the genetic differentiation between closely related pines – Pinus sylvestris, P. mugo, P. uncinata, and P. uliginosa (Pinaceae). Plant Syst. Evol., 221, 15–24.
Li B., Gu W., 2003. Review on genetic diversity in Pinus [J]. Hereditas, 25(6), 740–748.
Li H., Jiang J., Liu G., Ma X., Dong J., Lin S., 2005. Genetic variation and division of Pinus sylvestris provenances by ISSR markers. J. For. Res., 16(3), 216–218.
Lučić A., Isajev V., Rakonjac L., Ristić D., Kostadinović M., Babić V., Nikolić A., 2011. Genetic divergence of Scots pine (Pinus sylvestris L.) populations in Serbia revealed by RAPD. Arch. Biol. Sci., 63(2), 371–380.
Lučić A., Mladenović-Drinić S., Stravretović N., Isejev V., Lavadinović V., Rakonjac L., Novaković M., 2010. Genetic diversity of Austrian pine (Pinus nigra Arnold) populations in Serbia. Revealed by RAPD. Arch. Biol. Sci., 62(2), 329–336.
Matras J., 2006. Ochrona leśnych zasobów genowych. W: Elementy genetyki i hodowli selekcyjnej drzew leśnych, Sabor J. (red), Centrum Informacyjne Lasów Państwowych, Warszawa, 573–577.
Naydenov K. D., Tremblay F. M., Alexandrov A., Fenton N. J., 2005. Structure of Pinus sylvestris L. populations in Bulgaria revealed by chloroplast microsatellites and terpenes analysis: Provenance tests. Biochem. Syst. Ecol., 33, 1226–1245.
Nei M., 1972. Genetic distance between populations. Am. Nat., 106, 283–291.
Nei M., 1973. Analysis of gene diversity in subdivided populations. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 70, 3321–3323.
Nei M., Li .H. 1979. Mathematical model for sudying genetic variation in terms of restriction endonucleases. Proc. Nat. Acad. Sci. USA, 76, 5269–5273.
Nowakowska J., 2003. Zróżnicowanie genetyczne wybranych populacji sosny zwyczajnej (Pinus sylvestris L.) na podstawie analiz RAPD. Sylwan, 11, 26–37.
Nowakowska J. A., 2006. Zastosowanie markerów DNA (RAPD, SSR, PCR-RFLP i STS) w genetyce drzew leśnych, entomologii, fitopatologii i łowiectwie. Leś. Pr. Bad., 1, 73–101.
Nowakowska J. A., Oszako T., Bieniek J., Rakowski K., 2007. Charakterystyka genetyczna PCR- -RFLP oraz ocena zdrowotności wybranych populacji dębu elbląskiego i krotoszyńskiego. Leś. Pr. Bad., 3, 33–51.
Porebski S., Grant Bailey L., Baum B. R., 1997. Modification of a CTAB DNA extraction protocol for plants containing high polysaccharide and polyphenol components. Plant Mol. Biol. Rept., 15(1), 8–15.
Puglisi S., Attolico M., 2000. Allozyme variation in natural populations of the Italian range of Pinus sylvestris L. For. Genet., 7, 221–232.
Raport o stanie lasów w Polsce 2010. Centrum Informacyjne Lasów Państwowych, Warszawa, 12–13.
Repo T., Nilsson J-E., Rikala R., Ryyppö A., Sutinen M-L., 2001. Cold hardiness of Scots pine (Pinus sylvestris L.). W: Conifer cold hardiness, Bigras F. J., Colombo S. J. (red), Kluwer Academic Publishers, The Netherlands, 463–464.
Rohlf F.J. 2001. NTSYS-pc numerical taxonomy and multivariate analysis system. Version 5.1. Exeter Publishing Ltd., Setauket, N.Y.
