Genetic diversity and its extended effects : fragmented pedunculate oak (Quercus robur) populations in south-western Finland

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:NBN:fi:hulib-201507212178
Title: Genetic diversity and its extended effects : fragmented pedunculate oak (Quercus robur) populations in south-western Finland
Author: Pohjanmies, Tähti
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, Department of Agricultural Sciences
Publisher: Helsingfors universitet
Date: 2014
URI: http://urn.fi/URN:NBN:fi:hulib-201507212178
http://hdl.handle.net/10138/43200
Thesis level: master's thesis
Abstract: Genetic variation within a population is shaped by the life history traits of the species and the properties of the surrounding ecosystem. It is an important factor in the preservation of populations. According to the emerging field of community genetics, genetic variation within a population of one species may also influence the dynamics and diversity of associated species, extending the conservational relevance of intraspecific genetic diversity. Finnish populations of pedunculate oak (Quercus robur) offer an interesting study system for population genetics. Q. robur grows in south-western Finland at the northern limit of its natural range. Here, its distribution has been shaped by long-term climatic and geological changes as well as by human disturbance, and the current populations are small and strongly fragmented. As Q. robur supports a high diversity of associated species, it is considered to have great ecological and conservational importance. In this thesis, I studied the amount and distribution of genetic diversity within and among three Q. robur populations in south-western Finland using population genetic parameters. I also described the spatial and temporal sub-population structure of one population, on the island of Wattkast. The genetic data was based on 15 nuclear microsatellite loci. Additionally, I examined the effect of the genetic diversity and genotypic identity of the oaks within Wattkast on associated herbivore communities. In the analysis, I used observational data from two years. As predicted for widespread, long-lived tree species, the microsatellite loci showed high levels of diversity within the populations, but also significant differentiation among them. This may be due to fragmentation and to the marginality of the populations. Within the population on Wattkast, I observed patterns of spatial and temporal sub-population differentiation. The characteristics of the site, including the ongoing shift to less extensive land use, suggest that the population is in genetic disequilibrium. As both the genetic distance and the community dissimilarity between pairs of trees increased with increasing geographic distance, I could not conclude the genotypic identity of the host trees to have an effect on the herbivore community structure. However, higher heterozygosity was associated with higher richness and abundance of species. This result supports the notion that intraspecific genetic variation may increase associated species richness. Based on the results of my study, both the life history traits of the species and the historic habitat changes may be observed in the genetic structure of Q. robur populations in Finland. The results also suggest that preservation of genetic variation within the remaining stands may be a factor not only in the preservation of these populations, but also in the conservation of associated species diversity.Populaation sisäisen perinnöllisen muuntelun määrään vaikuttavat lajin elinkierron piirteet sekä ympäröivän ekosysteemin ominaisuudet. Perinnöllinen muuntelu on tärkeää populaation säilymisen kannalta. Genetiikkaa, evolutiikkaa ja yhteisöekologiaa yhdistelevän teorian mukaan yhden lajin sisäinen perinnöllinen muuntelu voi vaikuttaa myös assosioituneiden lajien dynamiikkaan, mikä laajentaa lajinsisäisen geneettisen monimuotoisuuden suojelullista merkitystä. Suomalaiset tammipopulaatiot tarjoavat hyvän kohteen populaatiogeneettiselle tutkimukselle. Metsätammi (Quercus robur) kasvaa Lounais-Suomessa luontaisen esiintymisalueensa pohjoisrajalla. Pitkäaikaiset ilmastolliset ja geologiset muutokset sekä viime vuosisatoina ihmisen toiminta ovat muovanneet lajin esiintymispaikkoja voimakkaasti, ja nykyiset populaatiot ovat verraten pieniä ja pirstoutuneita. Tammella elää suuri kirjo muita lajeja. Tässä työssä tutkin perinnöllisen muuntelun määrää ja jakautumista kolmen lounaissuomalaisen tammipopulaation sisällä ja välillä käyttäen populaatiogeneettisiä tunnuslukuja. Kuvailin myös yhden populaation (Wattkastin saarella) sisäistä geneettistä rakennetta tutkimalla muuntelun jakautumista populaation sisällä sekä tilassa että ajassa. Geneettinen aineisto oli määritelty 15 mikrosatelliittilokuksen perusteella. Lisäksi tutkin Wattkastin saarella kasvavien puiden geneettisen monimuotoisuuden ja genotyypin vaikutusta puilla eläviin kasvinsyöjäyhteisöihin. Analyysissä käytin havaintoaineistoa kahdelta vuodelta. Havaitsemani populaatioiden sisäinen geneettinen monimuotoisuus oli korkeaa, mikä on tyypillistä pitkäikäiselle, tehokkaasti leviävälle lajille. Toisaalta populaatioiden välinen eriytyminen oli myös merkittävää. Tämä selittynee suomalaisten tammipopulaatioiden pirstoutuneisuudella ja sijainnilla lajin levinneisyysalueen reunalla. Wattkastin populaatiossa havaitsin populaation sisäistä maantieteellistä ja ajallista eriytymistä. Lajin ominaisuuksien sekä alueen piirteiden perusteella pidän todennäköisenä, että populaatio on geneettisessä epätasapainossa. Koska sekä puiden väliset geneettiset etäisyydet että niiden hyönteisyhteisöjen erilaisuus kasvoivat maantieteellisten etäisyyksien kasvaessa, en voinut päätellä isäntäpuiden genotyypillä olevan vaikutusta kasvinsyöjäyhteisöiden rakenteeseen. Puiden heterotsygotian, joka kuvaa yksilön geneettistä monimuotoisuutta, sen sijaan havaitsin lisäävän niillä esiintyvien kasvinsyöjälajien monimuotoisuutta ja yksilörunsautta. Tulosteni perusteella sekä lajin elinkierron piirteet että elinympäristöjen historialliset muutokset ovat havaittavissa suomalaisten tammipopulaatioiden geneettisessä rakenteessa. Lisäksi tulokseni viittaavat siihen, että kantojen sisäisen perinnöllisen muuntelun säilymisellä voi olla merkitystä paitsi tammipopulaatioiden myös niillä elävien lajien monimuotoisuuden suojelussa.
Subject: Quercus robur
population genetics
microsatellites
genetic diversity
community genetics
populaatiogenetiikka
mikrosatelliitit
geneettinen monimuotoisuus
Discipline: Växtproduktionsvetenskap (agroekologi)
Plant Production Science (Agroecology)
Kasvintuotantotieteet (agroekologia)


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
Pohjanmies_gradu.pdf 1.403Mb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record