Mateja KIŠEK
GENETSKA VARIABILNOST IN OHRANJANJE GENSKIH VIROV LESNIKE (Malus sylvestris (L.) Mill.) V SLOVENIJI
DOKTORSKA DISERTACIJA
Ljubljana, 2021
Mateja KIŠEK
GENETSKA VARIABILNOST IN OHRANJANJE GENSKIH VIROV LESNIKE (Malus sylvestris (L.) Mill.) V SLOVENIJI
DOKTORSKA DISERTACIJA
GENETIC VARIATION AND CONSERVATION OF GENETIC RESOURCES OF EUROPEAN CRAB APPLE (Malus sylvestris
(L.) Mill.) IN SLOVENIA
DOCTORAL DISSERTATION
Ljubljana, 2021
II
Na podlagi Statuta Univerze v Ljubljani ter po sklepu Senata Biotehniške fakultete in sklepa Komisije za doktorski študij Univerze v Ljubljani z dne 12. 09. 2017 je bilo potrjeno, da kandidat/ka izpolnjuje pogoje za opravljanje doktorata znanosti na Interdisciplinarnem doktorskem študijskem programu Bioznanosti, znanstveno področje upravljanje gozdnih ekosistemov. Za mentorja je bil imenovan prof. dr. Robert Brus.
Doktorska disertacija je zaključek bolonjskega Interdiscilinarnega doktorskega študija Bioznanost (znanstveno področje upravljanje gozdnih ekosistemov) na Biotehniški fakulteti Univerze v Ljubljani.
Komisija za oceno in zagovor:
Predsednik: prof. dr. Jurij Diaci
Univerza v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Oddelek za gozdarstvo in obnovljive gozdne vire
Član: prof. dr. Jernej Jakše
Univerza v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Oddelek za agronomijo
Član: prof. dr. Davorin Kajba
Sveučilište u Zagrebu, Šumarski fakultet, Zavod za šumarsku genetiku, dendrologiju i botaniku
Datum zagovora: 1. 9. 2021
Mateja Kišek
III
KLJUČNA DOKUMENTACIJSKA INFORMACIJA
ŠD Dd
DK GDK 164/5:174Malus sylvestris (L.) Mill.(497.4)(043.3)=163.6
KG lesnika, Malus sylvestris (L.) Mill.), genetska variabilnost, morfološka variabilnost, hibridizacija, ohranjanje genskih virov, Slovenija
AV KIŠEK, Mateja
SA BRUS, Robert (mentor)
KZ SI – 1000 Ljubljana, Večna pot 83
ZA Univerza v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Interdisciplinarni doktorski študijski program Bioznanosti, znanstveno področje upravljanje gozdnih ekosistemov
LI 2021
IN GENETSKA VARIABILNOST IN OHRANJANJE GENSKIH VIROV
LESNIKE (Malus sylvestris (L.) Mill.) V SLOVENIJI TD Doktorska disertacija
OP XVIII, 120 str., 41 pregl., 29 sl., 10 pril., 149 vir.
IJ sl
JI sl/en
AI V raziskavi smo proučevali genetske in morfološke značilnosti lesnike (Malus sylvestris (L.) Mill.) na območju Slovenije in Hrvaške. Analizirali smo 14 morfoloških znakov na listih, genetska analiza pa je bila opravljena na 10 lokusih z mikrosatelitskimi markerji. Analiza populacij lesnike je pokazala zelo visoko stopnjo genetske variabilnosti lesnike (HT = 0,77) in nizko vrednost fiksacijskega indeksa (FIS = 0,08). Ti rezultati skupaj z visoko stopnjo genetske diferenciacije (FST = 0,18) nakazujejo na veliko genetsko distanco med populacijami in nizko stopnjo razmnoževanja v sorodstvu, kar so značilnosti populacij v ledenodobnih zatočiščih. Analizirana drevesa so bila na podlagi morfometrijske analize razvrščena v skupine lesnik (56,52 %), križancev (39,12 %) in žlahtnih jablan (4,35 %), na podlagi genetske analize pa se deleži dreves po posameznih genetsko določenih skupinah razlikujejo: lesnika (73,91%), križanci (19,57 %) in žlahtne jablane (6,52 %). Le 52 % botanično določenih lesnik se je izkazalo za lesnike tudi na podlagi genetskih raziskav, kar potrjuje dejstvo, da je lesniko na podlagi posameznih morfološih znakov botanično težko povsem zanesljivo določiti. Ugotavljamo, da obstajata dva ločena genska sklada lesnike in žlahtne jablane s številnimi drevesi, ki nosijo mešanico genov obeh vrst. Edini semenski objekt lesnike v Sloveniji ni primeren za uporabo v gozdarstvu, saj niti semenska drevesa niti sadike niso genetsko ustrezne.
Podajamo smernice za ohranjanje genskih virov lesnike v prihodnje in priporočamo načine gospodarjenja z gozdom, ki bi lesniki omogočili dolgoročni obstoj in čim večjo gensko pestrost.
IV
KEY WORDS DOCUMENTATION
DN Dd
DC FDC 164/5:174Malus sylvestris (L.) Mill.(497.4)(043.3)=163.6
CX European crab apple, Malus sylvestris (L.) Mill.), genetic varibility, morphologic variability, hybridization, conservation of genetic resources, Slovenia
AU KIŠEK, Mateja
AA BRUS, Robert (supervisor)
PP SI – 1000 Ljubljana, Večna pot 83
PB University of Ljubljana, Biotehnical Faculty, Interdisciplinary Doctoral Programe in Bioscience
LI 2021
TY GENETIC VARIATION AND CONSERVATION OF GENETIC
RESOURCES OF EUROPEAN CRAB APPLE (Malus sylvestris (L.) Mill.) IN SLOVENIA
DT Doctoral Dissertation
OP XVIII, 120 p., 41 tab., 29 fig., 10 ann., 149 ref.
LA sl
AL sl/en
AB Genetic and morphological characteristics of European crab apple (Malus sylvestris (L.) Mill.) in the territory of Slovenia and Croatia were studied. We analysed 14 morphological characteristics on the leaves. Genetic analysis was performed using 10 microsatellite markers. The analysis of the population of European crab apple tree population has revealed a very high degree of genetic variability among European crab apple trees (HT = 0.77). The low fixation index (FIS = 0.08) combined with a high degree of differentiation (FST = 0.18) indicates a significant genetic distance between populations and a low rate of kin reproduction, typical of populations in glacial refugia. Based on morphological analysis, the studied trees were classified as European crab apple (56.52%), hybrids (39.12%) and domesticated apple (4.35%), based on genetic analysis, the classification differs: European crab apple (73.91%), hybrids (19.57%), domestocated apple (6.52%). Only 52 % of botanically identified European crab apples were identified as European crab apple based on genetic data, and we confirm that individual morphological characters are not completely reliable for species identification. There are two separate gene pools of European crab apple trees and domesticated apple with a number of trees with a genetic mixture of the two species. The only seed object for European crab apple in Slovenia is not suitable for forestry use. Niether the seed trees nor the seedlings are genetically unsuitable. We have prepared guidelines for the conservation of the European crab apple genetic stock and proposed appropriate silvicultural measures that could enable long-term existence and high genetic diversity.