Sabor J., 2006. Zmienność wewnątrzgatunkowa drzew leśnych. Sosna zwyczajna i świerk pospolity. W: Elementy genetyki i hodowli selekcyjnej drzew leśnych, Sabor J. (red), Centrum Informacyjne Lasów Państwowych, Warszawa, 127–132.
Scalfi M., Piotti A., Rossi M., Piovani P., 2009. Genetic variability of Italian southern Scots pine (Pinus sylvestris L.) populations: the rear edge of the range. Eur. J. Forest Res., 128, 377–386.
Sevik H., Ayan S., Turna I., Yahyaoglu Z., 2010. Genetic diversity among populations in Scotch pine (Pinus sylvestris L.) seed stands of Western Black Sea Region in Turkey. Afr. J. Biotechnol., 9(43), 7266–7272.
Szyp-Borowska I., Ukalska J., Simińska J., 2011. Markery RAPD sprzężone z genami cech ilościowych sosny zwyczajnej (Pinus sylvestris L.). Leś. Pr. Bad., 72(3), 205–211.
Wagner D.B., 1992. Nuclear, chloroplast, and mitochondrial DNA polymorphisms as biochemical markers in population genetic analyses of forest trees. New Forests, 6, 373–390.
Wang M.B., Gao F-Q., 2009. Genetic variation in Chinese pine (Pinus tabulaeformis), a woody species endemic to China. Biochem. Genet., 47, 154–164.
Wang M.B., Hao Z.Z., 2010. Rangewide genetic diversity in natural populations of Chinese pine (Pinus tabulaeformis). Biochem. Genet., 48, 590–602.
Williams J.G.K., Kubelik A.R., Livak K.J., Rafalski J.A., Tingey S.V., 1990. DNA polymorphisms amplified by arbitrary primers are useful as genetic markers. Nucleic Acids Res., 18, 6531– –6535.
Yeh F.C., Yang R., Boyle T., 1999. Popgene, Version 1.31, University of Alberta, Edmonton, Canada.
Žvingila D., Verbylaitë R., Abraitis R., Kuusiene S., Ozolinčius R., 2002. Assessment of genetic diversity in plus tree clones of Pinus sylvestris L. using RAPD markers. Baltic For., 8(2), 2–7.
KATARZYNA KRUK
Instytut Genetyki, Hodowli i Biotechnologii Roślin, Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie ul. Akademicka 15, 20-950 Lublin
Instytut Genetyki, Hodowli i Biotechnologii Roślin, Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie ul. Akademicka 15, 20-950 Lublin
MAGDALENA ZAPALSKA
Instytut Genetyki, Hodowli i Biotechnologii Roślin, Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie ul. Akademicka 15, 20-950 Lublin
Instytut Genetyki, Hodowli i Biotechnologii Roślin, Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie ul. Akademicka 15, 20-950 Lublin
TADEUSZ WĘGOREK
Katedra Melioracji i Kształtowania Środowiska, Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie, ul. S. Leszczyńskiego 7, 20-069 Lublin
Katedra Melioracji i Kształtowania Środowiska, Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie, ul. S. Leszczyńskiego 7, 20-069 Lublin
KRZYSZTOF KOWALCZYK
Instytut Genetyki, Hodowli i Biotechnologii Roślin, Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie ul. Akademicka 15, 20-950 Lublin
Instytut Genetyki, Hodowli i Biotechnologii Roślin, Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie ul. Akademicka 15, 20-950 Lublin
License
Articles are made available under the conditions CC BY 4.0 (until 2020 under the conditions CC BY-NC-ND 4.0).
Submission of the paper implies that it has not been published previously, that it is not under consideration for publication elsewhere.
The author signs a statement of the originality of the work, the contribution of individuals, and source of funding.
Self-Archiving Policy
Agronomy Science has adopted a self-archiving policy called blue by the Sherpa Romeo database. From 2021 authors can self-archive article postprints and editorial versions (under the CC BY 4.0 licence). Articles from earlier years (available under the CC BY-NC-ND 4.0 licence) can only be self-archived as editorial versions.