V
KAZALO VSEBINE
KLJUČNA DOKUMENTACIJSKA INFORMACIJA ... III KEY WORDS DOCUMENTATION ... IV KAZALO VSEBINE ... V KAZALO PREGLEDNIC ... IX KAZALO SLIK ... XIII KAZALO PRILOG ... XVI
1 UVOD ... 1
1.1 OPREDELITEVRAZISKOVALNEGAPROBLEMA ... 1
1.2 CILJINALOGEINRAZISKOVALNEHIPOTEZE ... 2
2 PREGLED OBJAV ... 4
2.1 PREDSTAVITEVLESNIKE(Malus sylvestris (L.) Mill.) ... 4
Filogenija rodu Malus s poudarkom na lesniki (Malus sylvestris (L.) Mill.) 2.1.1 4 2.1.1.1 Izvor žlahtne jablane (Malus × domestica Borkh.) ... 5
2.1.1.2 Morfološke značilnosti žlahtne jablane ... 7
Opis lesnike in njenih morfoloških značilnosti ... 8
2.1.2 Značilnosti opraševanja lesnike in dejavniki, ki vodijo v hibridizacijo ... 12
2.1.3 Ekološke značilnosti lesnike ... 13
2.1.4 Škodljivci in bolezni lesnike ... 13
2.1.5 Uporabnost lesnike ... 16
2.1.6 Pridobivanje GRM v Sloveniji in semenski objekt lesnike Sloveniji ... 18
2.1.7 2.1.7.1 Sistem proizvodnje GRM v Sloveniji ... 18
2.1.7.2 Semenski objekt lesnike v Sloveniji ... 19
2.2 RAZISKAVEMORFOLOŠKEVARIABILNOSTILESNIKE ... 20
2.3 RAZISKAVEGENETSKIHZNAČILNOSTILESNIKE ... 21
3 MATERIALI IN METODE DELA ... 24
3.1 ZASNOVARAZISKAVE ... 24
VI
3.2 LOKACIJEINVZORČENJEDREVES ... 27
3.3 ANALIZAMORFOLOŠKEVARIABILNOSTILESNIKE ... 32
Merjenje in ocenjevanje morfoloških znakov na listih ... 32
3.3.1 Statistična analiza morfoloških podatkov ... 33
3.3.2 Merjenje in ocenjevanje morfoloških znakov na plodovih ... 34
3.3.3 3.4 GENETSKAVARIABILNOST ... 35
Izolacija DNA ... 35
3.4.1 Merjenje koncentracije DNA in redčenje vzorcev ... 35
3.4.2 Verižna reakcija s polimerazo (PCR) ... 35
3.4.3 Analiza mikrosatelitov na avtomatskem sekvenatorju ... 38
3.4.4 Statistična analiza genetskih podatkov ... 38
3.4.5 3.4.5.1 Vezavno neravnovesje ... 38
3.4.5.2 Ničelni aleli (r)... 38
3.4.5.3 Verjetnost enakosti genotipov (PID) ... 39
3.4.5.4 Analiza genetske variabilnosti ... 39
3.4.5.5 Informativna vrednost lokusa (PIC) ... 40
3.4.5.6 Hardy – Weinbergovo ravnovesje ... 40
3.4.5.7 Nei – jeva genetska distanca (D) ... 40
3.4.5.8 Razvrščanje osebkov v skupino lesnik, križancev in žlahtnih jablan na podlagi genetskih podatkov ... 41
3.4.5.9 Genetska analiza semenskega objekta lesnike... 41
4 REZULTATI ... 43
4.1 MORFOLOŠKAVARIABILNOSTLESNIKE ... 43
Variabilnost posameznih morfoloških znakov na listih ... 43
4.1.1 Multivariatna analiza morfoloških znakov na listih na osnovi metode 4.1.2 glavnih komponent (PCA) ... 48
Multivariatna analiza morfoloških znakov na listih na osnovi 4.1.3 diskriminativne analize ... 51
Identifikacija lesnik, križancev in žlahtnih jablan na podlagi morfoloških 4.1.4 znakov na listih ... 52
4.2 GENETSKAVARIABILNOSTLESNIKE ... 55
VII
Vezavno neravnovesje ... 56
4.2.1 Ničelni aleli ... 56
4.2.2 Verjetnost enakosti genotipov (PID) ... 56
4.2.3 Variabilnost mikrosatelitskih lokusov ... 57
4.2.4 Hardy – Weinbergovo ravnovesje ... 60
4.2.5 Genetska variabilnost znotraj populacij ... 63
4.2.6 4.3 RAZVRŠČANJEDREVESZUPORABOBAYESOVEMETODE ... 64
Identifikacija dreves na podlagi genetskih podatkov ... 64
4.3.1 Identifikacija vseh vzorčenih dreves ... 67
4.3.2 Genetska struktura analiziranih populacij ... 68
4.3.3 4.4 GENETSKAANALIZALESNIK,KRIŽANCEVINŽLAHTNIHJABLANPO DOLOČANJUIDENTITETENAPODLAGIGENETSKIHPODATKOV ... 70
4.5 PRIMERJAVARAZVRŠČENOSTIDREVESNAPODLAGIMORFOLOŠKIH INGENETSKIHPODATKOV ... 74
4.6 ANALIZAPLODOV ... 77
4.7 ANALIZADLAKAVOSTILISTOV ... 78
4.8 SEMENSKIOBJEKTLESNIKE ... 80
Morfološka analiza semenskih dreves ... 80
4.8.1 Genetska analiza semenskih dreves lesnike ... 82
4.8.2 Genetska analiza sadik ... 83
4.8.3 4.9 ANALIZADREVESIZPOPULACIJEPTUJ ... 84
5 RAZPRAVA IN SKLEPI ... 86
5.1 RAZPRAVA ... 86
GENETSKA VARIABILNOST LESNIKE ... 86
5.1.1 5.1.1.1 Znotrajpopulacijska in medpopulacijska variabilnost lesnike ... 86
5.1.1.2 Diferenciacija med lesniko in žlahtno jablano ... 88
5.1.1.3 Razvrščenost dreves na podlagi genetskih podatkov v skupino lesnik, križancev in žlahtnih jablan ... 89
MORFOLOŠKA VARIABILNOST LESNIKE ... 91
5.1.2 5.1.2.1 Morfološka analiza listov ... 91
5.1.2.2 Morfološka analiza plodov ... 92
VIII
PRIMERJAVA IDENTITETE DREVES NA PODLAGI 5.1.3
MORFOLOŠKIH IN GENETSKIH PODATKOV ... 93
5.1.3.1 Primerjava razvrščenosti dreves na podlagi genetskih in morfoloških podatkov ... 93
5.1.3.2 Primernost morfoloških znakov za botanično identifikacijo lesnik v naravi ... 94
ZNAČILNOSTI DREVES IZ POPULACIJE PTUJ ... 96
5.1.4 GOZDNI REPRODUKCIJSKI MATERIAL LESNIKE V SLOVENIJI 97 5.1.5 OHRANJANJE GENSKIH VIROV LESNIKE V SLOVENIJI ... 99
5.1.6 5.2 SKLEPI ... 103
6 POVZETEK (SUMMARY) ... 105
6.1 POVZETEK ... 105
6.2 SUMMARY ... 108
7 VIRI ... 111 ZAHVALA
PRILOGE
IX
KAZALO PREGLEDNIC
Preglednica 1: Zasnova raziskave in analizirane skupine dreves po posameznih vsebinskih sklopih. ... 25 Preglednica 2: Število dreves po posameznih populacijah in analiziranih skupinah.
Populacije lesnik so označene z rumeno barvo, sestoj, ki ni naravnega izvora z oranžno barvo, populacije žlahtne jablane z rdečo barvo, mnogocvetne jablane z modro barvo in drevesa semenskega objekta z zeleno barvo... 28 Preglednica 3: Morfološki znaki, izmerjeni in ocenjeni na listih. ... 33 Preglednica 4: Ocenjevanje dlakavosti listov na spodnji strani s štiristopenjsko lestvico (povzeto po Remmy in Gruber, 1993). ... 33 Preglednica 5: Proučevani lokusi, začetno nukleotidno zaporedje začetnega in končnega začetnega oligonukleotida, fluorescentno barvilo ter raziskave, v katerih je bil določen lokus že proučevan. ... 36 Preglednica 6: Koncentracije in količine komponent reakcijske mešanice za PCR reakcije.
Prikazane so količine za reakcijo z enim lokusom, za en vzorec. ... 37 Preglednica 7: PCR profili (temperatura, trajanje in število ciklov) za posamezne multipleks reakcije (Patocchi in sod., 2008) ... 37 Preglednica 8: Kazalniki genetske variabilnosti. ... 39 Preglednica 9: Skupine dreves, ki so bile vključene v morfometrijsko analizo (skupaj 127 dreves). ... 43 Preglednica 10: Rezultati H-testa (Kruskal – Wallisov test) za posamezne morfološke znake na listih (* 0,01 < p < 0,05; ** 0,001 < p < 0,01; *** p < 0,001). ... 44 Preglednica 11: Povprečne vrednosti ocene dlakavosti in koeficienti variacije za dlakavost listov po posameznih populacijah. ... 44 Preglednica 12: Opisna statistika za populacije lesnike (Malus sylvestris), žlahtne jablane (Malus × domestica) in mnogocvetne jablane (Malus floribunda) po posameznih morfoloških znakih (minimum, maksimum, povprečje in koeficient variacije). Populacije lesnik so označene z rumenimi odtenki, populacija Ptuj (verjetni križanci) je označena z oranžno barvo, populacije žlahtne jablane pa z rdečo barvo. Okrajšave morfoloških znakov so natančneje opredeljene v Preglednica 3 in Slika 16. ... 45 Preglednica 13: Lastne vrednosti in deleži variance po komponentah za drevesa... 48 Preglednica 14: Korelacije med morfološkimi znaki in prvimi tremi sintetičnimi komponentami za drevesa. ... 48
X
Preglednica 15: Test števila funkcij, ki v modelu značilno vplivajo na razlikovanje med skupinami. ... 51 Preglednica 16: Korelacije med morfološkimi znaki na listih med posameznimi diskriminativnimi funkcijami (*pomeni absolutno največjo korelacijo med posameznim morfološkim znakom in eno izmed funkcij)... 51 Preglednica 17: Lastne vrednosti in deleži variance po komponentah za skupine lesnik, žlahtnih jablan in mnogocvetnih jablan. ... 52 Preglednica 18: Razvrščenost v skupino lesnik, križancev in žlahtnih jablan na podlagi morfoloških znakov brez upoštevanja dlakavosti (Wardova metoda, DARwin ver. 6.0). .. 53 Preglednica 19: Povprečne vrednosti in koeficienti variacije (CV (%)) po posameznih morfoloških znakih za skupine lesnik, križancev in žlahtnih jablan, ki so bile določene s programom DARwin ver. 6.0 z uporabo Wardove metode hierarhičnega združevanja.
Prikazan je rezultat H-testa (Kruskal – Wallisov test) za posamezne morfološke znake (***p<0,001). ... 55 Preglednica 20: Skupine dreves, znotraj katerih je narejena analize genetske variabilnosti (skupaj 190 dreves). ... 55 Preglednica 21: Frekvence ničelnih alelov (r) po posameznih lokusih, izračunane s programom Cervus 3.0.3. ... 56 Preglednica 22: Verjetnost identitete PID in PIsibs po populacijah. ... 57 Preglednica 23: Kazalniki genetske variabilnosti na mikrosatelitskih lokusih za lesnike, žlahtne jablane in verjetne križance iz populacije Ptuj (seznam analiziranih dreves je v Preglednica 20). ... 59 Preglednica 24: Vrednosti opazovane (HE) in pričakovane (HO) heterozigotnosti ločeno za lesnike, žlahtne jablane in verjetne križance iz populacije Ptuj. ... 61 Preglednica 25: Rezultati testa odklonov od Hardy – Weinbergovega ravnovesja. Podane so vrednosti p in stopnja značilnosti za vsak lokus posebej. Stopnje značilnosti so z uporabo sekvenčnega Bonferronijevega popravka prilagojene za multiple primerjave (Rice, 1989) (* 0,01 < p < 0,05; ** 0,001 < p < 0,01; *** p < 0,001). ... 62 Preglednica 26: Genetska variabilnost populacij lesnike, kot jo kaže 10 mikrosatelitskih lokusov. Stopnje značilnosti so z uporabo sekvenčnega Bonferronijevega popravka prilagojene za multiple primerjave (Rice, 1989) (* 0,01 < P < 0,05; ** 0,001 < P < 0,01;
*** P < 0,001). ... 63 Preglednica 27: Pojasnilo posameznih kategorij (lesnike, križanci, podivjani osebki žlahtne jablane in žlahtna jablana) z vrednostmi koeficienta Q. ... 64
XI
Preglednica 28: Razvrščenost 127 analiziranih dreves iz Slovenije na podlagi genetskih podatkov (Bayesova metoda, STRUCTURE 2.3.4.). ... 65 Preglednica 29: Drevesa, ki smo jih vključili v razvrščanje dreves z Bayesovo metodo (STRUCTURE 2.3.4.) za ugotavljanje genetske variabilnosti dreves po genetsko določenih skupinah. ... 67 Preglednica 30: Razvrščenost 195 analiziranih dreves iz Slovenije in Hrvaške (Bayesova metoda, STRUCTURE 2.3.4.) na podlagi genetskih podatkov. ... 67 Preglednica 31: Vrednosti opazovane (HO) in pričakovane (HE) heterozigotnosti ločeno po genetsko določenih skupinah dreves (Bayesova metoda). ... 71 Preglednica 32: Kazalniki genetske variabilnosti za določeno skupino lesnik, križancev in žlahtnih jablan po določanju identitete osebkov na podlagi genetske analize (Bayesova metoda). ... 72 Preglednica 33: Matrika mer Nei-jeve genetske distance (D) (absolutna mera diferenciacije) med genetsko določenimi skupinami lesnik, križancev in žlahtnih jablan. 74 Preglednica 34: Skupine dreves, ki so bila vključena v primerjavo razvrščenosti na podlagi morfoloških in genetskih podatkov (110 dreves). ... 75 Preglednica 35: Splošna primerjava med razvrščenostima v tri skupine na podlagi morfoloških in genetskih podatkov. ... 75 Preglednica 36: Primerjava med razvrščenostima v tri skupine identifikacije na podlagi genetskih podatkov z identifikacijo na osnovi morfoloških podatkov. V analizo je vključenih tistih 92 dreves, ki so bila vzorčena kot lesnike. ... 76 Preglednica 37: Primerjava med razvrščenostima v tri skupine identifikacije na podlagi morfoloških podatkov z identifikacijo na osnovi genetskih podatkov. V analizo so vključena tista drevesa, ki so bila vzorčena kot lesnike. ... 76 Preglednica 38: Oznake dreves iz semenskega objekta, identifikacija posameznih osebkov na podlagi morfoloških in genetskih podatkov ter koeficient mešanosti Q. Q lesn predstavlja ugotovljeni delež genoma lesnike, Q žj pa delež genoma žlahtne jablane. ... 83 Preglednica 39: Vrednosti koeficienta mešanosti Q za vzorce 12 sadik iz drevesnice. Q lesn
predstavlja delež genoma lesnike, Q žj pa delež genoma žlahtne jablane. ... 84 Preglednica 40: Identifikacija desetih vzorčenih dreves populacije Ptuj na podlagi morfoloških (Wardova metoda, program DARwin ver. 6.0) in genetskih podatkov (Bayesova metoda, program STRUCTURE 2.3.4.). ... 85 Preglednica 41: Primerjava med razvrščenostima v tri skupine identifikacije na podlagi morfoloških podatkov (Wardova metoda, program DARwin ver. 6.0) z identifikacijo na
XII
osnovi genetskih podatkov (Bayesova metoda, STRUCTURE 2.3.4.) za deset vzorčenih dreves iz populacije Ptuj. ... 85
XIII
KAZALO SLIK
Slika 1: Naravna razširjenost lesnike v Evropi (EUFORGEN, 2009) ... 5 Slika 2: Zemljevid, ki prikazuje potovanje žlahtne jablane po svilni poti proti Evropi (Duan in sod., 2017). ... 6 Slika 3: Plodovi različnih sort žlahtne jablane so različnih velikosti, oblik, obarvanosti in okusa (Kišek, 2020). ... 7 Slika 4: Skorja lesnike je tanka, siva in gladka, v starosti se z nje luščijo tanke ploščice.
Lokacija: Slovenj Gradec, 13. februar 2019 (Kišek, 2019). ... 9 Slika 5: Premenjalno nameščeni listi so enostavni, široko jajčasti ali eliptični. Dolžine listov so v razponu 4 – 10 cm, širine 4 – 5 cm (Kišek, 2020). ... 9 Slika 6: Levo skoraj gol list lesnike (ocena 1), desno zelo dlakav list križanca ali podivjanega osebka žlahtne jablane (ocena 3) (Kišek in sod., 2015). ... 10 Slika 7: Cvetovi lesnike so dvospolni, beli, po zunanji strani rahlo rožnati (Sterry, 2019).
... 10 Slika 8: Cvetoči del krošnje pripada lesniki, del krošnje, ki še ne cveti pa pripada sorti žlahtne jablane z imenom kanadka. Lokacija: Kozjanski park, 29. april 2015 (Kišek, 2015).
... 11 Slika 9: Plodovi lesnike so zeleno-rumene barve, v premeru pa merijo okrog 35 mm (Kišek, 2020). ... 11 Slika 10: Jablanov rak (Nectria galligena Bresad.) na veji (KGZS, 2016). ... 14 Slika 11: Jablanov škrlup (Venturia inaequalis (Cooke) G. Winter) na plodu lesnike (APSnet, 2016). ... 15 Slika 12: Sortiment žlahtne jablane na licitaciji vrednejših gozdno – lesnih sortimentov v Slovenj Gradcu leta 2019 (Kišek, 2019). ... 17 Slika 13: Genetska diverziteta lesnike po Evropi, prikazana glede na skupno število alelov in opazovano heterozigotnost (Ho) (Cornille in sod., 2015). ... 23 Slika 14: Lokacije analiziranih populacij lesnik s številom analiziranih dreves po posameznih populacijah v Sloveniji. Rumene oznake predstavljajo populacije lesnik,
XIV
oranžna predstavlja sestoj, ki ni naravnega izvora (populacija Ptuj), z rdečo so označene lokacije vzorčenja žlahtnih jablan, z modro so označene vzorčene mnogocvetne jablane in z zeleno semenski objekt lesnike. ... 30 Slika 15: Lokacije analiziranih populacij lesnik z zapisanim številom analiziranih dreves po posameznih populacijah na Hrvaškem. Rumene oznake predstavljajo populacije verjetnih lesnik. ... 31 Slika 16: List lesnike z označenimi merjenimi morfološkimi znaki (Kišek in sod., 2015). 32 Slika 17: PCA analiza na osnovi morfoloških znakov na listih: razpršenost posameznih dreves vzdolž prve in druge komponente. Rumene pike predstavljajo lesnike, oranžne pike predstavljajo drevesa iz populacije Ptuj, rdeče pike predstavljajo žlahtne jablane, modri dve piki pa drevesi mnogocvetne jablane. ... 50 Slika 18: Vzorec razpršenosti med drevesi lesnike (1), žlahtne jablane (2), mnogocvetne jablane (3) in verjetnih križancev iz populacije Ptuj (4), ki ga povzročata prvi dve diskriminativni funkciji. Centroidi predstavljajo povprečne točke v skupinah. ... 52 Slika 19: Dendrogram 127 analiziranih dreves. Za razvrščanje dreves smo uporabili Wardovo metodo hierarhičnega združevanja v programu DARwin ver. 6.0, analizirani so vsi merjeni znaki razen dlakavosti listov (Preglednica 3). Razred 1 je označen z rumeno barvo in predstavlja lesnike, razred 2 je označen z oranžno barvo in predstavlja hibride, razred 3 je označen z rdečo barvo in predstavlja žlahtne jablane. ... 54 Slika 20: Število alelov na 10 mikrosatelitskih lokusih glede na frekvenco pojavljanja pri analiziranih lesnikah (162 dreves). ... 58 Slika 21: Genska mešanost 127 analiziranih osebkov lesnike, žlahtne jablane in mnogocvetne jablane v Sloveniji. Grafikon je narejen v programu STRUCTURE 2.3.4 na podlagi analize 10 mikrosatelitskih lokusov, število razredov (K) = 2, na Y – osi je zapisan koeficient mešanosti Q, rdeči del stolpca predstavlja genom lesnike, zeleni pa genom žlahtne jablane. ... 66 Slika 22: Deleži genetsko določenih lesnik, križancev in žlahtnih jablan za drevesa, ki smo jih v Sloveniji vzorčili kot lesnike in verjetne križance iz populacije Ptuj. ... 69
XV
Slika 23: Deleži genetsko določenih lesnik, hibridov in žlahtnih jablan za 70 dreves, ki so bila vzorčena v naravnem okolju na Hrvaškem kot lesnike. ... 70 Slika 24: Povprečni premeri plodov z minimalnimi in maksimalnimi vrednostmi za genetsko določeno skupino križancev in lesnik. ... 78 Slika 25: Histogram dlakavosti listov 71 dreves, ki smo jih na podlagi genetske analize določili kot lesnike. Kategorija dlakavosti: 0 - nedlakavi listi, 1 – redko dlakavi listi, 2 zmerno dlakavi listi, 3 – gosto poraščeni listi. ... 79 Slika 26: Histogram dlakavosti listov 25 dreves, ki smo jih na podlagi genetske analize določili kot križance. Kategorija dlakavosti: 0 - nedlakavi listi, 1 – redko dlakavi listi, 2 zmerno dlakavi listi, 3 – gosto poraščeni listi. ... 79 Slika 27: Histogram dlakavosti listov 31 dreves, ki smo jih na podlagi genetske analize določili kot žlahtne jablane. Kategorija dlakavosti: 0 - nedlakavi listi, 1 – redko dlakavi listi, 2 zmerno dlakavi listi, 3 – gosto poraščeni listi. ... 80 Slika 28: PCA analiza na osnovi morfoloških znakov: razpršenost posameznih dreves vzdolž prve in druge komponente s posebej označenimi petimi drevesi iz semenskega objekta (zelena barva). Lesnike so označene z rumeno barvo, žlahtne jablane z rdečo barvo, mnogocvetna jablana pa z modro barvo. ... 81 Slika 29: Veja iz dendrograma, kjer so razvrščena drevesa semenskega objekta. Rumen trikotnik označuje mesto veje v dendrogramu na Slika 19. ... 82
XVI
KAZALO PRILOG
Priloga A Imena populacij, oznake dreves in koordinate vseh dreves, vzorčenih v naravnem okolju v Sloveniji ((Lat (φ), Lon (λ), WGS84). ... 125 Priloga B Koordinate dreves ((Lat (φ), Lon (λ), WGS84), ki so bila ob vzorčenju identificirana kot žlahtne jablane ali mnogocvetne jablane... 128 Priloga C Koordinate lesnik v semenskem objektu lesnike (vas Škedenj pri Slovenskih Konjicah). ... 129 Priloga D Rezultati vezavnega ravnovesja. Podane so p - vrednosti za kombinacije vseh parov lokusov za vse populacije skupaj. ... 130 Priloga E Dolžine (bp) in frekvence (ν) alelov na desetih mikrosatelitskih lokusih s skupnim številom alelov na posameznem lokusu (A). ... 132 Priloga F Kazalniki genetske variabilnosti mikrosatelitskih lokusov v posameznih populacijah. ... 134 Priloga G Genska mešanost 209 analiziranih osebkov lesnike, žlahtne jablane in mnogocvetne jablane v Sloveniji. Grafikon je narejen v programu STRUCTURE 2.3.4 na podlagi analize 10 mikrosatelitskih lokusov, število razredov (K) = 2, na Y – osi je zapisan koeficient mešanosti Q, rdeči del stolpca predstavlja genom žlahtne jablane, zeleni pa genom lesnike. ... 140 Priloga H Identifikacija posameznih dreves na podlagi morfološke analize (DarWin 6.0) in genetske analize (STRUCTURE 2.3.4) za 127 dreves iz Slovenije (Preglednica 9) ... 141 Priloga I Identifikacija osebkov na podlagi morfoloških in genetskih podatkov z dodanimi podatki o premeru plodov. ... 145 Priloga J Matrika lokusov na katerih prihaja do razlik med posameznimi analiziranimi starševskimi drevesi in sadikami. Prikazana števila pomenijo število lokusov, na katerih se dva osebka med seboj razlikujeta. ... 146
XVII
OKRAJŠAVE IN SIMBOLI
DNA – deoksiribonukleinska kislina dNTP – prosti deoksiribonukleotidi GRM – gozdni reprodukcijski material H – W – Hardy – Weinbergovo ravnovesje H0 – ničelna hipoteza
HO – opazovana heterozigotnost HE – pričakovana heterozigotnost PCA – metoda glavnih komponent
PCR – verižna reakcija s polimerazo (ang. Polymerase Chain Reaction).
PIC – informativna vrednost lokusa PID – verjetnost enakosti genotipov
1
1 UVOD
1.1 OPREDELITEVRAZISKOVALNEGAPROBLEMA
Lesnika (Malus sylvestris (L.) Mill.) je po vsej Sloveniji razširjena drevesna vrsta iz rodu Malus. Zaradi njenega velikega pomena v ekosistemih je ena izmed drevesnih vrst, ki bi jim bilo potrebno pri gospodarjenju z gozdom nameniti več pozornosti. Je pomembna manjšinska drevesna vrsta, ki v primeru ekoloških motenj pripomore k hitrejši obnovi gozda (Spiecker, 2006). Posledično je eden pomembnejših členov zdravega gozdnega ekosistema (Manning in sod., 2006). Spada med plodonosne drevesne vrste in je pomembna v prehrani divjadi in ptic (Perušek in sod., 2012), poleg tega je lahko tudi vir zanimivega in kakovostnega lesa. Ohranjanje naravnih populacij lesnike je pomembno tudi za različne programe žlahtnjenja žlahtne jablane (Malus × domestica Borkh.) (Coart, 2003). Nekatere lastnosti, pomembne za sodobno pridelavo jabolk, namreč najdemo samo v divjih vrstah iz rodu Malus (Viršček Marn in Stopar, 1998).
Raziskave lesnike v zahodni Evropi obravnavajo bistvene težave, s katerimi se srečujemo pri njenem ohranjanju. V evropskem prostoru jo najbolj ogroža izginjanje primernih habitatov (Jacques in sod., 2009), drobljenje populacij (Larsen in sod., 2006; Reim in sod., 2012) in križanje s sortami žlahtne jablane. Stopnja hibridizacije med rastlinskimi in živalskimi vrstami nasploh v svetu zaradi selitve organizmov in sprememb habitatov dramatično narašča. Hibridizacija, ki je sicer botrovala nastanku mnogih vrst, lahko posredno in neposredno tudi pospešuje izginjanje vrst (Allendorf in sod., 2001), še posebej tistih, ki so redke in razpršene v prostoru (Rhymer in Simberloff, 1996). Hibridizacija predstavlja velik problem pri redkih vrstah, ki prihajajo v kontakt z drugimi, bolj razširjenimi vrstami (Allendorf in sod., 2001) in prav takšna drevesna vrsta je lesnika.
Zaenkrat je na voljo premalo informacij, s pomočjo katerih bi lahko zanesljivo napovedali, kakšen vpliv bo imela hibridizacija na obstoj lesnike v daljših časovnih obdobjih (Cornille in sod., 2013a).
Nekateri raziskovalci (Czarna in sod., 2013; Cornille in sod., 2013; Cornille in sod., 2014;
Cornille in sod., 2015; Larsen in sod., 2008; Larsen in Kjær, 2009; Reim, 2009; Reim in sod., 2013) ugotavljajo, da je križanje med lesniko in žlahtno jablano zelo pogosto in eden izmed glavnih dejavnikov, ki jo ogrožajo, po drugi strani pa drugi (Coart in sod., 2003;
Coart in sod., 2006; Larsen in sod., 2006; Wagner in sod., 2004; Wagner in sod., 2014) menijo, da je križanje redko. Po njihovem mnenju naj bi bila drevesa, ki jih na podlagi morfoloških znakov določimo za osebke hibridnega izvora, le podivjani osebki različnih kultivarjev žlahtne jablane, pri katerih so se izrazile lastnosti njihovih prednikov. Le manjši del teh dreves naj bi predstavljali križanci z lesniko. Zaradi širokega razpona morfoloških znakov, ki se kažejo pri potomcih žlahtne jablane in križancih med lesniko in žlahtno jablano, je lesniko izjemno težko prepoznati in zanesljivo določiti. Dosedanje raziskave kažejo na to, da se hibridni osebki le na podlagi morfoloških znakov težko ločijo od
2
starševskih vrst. Ker samo morfološki znaki torej niso zanesljiv znak za oceno stanja stabilnosti populacij, je za boljše razumevanje problematike ohranjanja lesnike potrebna podrobnejša analiza na ravni genoma.
Genetsko variabilnost lesnike ter hibridizacijo med lesniko in žlahtno jablano je raziskovalo že več avtorjev, toda nobena od raziskav na ravni DNA ni vključevala vzorcev s širšega območja Slovenije oziroma jugovzhodnih Alp in severozahoda Dinarskega gorovja. Območje Balkanskega polotoka je v literaturi na splošno znano kot vroča točka biodiverzitete (Gömöry in sod., 2020; Kryštufek in Reed, 2004). Genetska variabilnost številnih vrst je na tem območju izjemno visoka (Birks in Willis, 2008, Bosela in sod., 2016) in prav zato so genetske raziskave manj poznanih vrst, kot je lesnika, še toliko bolj pomembne. V Sloveniji je bila na manjšem vzorcu opravljena raziskava morfoloških značilnosti lesnike (Kišek, 2014; Kišek in sod., 2015; Kišek in sod., 2021). Ugotovljen je bil razmeroma velik delež osebkov, ki kažejo zelo širok razpon različnih morfoloških znakov na listih in plodovih.
Pri oblikovanju strategije ohranjanja lesnike v Sloveniji je ob jasnih navodilih za ustrezno gozdnogojitveno obravnavo in ukrepanje ključnega pomena kakovost gozdnega reprodukcijskega materiala lesnike (GRM). Ne vemo, ali je GRM lesnike v Sloveniji ustrezne kakovosti in dovolj variabilen. Imamo samo en semenski objekt lesnike in še v njem obstaja verjetnost, da prihaja do opraševanja lesnik s pelodom žlahtnih jablan.
Opraševanje lesnike je namreč najbolj verjetno prav med sosednjimi drevesi (Larsen in Kjaer, 2009). Ker se sadike iz tega semenskega objekta uporabljajo tudi v gozdarstvu, je bistveno ugotoviti, ali imajo potomci teh dreves ustrezen genotip lesnike ali morda prihaja do hibridizacije z žlahtno jablano.
Analiza lesnike je na obravnavanem območju prva in bo podala bistvene informacije o trenutnem stanju in možnostih ohranjanja vrste v prihodnje. Za smiselno oblikovanje ohranitvenih ukrepov za lesniko je bistveno dobro razumevanje hibridizacije z žlahtno jablano. Raziskave, ki se ukvarjajo s hibridizacijo, so pomembne tudi kot dopolnitev temeljnega znanja o hibridizaciji med dvema vrstama. Lesnika je drevesna vrsta z zapleteno morfolologijo in dodatne raziskave na področju morfologije lahko prinesejo nova spoznanja in zaključke pri prepoznavanju lesnike in njenih hibridov z žlahtno jablano v naravnem okolju. Vsekakor je lesnika v splošnem premalo poznana in neraziskana drevesa vrsta in z raziskavami v sklopu te doktorske disertacije bomo poskušali priti do čim več uporabnih spoznanj, ki bi lahko pripomogli k dolgoročni ohranitvi vrste.
1.2 CILJINALOGEINRAZISKOVALNEHIPOTEZE
Raziskava je razdeljena v štiri sklope, v katerih smo skušali dobiti celosten vpogled v genetsko variabilnost in problematiko ohranjanja genskih virov lesnike v Sloveniji:
3
- Genetska in morfološka variabilnost lesnike v Sloveniji in na širšem območju jugovzhodnih Alp in severozahoda Dinarskega gorovja.
- Stopnja hibridizacije med lesniko in žlahtno jablano v Sloveniji.
- Primernost morfoloških znakov za prepoznavanje lesnike ter primerjava razvrščenosti dreves v tri skupine (lesnika, križanci in žlahtna jablana) na podlagi morfološke analize listov in genetske analize.
- Analiza gozdnega semenskega objekta, kakovosti gozdnega reprodukcijskega materiala lesnike v Sloveniji (GRM) ter ocena njegove primernosti za uporabo v gozdarstvu.
Raziskovalne hipoteze
Severozahodni del Balkanskega polotoka velja za enega od območij ledenodobnih zatočišč lesnike (Cornille in sod., 2013; Gömöry in sod., 2020), zato pričakujemo, da bo genetska variabilnost lesnike v Sloveniji v primerjavi z variabilnostjo v drugih območjih Evrope večja.
Hibridizacija med lesniko in žlahtno jablano je prisotna, vendar razmeroma redka.
Predvidevamo, da so v gozdnem prostoru rastoče jablane večinoma lesnike in da hibridizacija še ni močneje vplivala na genetsko strukturo te vrste.
Razvrščenosti dreves v tri skupine (lesnike, križanci in žlahtne jablane) na podlagi morfometrijske analize listov in genetske analize se ne ujemata, saj je variabilnost morfoloških znakov navadno večja, kot pa jo pokažejo genetske analize (Allendorf in sod., 2001; Coart in sod., 2003; Larsen in sod., 2006). Genetska analiza bo v primerjavi z morfometrijsko analizo v skupino lesnik razvrstila večji delež dreves.
Gozdni reprodukcijski material lesnike v Sloveniji ni ustrezne kakovosti, saj semenski objekt, ki je v uporabi, ne izpolnjuje vseh zahtev za semenski objekt lesnike. Graudal in sod. (1995) navajajo, da je okrog semenskih objektov lesnike potreben vsaj 500 m pas, v katerem ni drugih dreves, ki bi lahko bili vir peloda za opraševanje lesnike. Večja kot je razdalja med drevesi, ki so potencialni opraševalci, manjša je verjetnost opraševanja in obratno (Reim in sod., 2015).
4
2 PREGLED OBJAV
2.1 PREDSTAVITEVLESNIKE(MALUS SYLVESTRIS (L.)MILL.)
Filogenija rodu Malus s poudarkom na lesniki (Malus sylvestris (L.) Mill.) 2.1.1
Mala flora Slovenije (Martinčič in sod., 1969; Martinčič in sod., 2007) omenja tri vrste iz rodu jablan (Malus) v Sloveniji. To so Malus sylvestris (L.) Mill. – lesnika, Malus dasyphylla Borkh. – dlakavolistna jablana in Malus × domestica Borkh. – žlahtna jablana.
Glavne razlike med njimi so v velikosti plodov, dlakavosti listov in dolžini cvetnega peclja (Martinčič in sod., 2007). Po opisu (Martinčič in sod., 2007) so listi lesnike goli, plodovi imajo premer med 2,5 in 3 cm, plodovi dlakavolistne jablane so veliki do 5 cm in plodovi žlahtne jablane nad 5 cm.
Sistematika lesnike (Malus sylvestris (L.) Mill.) (po Martinčič in sod. 2007):
deblo (Division): Magnoliophyta razred (Classis): Magnoliopsida podrazred (Subclassis): Rosidae red (Ordo): Rosales
družina (Famillia): Rosaceae - rožnice poddružina (Subfamillia): Maloideae rod (Genus): Malus Mill. - rod jablan
vrsta (Species): Malus sylvestris (L.) Mill. - lesnika
Lesnika (Malus sylvestris (L.) Mill.) spada v rod Malus in družino rožnic (Rosaceae).
Zadnje filogenetske analize jedrne in kloroplastne DNA delijo družino rožnic v tri poddružine: Dryadoidae, Rosoideae in Spiraeoideae (kamor spada rod Malus) (Potter in sod., 2007). Vse vrste v rodu Malus so listopadni grmi ali drevesa, visoka 3–12 m, z široko, razvejano krošnjo. V ugodnih razmerah lahko lesnike živijo od 80 do 100 let (Kutzelnigg, 1995). Listi so enostavni, rahlo nazobčani. Cvetovi so dvospolni, beli, rožnati ali rdeči, prašnice so rumene (Brus, 2008). Močna semenska leta so pri vrstah iz rodu Malus razmeroma redka (med 3 in 8 let), včasih celo več (Ignatov in Bodishevskaya, 2011). V rodu so pomembne sadne in tudi okrasne vrste (Brus, 2008). Večina divjih jablan izhaja iz gorovij centralne Azije, zahodne in jugozahodne Kitajske ter Sibirije (Zhou, 1999), lesnika pa je edina evropska vrsta divje jablane. Znotraj rodu na podlagi morfoloških in biokemijskih raziskav različni avtorji razlikujejo med 8 in 78 različnih vrst (Ponomarenko, 1992).
Sam izvor jablan sicer ni povsem znan. Prve oblike jablan naj bi se razvile ob koncu krede, pred približno 60 milijoni let, v tropskih in subtropskih gorskih območjih jugovzhodne Azije (Adamič, 1990). V terciarju, ko so bile razmere za razvoj rastlinskih vrst zelo
5
ugodne, so se na med seboj precej oddaljenih območjih razvili predniki današnjih divjih vrst iz rodu Malus (Adamič, 1990). Zelo verjetno je, da je lesnika stara vrste divje jablane, ki se je pred 10.000 – 14.000 leti (po ledeni dobi) razširila iz centralne Azije in Kavkaza na Evropsko celino (Forte in sod., 2002). Lesnika je samonikla v večjem delu Evrope (Slika 1), pojavlja pa se razpršeno ali v manjših skupinah dreves (Stephan in sod., 2003). Raste po vsej Sloveniji, vendar nikjer ne gradi samostojnih sestojev (Brus, 2008).
Slika 1: Naravna razširjenost lesnike v Evropi označena z modro barvo. (EUFORGEN, 2009)
Figure 1: Natural distribution of European crab apple in Europe in blue color. (EUFORGEN, 2009)
2.1.1.1 Izvor žlahtne jablane (Malus × domestica Borkh.)
Za lažje razumevanje problematike hibridizacije žlahtne jablane in lesnike predstavljamo še izvor žlahtne jablane (Malus × domestica Borkh.). Žlahtna jablana je ena izmed najpomembnejših in najpogosteje sajenih sadnih vrst (Nikoforova in sod., 2013). Zelo verjetno je, da se je ta vrsta razvila iz vrste Malus sieversii (Ledeb.) M. Roem., ki tvori velike sestoje v gorskih gozdovih Kazahstana in Kirgizistana (Ignatov in Bodishevskaya 2011; Forte in sod., 2002; Duan in sod., 2017). Žlahtna jablana je bila najprej udomačena v gorovjih centralne Azije (Tian Shan) in se je kasneje razširila po trgovski svilni poti proti Evropi. K razvoju žlahtne jablane je močno prispevala lesnika (Malus sylvestris), ki je avtohtona vrsta v evropskem prostoru (Slika 2). Danes je žlahtna jablana genetsko bolj podobna lesniki kot pa vrsti Malus sieversii (Cornille in sod., 2012; Duan in sod., 2017). V
6
Evropo so žlahtno jablano vnesli pred približno 4000 leti, ko so pričeli s cepljenjem oz.
vegetativnim razmnoževanjem dreves (Cornille in sod., 2012). Iz Azije so jo najprej prinesli Grki in Rimljani, nato pa se je razširila po vsem svetu (Harris in sod., 2002;
Cornille in sod., 2012). V udomačitvi žlahtne jablane je vegetativno razmnoževanje kultivarjev z »užitnimi« plodovi odigralo izjemno pomembno vlogo (Robinson in sod., 2001). Pred vegetativnim razmnoževanjem so bila namreč drevesa žlahtne jablane rezultat naključnega opraševanja, kar je imelo za posledico majhne in zelo raznolike plodove (ang.
crab apples) (Zohary in Hopf, 1994).
Slika 2: Zemljevid, ki prikazuje potovanje žlahtne jablane po svilni poti proti Evropi (Duan in sod., 2017).
Figure 2: Map showing the movement of domesticated apple via the Silk Road to Europe (Duan et al., 2017).
Gross in sod. (2014) v svoji raziskavi genetske variabilnosti žlahtne jablane ugotavljajo, da pri žlahtni jablani med procesom udomačevanja ni prišlo do bistvenega zmanjšanja genske raznolikosti, je pa genska raznolikost precej manjša pri sortah, ki se uporabljajo za komercialno pridelavo jabolk. Spengler (2019) v svoji raziskavi poudarja pomen velikih sesalcev za razširjenje semen vrst iz rodu Malus in razvoj udomačenih vrst jablan. Veliki plodovi pri vrstah iz rodu Malus so se razvili kot prilagoditev na razširjenje semen z velikimi sesalci. Večji kot so plodovi, lažje in bolj učinkovito bo razširjenje semen. Veliki sesalci so z izbiranjem velikih sadežev pospešili evolucijo žlahtne jablane že v obdobju Miocena, človek pa je z gojenjem, cepljenjem in kloniranjem debelejše plodove ohranjal in še pospeševal v zadnjih treh tisočletjih (Spengler, 2019).
7
2.1.1.2 Morfološke značilnosti žlahtne jablane
Žlahtna jablana (Malus × domestica Borkh.) je med najpogosteje sajenimi sadnimi drevesnimi vrstami. Za lažje razumevanje problematike hibridizacije in prepoznavanja vrst na podlagi morfoloških znakov podajamo natančen opis morfoloških značilnosti žlahtne jablane, ki ga lahko najdemo v strokovni literaturi. Žlahtna jablana je do 10 m visoko drevo. Njeni listi so zgoraj rahlo, spodaj pa puhasto dlakavi (Brus, 2008). Listni pecelj je dolg do 3 cm in je krajši od polovice dolžine lista (Brus, 2008). Listi so navadno daljši od 11 cm in širši od 5,5 cm (Wagner, 1995). Jeseni se listi obarvajo v purpurnih, bakrenih ali rdečkastih odtenkih. Cvetovi so beli, veliki od 4 – 5 cm. Plodovi so različnih oblik, večji od 5 cm (Martinčič in sod., 2007) in najrazličnejših barvnih odtenkov (Slika 3). Danes lahko izbiramo med več kot 10.000 sortami žlahtnih jablan (Sever, 2016). Pot od oprašitve dveh izbranih starševskih rastlin do nastanka novega stabilnega potomca z želenimi lastnostmi pri olesenelih rastlinah traja najmanj 15 let. Kljub temu se vsako leto na tržišču pojavijo tri do štiri nove sorte (Sever, 2016).
Slika 3: Plodovi različnih sort žlahtne jablane so različnih velikosti, oblik, obarvanosti in okusa.
Figure 3: The fruits of different varieties of domesticated apple are different in sizes, shapes, colors and flavors
Žlahtna jablana je ena najpogosteje sajenih sadnih drevesnih vrst pri nas. Pogosta je v visokodebelnih travniških sadovnjakih. Tradicija predelave sadja v takih nasadih sega več stoletij v preteklost (Erjavec, 2010), ko je sadje predstavljajo dragocen vir hrane za preživetje ljudi na kmetijah (Godec, 2006). Kmetje so bližnje travnike zasajevali s sejanci, ki so jih precepili na sorte, ki so jih dobili v bližnji okolici (Godec, 2006). Šele z razvojem prvih drevesnic v 19. stoletju smo na slovenskem dobili tudi sorte iz bližnjih dežel (Godec, 2006). Sorte, ki so se v preteklosti najpogosteje uporabljale v travniških sadovnjakih, danes
8
imenujemo stare sorte, čeprav ni enoznačnega odgovora na to, kje je meja med novejšimi in starejšimi sortami. Nekatere najpogostejše stare sorte žlahtnih jablan so beličnik, jakob lebel, pisani kardinal, dolenjska voščenka, lepocvetka, londonski peping, boksopski kosmač, štajerski mošancelj, krivopecelj…, med novejše sorte pa štejemo rdeči in zlati delišes z njunimi različki, idared, jonagold, elstar, gala, mutsu (Godec, 2006). Medtem ko se v zadnjih desetletjih številne travniške površine zaraščajo, nekdanji travniški sadovnjaki ostajajo ujeti v gozdnate površine. S tem se drevesa žlahtne jablane pojavljajo v gozdovih, kar ni običajno in rastejo neposredno v bližini lesnik, ki jo najpogosteje najdemo v svetlih gozdovih in gozdnih robovih. Vse to lahko zaradi nepazljivosti privede do napačne identifikacije dreves in pogostejše hibridizacije.
Opis lesnike in njenih morfoloških značilnosti 2.1.2
Lesnika ima široko razraslo krošnjo in je včasih podobna večjemu grmu. Zraste do višine 10 m, v izjemnih primerih tudi več (Kotar in Brus, 1999). Ima srčast koreninski sistem, skorja je tanka, siva in gladka, pozneje se z nje luščijo tanke ploščice (Brus, 2008) (Slika 4). Lubje je rahlo purpurno rjavo, gosto razpokano v luskasta rebra (Johnson, 2010).
Poganjki so dolgi in kratki. Krajši poganjki so debelejši in se včasih zaključijo s trni (Brus, 2008), ki so znak, po katerem bi lahko lesniko ločevali od žlahtne jablane (Wagner, 1996;
Petrokas, 2006; Reim in sod., 2012). Trni pravzaprav niso trni v pravem pomeni besede, ampak predstavljajo mrtve, posušene ali zlomljene poganjke. Poganjki so sprva rahlo dlakavi, pozneje ogolijo. Brsti so spiralasto nameščeni, listi in cvetni brsti se razlikujejo (Idžojtič, 2005). Tegmenti brstov so v spodnjem delu rdečkasti, v zgornjem delu rjavkasti, sivo dlakavi ali goli. Vršni brsti so stožčasti in večji od stranskih (Idžojtić, 2005).
Premenjalno nameščeni listi so enostavni, široko jajčasti ali eliptični. Dolžine listov so v razponu 4–10 cm, širine v razponu 4–5 cm (Brus, 2008; Idžojtić, 2009; Roloff in Bartells, 2006) (Slika 5). Pecelj je skoraj tako dolg kot listna ploskev (Brus, 2008), na spodnji strani ni dlakav (Slika 6). Cvetovi so dvospolni, beli, po zunanji strani rahlo rožnati (Slika 7).
Cveti maja in junija po olistanju (Slika 8). Drevesa potrebujejo pet do šest let, da prvič zacvetijo (Schnitzler in sod., 2014). Lesnika ni sposobna avtogamije, saj ima nezdružljive gametofite istega osebka, kar preprečuje opraševanje z lastnim cvetnim prahom (Coart, 2003). Pečkati plod je jabolko, debelo do 3,5 cm (Wagner, 1996), rumenkasto, na sončni strani včasih rdečkasto in ima kisel, trpek okus (Brus, 2008) (Slika 9).
9
Slika 4: Skorja lesnike je tanka, siva in gladka, v starosti se z nje luščijo tanke ploščice. Lokacija: Slovenj Gradec, 13. februar 2019.
Figure 4: The bark of European crab apple is thin, grey and smooth. When aging, thin tiles peel off.
Location: Slovenj Gradec, 13. february 2019.
Slika 5: Premenjalno nameščeni listi so enostavni, široko jajčasti ali eliptični. Dolžine listov so v razponu 4–
10 cm, širine 4–5 cm.
Figure 5: Leaves are simple, broadly ovoid or elliptical. The lengths of the leaves range from 4 to10 cm, width from 4 to 5 cm.
10
Slika 6: Levo skoraj gol list lesnike (ocena 1), desno zelo dlakav list križanca ali podivjanega osebka žlahtne jablane (ocena 3) (Kišek in sod., 2015).
Figure 6: Left – leaf of European crabb apple almost without hairs (grade 1), right – extremely hairy leaf of a hybrid or feral cultivars (grade 3) (Kišek in sod., 2015).
Slika 7: Cvetovi lesnike so dvospolni, beli, po zunanji strani rahlo rožnati (Sterry, 2019).
Figure 7: Flowers of European crab apples are of two sexes,of a white colour and slightly pink on the outside (Sterry, 2019).
11
Slika 8: Cvetoči del krošnje pripada lesniki, del krošnje, ki še ne cveti pa pripada sorti žlahtne jablane z imenom kanadka. Lokacija: Kozjanski park, 29. april 2015.
Figure 8: The flowering part of the canopy belongs to the European crab apple, the part of still flowering canopy belongs to the variety of domesticated apple named 'kanadka'. Location: Kozjanski park, 29. april 2015.
Slika 9: Plodovi lesnike so zeleno-rumene barve, v premeru pa merijo okrog 35 mm.
Figure 9: The fruits of European crab apple are of a green and yellow color with a diameter of about 35 mm.
12
Značilnosti opraševanja lesnike in dejavniki, ki vodijo v hibridizacijo 2.1.3
Lesnika ni sposobna avtogamije, kar preprečuje opraševanje z lastnim cvetnim prahom (Coart, 2003). Lahko je oprašena tudi s pelodom drugih vrst iz rodu Malus, v našem okolju predvsem s pelodom žlahtne jablane. Raziskave kažejo, da se lahko med seboj oprašujejo drevesa na razdalji do 4 km, z večjo gostoto dreves pa se ta razdalja zmanjšuje (Feurtey in sod., 2017). Večji kot je delež lesnike v genomu drevesa, daljše so razdalje, na katerih še prihaja do opraševanja (Feurtey in sod., 2017). Reim in sod. (2015) v svoji raziskavi ugotavljajo, da se je kar 42,6 % oprašitev zgodilo na razdalji do 50 m od matičnega drevesa, z zmanjšano gostoto dreves pa se razdalje opraševanja večajo. Razdalje, pri katerih še prihaja do opraševanja med drevesi znaša od 300 m (Larsen in Kjaer, 2009) pa do 11 km (Reim in sod., 2015). Feurtey in sod. (2017) ugotavljajo, da se 5 % opraševanja zgodi med drevesi na razdalji več kot 1 km, 75 % med drevesi na razdalji manj kot 100 m in 25 % na razdalji krajši od 5 m. Velike razdalje opraševanja lahko pojasnimo z žuželkami, ki oprašujejo lesnike - predvsem čebele in čmrlji. Obe vrsti lahko namreč preletita tudi do 10 km (Beekman in Ratnieks, 2000). O zanimivi ugotovitvi poroča Cornille in sod. (2015) – število različnih vrst opraševalcev v kultivirani krajini (opraševanje žlahtnih jablan) je manjše v primerjavi s številom opraševalcev lesnik v gozdnem prostoru.
Genetske bariere, ki bi preprečevale hibridizacijo med lesniko in žlahtno jablano niso učinkovite ali še niso dobro raziskane (Larsen in sod., 2008). Wagner in sod. (2014) in Larsen in sod. (2008) razpravljajo, da je najboljša bariera izolacija med vrstama zaradi razdalje ali časovna izolacija. Prva pomeni, da so osebki obeh drevesnih vrst tako daleč vsak sebi, da do opraševanja med njimi ne prihaja, druga pa, da je čas cvetenja obeh vrst tako različen, da posledično ne more priti do oprašitve. Larsen in sod. (2006) v svoji raziskavi poročajo, da je čas cvetenja obeh obravnavanih drevesnih vrst različen, zaradi česar ne prihaja do prenašanja peloda iz ene na drugo vrsto. Toda v zelo razgibani pokrajini so s hitrim spreminjanjem nadmorske višine in reliefa tudi ekološke razmere na manjših površinah zelo raznolike in razlike v cvetenju med obema vrstama so manj izrazite in se morda lahko celo prekrivajo.
Stopnja reproduktivne izolacije med sorodnimi vrstami je bistven dejavnik, ki vpliva na hibridizacijo med sorodnimi vrstami (Coyne in Orr, 2004). Dejavnike, ki vplivajo na hibridizacijo med lesniko in žlahtno jablano lahko delimo v dve skupini (Cornille in sod., 2015). Prva je skupina antropogenih dejavnikov, kjer ima bistveno vlogo človek s svojmi vplivi na okolje, v drugi skupini pa so naravni dejavniki. Dejavnikov, ki sprožajo hibridizacijo, je veliko. Med najbolj pomembnimi so zagotovo skupna območja rasti obeh drevesnih vrst in opraševalci, ki prenašajo pelod med vrstama. Če so habitati drevesnih vrst daleč narazen, je hibridizacija zaradi tega precej manjša (Larsen in sod., 2006).
13
Ekološke značilnosti lesnike 2.1.4
Lesnika uspeva v zelo raznolikih ekoloških razmerah (Antić in sod., 2016) in ima široko ekološko amplitudo (Walentovski in sod., 2018). Pogosto jo najdemo v družbi drugih redkih in ogroženih vrst (Walentovski in sod., 2018). Najraje raste na bogatih in svežih, za vodo prepustnih tleh z rahlo kislo do bazično reakcijo (Brus, 2008). Walentovski in sod.
(2018) ugotavljajo, da lesnika na eni strani dobro prenaša sušo in poplave, da drugi stani pa ima velike potrebe po toploti. Potrebuje stalno zračno in talno vlago. Je svetloljubna vrsta, zato je je več po gozdnih robovih (Brus, 2008), na jasah, pašnikih, senožetih in grmiščih (Perušek in sod., 2012). Priljubljene niše lesnike so vlažna rastišča ob gozdnem robu.
Lesnika se nikoli ne pojavlja v sestojih v velikem deležu. Znotraj sestojev se pojavlja na območjih, kjer je v preteklosti prihajalo do malopovršinskih motenj. Tja jo kmalu po motnjah zanesejo ptice in druge živali, ki se hranijo z njenimi plodovi in se rade zadržujejo na gozdnih jasah. Ko se sestoj sklene, lesnika ostane v spodnji plasti, saj ni konkurenčna drugim klimaksnim drevesnim vrstam, ki tvorijo glavnino sestoja (npr.: bukvi, belemu gabru, hrastom, ipd...). Lesnika tako še nekaj časa životari v senci odraslih dreves, njena vitalnost in hkrati odpornost proti različnim boleznim in škodljivcem pa je vse manjša. V Sloveniji lesnika nikjer ne gradi samostojnih sestojev. V večjem ali manjšem deležu raste kot primes v mezofilnih listnatih gozdovih od nižine do gorskega pasu (Perušek in sod., 2012).
Lesnika spada med manjšinske, plodonosne drevesne vrste, ki so izjemno pomembne nosilke različnih ekoloških funkcij gozda. Dejavniki, ki te drevesne vrste ogrožajo so predvsem splošno zmanjševanje števila posameznih dreves in motnje v naravnih metapopulacijskih strukturah, ki so posledica človekovega vpliva (Rotach, 2003). Kot vrsta, ki ima zelo visoko sposobnost fitoremediacije, je primerna tudi za sajenje na onesnaženih in degradiranih tleh (Corneanu, 2014).
Škodljivci in bolezni lesnike 2.1.5
Lesnika je podobno kot gojene sorte žlahtne jablane dovzetna za številne bolezni in napade škodljivcev, po drugi strani pa nosi tudi številne gene, ki bi lahko manjšali občutljivost sort žlahtne jablane za različne bolezni in škodljivce. Lesnika je nepogrešljiva vrsta v žlahtnjenju gojenih jablan in to je eden izmed pomembnih dejavnikov, zakaj bi jo bilo potrebno sistematično ohranjati. Nekatere lastnosti, pomembne za sodobno pridelavo jabolk, namreč najdemo samo v divjih vrstah iz rodu Malus (Viršček Marn in Stopar, 1998). Primer takšne lastnosti je odpornost lesnike proti glivama Penicillium expansum Link. (ang. blue mould) in Colletotrichum acutatum J. H. Simmonds (ang. bitter rot), ki povzročata veliko težav v proizvodnji jabolk. Mnoge divje vrste jablan, med drugim tudi
14
lesnika, pa so se izkazale za odporne, kar je za nadaljnje žlahtniteljske procese zelo pomemben podatek (Jurick in sod., 2011).
Lesnika v strnjenih gozdnih sestojih pogosto životari v senci višjih dreves. K slabši vitalnosti dreves lahko še dodatno pripomore napad rdeče sadne pršice ali listnih uši, takšna drevesa pa so pogosto tudi tarča okužbe z mraznicami (Armillaria spp.). Neodporna drevesa so lahko vir okužbe z mraznicami v preostalem delu sestoja, saj se rizomorfi mraznic širijo prek zdravih korenin in povzročajo okužbe zdravega sosednjega drevja (Maček, 2008). Na manj vitalnih drevesih se pogosto pojavi tudi jablanov rak (Nectria galigena Bresad.) (Maček, 2008). Če se pojavi na vejah, lahko uniči samo napadeno vejo, če pa se rakaste rane pričnejo pojavljati po deblu, bo v nekaj letih propadlo vse drevo (Slika 10).
Slika 10: Jablanov rak (Nectria galligena Bresad.) na veji (KGZS, 2016).
Figure 10: Nectria cancer (Nectria galligena) on the branch (KGZS, 2016).
Pomembna in zelo nevarna bakterijska bolezen, za katero je dovzetna tudi lesnika, je hrušev ožig (Erwinia amylovora Burr.) (Knapič in sod., 2005). Okužba je možna predvsem v času simultanega cvetenja lesnike in drugih vrst iz rodu rožnic in ugodnih razmer za razvoj bolezni. Za lesniko je bolezen še posebej nevarna, saj so drevesa navadno skrita v
15
gozdu ali na gozdnem robu in niso pod budnim očesom lastnikov ali gozdarjev, tako kot sadovnjaki ali drugo okrasno drevje. Prvih znakov okužbe najverjetneje ne bi opazili dovolj hitro, da bi okužene veje in liste učinkovito odstranili in tako bi lesnike lahko predstavljale rezervoar novih okužb (Maček, 2008).
Pogosta bolezen, ki napade plodove lesnike, je jablanov škrlup (Venturia inaequalis (Cooke) G. Winter) (Slika 11), ki ima negativen vpliv predvsem na količino obroda in kakovost plodov. Če so plodovi okuženi s škrlupom, niso popolnoma razviti in na gozdnih tleh hitreje razpadejo. To pomeni manj možnosti za širjenje lesnike v širšem gozdnem prostoru (npr. s pticami ali pa velikimi zvermi). Količina obroda je pri lesniki v gozdnih sestojih že sama po sebi majhna, saj je cvetenje neredno in šibko.
Slika 11: Jablanov škrlup (Venturia inaequalis (Cooke) G. Winter) na plodu lesnike (APSnet, 2016).
Figure 11: Apple tree scab (Venturia inaequalis) on the fruit of the European crab apple (APSnet, 2016).
Na pomlajevanje lesnike negativno vpliva alternarijska pegavost (Alternaria spp.), ki povzroča slabšo kalivost semen (Gür in sod., 2008). Pomlajevanje lesnike v gozdnih sestojih je zaradi potrebnih specifičnih ekoloških razmer redko. Posledica zmanjšane kalivosti že tako redkih plodov lesnike je za naravno obnovo vrste neugodno. Zmanjšana je sposobnost naravnega pomlajevanja in s tem uspešnega ohranjanja vrste. Neposreden vpliv na razmnoževanje in pomlajevanje vrste imata tudi pepelasta plesen (Podosphaera leucotricha E. S. Salmon) in jablanov cvetožer (Anhtonomus spomorum L.). Oba povzročata neplodnost cvetov. Lesnika v gozdovih šibko in redko cveti. Če pride do okužbe s pepelasto plesnijo ali napada jabolčnega cvetožera, še tisti redki cvetovi ne opravijo svoje vloge. Lesnika se v svojem naravnem okolju redko razmnožuje in ima običajno majhno število plodov. Prav zato je lahko vsaka bolezen, ki negativno vpliva na reprodukcijo redke vrste, zelo nevarna in lahko ogrozi obstoj vrste na določenem območju.
Vse komercialne sorte žlahtnih jablan – predvsem njihove sadike in mlada drevesca, so dovzetne za belo trohnobo korenin. Bolezen povzroča velike težave in ekonomske izgube v sadovnjakih in v interesu sadjarjev bi bilo najti gene za odpornost proti tej bolezni. Morda
16
bi bilo v tem kontekstu smiselno preveriti tudi lesniko, saj bi kot divja vrsta lahko bila vir genov za odpornost. Lesnika poleg nekaterih drugih divjih vrst iz rodu Malus kaže delno odpornost proti modrikasti plesni (Penicillium expansum Link.) in grenki gnilobi (Colletotrichum acutatum J. H. Simmons). Za nove, odpornejše sorte bodo potrebni dodatni žlahtniteljski poskusi.
Uporabnost lesnike 2.1.6
Sadike lesnike so pogosto uporabljene kot podlage za cepljenje žlahtnih jablan. Za jablanov sejanec se namreč najpogosteje uporablja seme lesnike, saj ima v primerjavi s semeni žlahtne jablane nekoliko boljšo kalivost (Godec, 2006). Podlaga močno vpliva na končno velikost drevesa. V travniških sadovnjakih uporabljajo za cepljenje bujno rastoče podlage – jablanove sejance, ki so zrasli iz pečk lesnike. Drevesa na takšnih podlagah pogosto zrastejo do 10 m in več. Vegetativne podlage so v primerjavi s sejanci manj bujne, poznamo MM (malling merton) 106 in MM (malling merton) 111. Drevesa iz teh podlag so visoka od 4 do 5 m. V intenzivnem sadjarstvu je danes prevladujoča podlaga M (malling) 9, kjer je končna velikost drevesa največ 2,5 m (Godec, 2006). Drevesa, ki so cepljena na sejance lesnike so vitalnejša in bolj prilagojena na dane okoljske razmere (Arnal - Olivares in sod., 2017).
Plodovi lesnike so po okusu nekoliko kisli in trpki (Hofmann, 2012), če pa so nekaj časa shranjeni, postanejo slajši in bolj okusni (Arnal - Olivares in sod., 2017). V primerjavi z žlahtno jablano vsebujejo večje količine vitamina C (Höfer, 2009). Lesnika je sicer drevesna vrsta, katere plodove mnogi uporabljajo za izdelavo različnih domačih marmelad, peciva, za pripravke v zdravilstvu in podobno (Arnal - Olivares in sod., 2017). Iz plodov so na slovenskem stiskali mošt in kuhali žganje (Mlakar, 2015) ter razne druge alkoholne pijače, likerje in kis. Pripravljali so čaj iz posušenih olupkov in ga pili za zbijanje vročine (Höfer, 2009). Sušenje narezanih plodov in uporaba za čaj je znana tudi iz Zahodne Nemčije (Reim in sod., 2009). Pogosta je izdelava želeja oz. sadnih ploščic in jabolčnega sladoleda (Reim, 2009). Cenjena je tudi med čebelarji (Hofmann, 2012).
Listi lesnike so uporabljeni v naravni medicini za zdravljenje različnih bolezni (Anitha in Ramani, 2016), plodovi so bogati z vlakninami in hranilnimi snovmi, ki prispevajo k dvigu imunske odpornosti pri človeku. Pomagajo proti različnim težavam, kot so diareja, bolečine v želodcu, težave z dihanjem (prehlad, gripa) (Arnal - Olivares in sod., 2017).
Zdrobljene plodove so uporabljali kot oblogo za zdravljenje vnetij ali manjših ran, listi pa vsebujejo do 2,4 % antibakterijske snovi, imenovane florin, ki zavira rast bakterij že v zelo nizkih koncentracijah (Chopra in sod., 1986). Iz Albanije poročajo o izdelavi kisa iz lesnik in uporabi le-tega ob pikih kač in proti ušem na lasišču (Pieroni in Sõukand, 2017). V raziskavi iz Srbije (Stojiljković in sod., 2016) so ugotovili, da so plodovi lesnik uporabni kot vir antioksidantov za prehrambeno in kozmetično industrijo.
17
Les se v Sloveniji tradicionalno uporablja za dimljenje mesa, saj ima goreč les rahlo sladkast vonj (IWT, 2019), dim pa je svetle barve. Vlasta Mlakar (2015) v svoji knjigi o tradicionalnem znanju o rastlinah lesniko prišteva med drevesne vrste, iz katerih so žgali kvalitetno težko oglje (poleg bukve, gabra, javorja, jesena in jerebike). Na Irskem so iz skorje lesnike izlužili rumeno barvo, ki so jo kasneje uporabili za barvanje volne (IWT, 2019). Les lesnike ni stabilen v zunanjih vremenskih razmerah, je pa primeren za izdelavo različnih manjših izdelkov (Kumer, 2019). Je svetle barve, z rahlimi rozastimi odtenki (IWT, 2019) in s pogostimi rastnimi napakami, ki so željene in dekorativne. Lahko ima manjše, temnejše lise in nima obarvane jedrovine (Kumer, 2019). Barva lesa je nekoliko svetlejša kot pri žlahtni jablani. Mizarji (Kumer, 2019) opisujejo les lesnike z naslednjimi tehničnimi lastnostmi: razmeroma gost, trd in tog in ima spiralen potek vlaken. Krčenja pridejo do izraza ob hitrem in intenzivnem sušenju, prav tako pride do spremembe barve po sušenju, saj les ob tem nekoliko potemni. Pri razžagovanju pride do stiskanja lesa, les lahko nudi odpor in prihaja do povratnih udarcev. Za skobljanje in rezkanje je potrebno uporabljati izredno ostra rezila, sicer lahko pride do trganja lesnih vlaken in osmojenih ali ožganih površin. Pri brušenju in lepljenju ni posebnih težav.
Slika 12: Sortiment žlahtne jablane na licitaciji vrednejših gozdno-lesnih sortimentov v Slovenj Gradcu leta 2019 (Kišek, 2019).
Figure 12: The log of domesticated apple at the auction in Slovenj Gradec: Location: Slovenj Gradec, 13.
february 2019 (Kišek, 2019).
18
Les lesnike in žlahtne jablane si je zelo podoben in tudi cena obeh vrst lesa je primerljiva.
Na licitaciji vrednejših sortimentov v Slovenj Gradcu leta 2018 je les jablane dosegel izredno visoko povprečno ceno, ki je znašala 421 €/m3, najvišje ocenjen sortiment pa je dosegel ceno 711 €/m3. S tem je bila jablana takoj za gorskim javorjem, hrastom in orehom četrta najdražja drevesna vrsta na licitaciji. Tudi to kaže na veliko vrednost in uporabnost tega lesa. Visoke cene so stalnica in so bile dosežene tudi v letu 2019 (Slika 12), 2020 in 2021.
Pridobivanje GRM v Sloveniji in semenski objekt lesnike Sloveniji 2.1.7
2.1.7.1 Sistem proizvodnje GRM v Sloveniji
Obnova gozda je ena najbolj odločilnih faz v življenju gozda, saj se v tej fazu oblikujejo dedne zasnove bodočega gozda, ki pogojujejo stabilnost bodočih sestojev (Kutnar in sod., 2002). Osnovni pogoj stabilnosti gozda je obnova s prilagojenim gozdnim reprodukcijskim materialom (GRM) (Kutnar in sod., 2002). Izvor GRM je v Sloveniji na podlagi zakonodaje nadzorovan. Slovenska zakonodaja pri umetni obnovi gozda in na področju pridelovanja in trženja in uporabe GRM določa in spodbuja uporabo GRM lokalnega izvora oz. zahteva uporabo visokokvalitetnega GRM, ki je genetsko in fenotipsko primeren rastišču (Jarni, 2013). Seme s slabim genotipom bo vir neuspešnih potomcev, saj z naravno obnovo procesi selekcije izločijo osebke, ki niso viabilni ali dovolj vitalni, da bi preživeli v danem okolju (Westergren in sod., 2010). Da je seme res kakovostno in prilagojeno okolju, poskušamo zagotoviti že s samim načinom izbire semenskih sestojev, z določitvijo najmanjšega števila dreves, s katerih se nabira seme, s pravilno dodelavo semena in z vzgojo sadik (Westergren in sod., 2010). Pri vseh postopkih je potrebno nemeniti veliko pozornosti sledljivosti GRM od sestoja do njegove ponovne vrnitve v gozd (Kraigher in Grecs, 2004).
Gozdno semenarstvo in drevesničarstvo v Sloveniji regulira Zakon o gozdnem reprodukcijskem materialu (2002, 2004, 2011), ki sledi uredbi 1999/105/EC. V Zakonu o gozdnem reprodukcijskem materialu (ZGRM) (Zakon o gozdnem…, 2011) so jasno opredeljeni pogoji za pridelovanje, trženje in uporabo gozdnega reprodukcijskega materiala. Gozdni reprodukcijski material pravzaprav obsega semenski material, dele rastlin in sadilni material tistih drevesnih vrst in umetnih križancev, ki se uporabljajo zlasti za obnovo gozdov v sadnjo in setvijo, pogozdovanje, snovanje in vzdrževanje trajnih zaščitnih ali protierozijskih pasov gozdnega drevja in plantaž (Zakon o gozdnem…, 2011).
Pridelovanje reprodukcijskega materiala pomeni katerokoli fazo pri pridobivanju semenskega materiala, pri dodelavi le-tega v seme, pridobivanju delov rastlin in puljenk in pri vzgoji sadilnega materala iz semena, puljenk ali rastlinskih delov. Reprodukcijski material se razvršča v kategorije »znano poreklo«, »izbran«, »kvalificiran« in »testiran«
