O zastosowaniu badań DNA w leśnictwie, tym razem w Białowieży

5 kwietnia 2017 r. w Sali Konferencyjnej im. prof. J. Karpińskiego Zakładu Lasów Naturalnych IBL w Białowieży odbyło się seminarium naukowe pt. „Zastosowanie badań DNA w leśnictwie”.

Na spotkanie przybyli m.in.: Marek Masłowski, naczelnik Wydziału Zarządzania Zasobami Leśnymi RDLP w Białymstoku i Jerzy Małyszko, dyrektor Biura Urządzania Lasu i Geodezji Leśnej, Oddział w Białymstoku. Ponadto udział w seminarium wzięli pracownicy nadleśnictw RDLP w Białymstoku, w tym nadleśniczowie: Dariusz Skirko z Białowieży, Jarosław Karpiuk z Żedni, Zenon Angielczyk z Dojlid, Grzegorz Godlewski z Rudki wraz z Jerzym Stępkowskim Komendantem Straży Leśnej oraz Ścibor Zawiślak, zastępca nadleśniczego z Płaskiej, Andrzej Romaniuk, inżynier nadzoru z Supraśla. RDLP w Szczecinie reprezentował Grzegorz Makowski z Wydziału Ochrony Mienia, Obronności i BHP. W seminarium uczestniczyła Lucyna Smoktunowicz, wójt Gminy Hajnówka oraz Mariusz Tokajuk, zastępca dyrektora Technikum Leśnego w Białowieży.

Dyrektor Instytutu Badawczego Leśnictwa, dr hab. Janusz Czerepko

Uczestników seminarium naukowego w białowieskiej placówce IBL w Białowieży powitał dyrektor Instytutu Badawczego Leśnictwa, dr hab. Janusz Czerepko, który tytułem wprowadzenia, przedstawił zakres zadań realizowanych przez Laboratorium Biologii Molekularnej IBL, m. in.: analizy DNA próbek drewna na potrzeby procesowe, najczęściej w sprawach o kradzież drewna, ale także dalszych planów rozwoju w tym zakresie. Na wstępie wspomniał, jak coraz częściej analizy DNA używane są również w badaniach nad proweniencją gatunków drzew, w tym tych występujących w Puszczy Białowieskiej. Ponadto analizy DNA realizowane w Laboratorium Biologii Molekularnej służą m.in. do diagnozy patogenów, jak i stopnia zróżnicowania genetycznego zwierząt.

Kierownik Zakładu Lasów Naturalnych, dr hab. Rafał Paluch

Następnie głos zabrał gospodarz spotkania, kierownik Zakładu Lasów Naturalnych, dr hab. Rafał Paluch. Po powitaniu gości i przedstawieniu programu spotkania, jako pierwszą poprosił o zabranie głosu dr hab. Justynę Nowakowską, kierownika Laboratorium Biologii Molekularnej IBL, która przedstawiła referat pt. „Pochodzenie drzewostanów świerkowych na terenie Regionalnej Dyrekcji Lasów Państwowych w Białymstoku”. W referacie Autorka omówiła wyniki najnowszych badań genetycznych pochodzenia świerka i weryfikacji jego zasięgu na obszarze Polski.

Posiadając coraz doskonalsze metody biologii molekularnej można poznać historię, pochodzenie, procesy adaptacyjne drzew leśnych, określić trasy ich przemieszczania się po okresie zlodowacenia i dzięki tej wiedzy chronić rzadkie ekotypy. Na podstawie analizy materiału genetycznego – mitochondrialnego DNA świerków pobranego z ponad 100-letnich wyłączonych drzewostanów nasiennych (WDN), na terenie naszego kraju stwierdzono występowanie 8 wariantów haplotypów, z czego zdecydowanie dominują:

– haplotyp „c” wskazujący na zasięg borealny świerka oraz

– haplotyp „a” charakterystyczny dla zasięgu hercyńsko-karpackiego.

Badania te w większości potwierdzają przebieg wyznaczonej przez prof. W. Szafera północnej (borealnej) oraz południowej (karpackiej) granicy zasięgu świerka, ale wskazują jednocześnie, że na terenie centralnej Polski doszło do ich „spotkania”. Z przeprowadzonych wnikliwych badań wynika jednoznacznie, że tzw. „pas bezświerkowy” nie powstał z przyczyn naturalnych, lecz spowodowanych działalnością człowieka. W północno-wschodniej Polsce (Suwalszczyzna, Puszcza Augustowska) zdecydowanie dominuje świerk pochodzenia borealnego. Sytuacja zmienia się na granicy zasięgów, przebiegającej w pobliżu Puszczy Białowieskiej. W naturalnych drzewostanach Puszczy dominuje bowiem świerk pochodzenia karpackiego, choć zdarzają się wyjątki. Uzyskane wyniki analiz DNA, potwierdzają unikatowość drzewostanów świerkowych Puszczy Białowieskiej, które warto objąć czynną ochroną.

Dr inż. Anna Tereba przedstawiła referat pt. „Zastosowanie metod biologii molekularnej w badaniach populacji zwierząt”

Obecnie stosowane metody to sekwencjonowanie nici DNA, analiza markerów genetycznych oraz sekwencjonowanie III generacji polegające na odczytaniu genomu danego osobnika.

Analiza markerów DNA w badaniach zwierząt pozwala na identyfikację danego osobnika w obrębie populacji, gatunku lub wyższych jednostek systematycznych. Umożliwia także określenie stopnia inbredu, prześledzenie skali i zasięgu migracji (terytorialnych, sezonowych, historycznych), analizowanie zmienności genetycznej populacji. W przypadkach wątpliwych, pozwala ona także na określenie przynależności gatunkowej zwierzęcia lub zweryfikowanie jego płci. Przytoczono tu wyniki badań prowadzonych m.in. na popielicach, chrabąszczach majowych, nicieniach glebowych.

Referat dr hab. Justyny Nowakowskiej dotyczył nowoczesnych metod identyfikacji DNA drewna dla identyfikacji surowca pokradzieżowego.

Dr hab. Justyna Nowakowska, kierownik Laboratorium Biologii Molekularnej

Dawne metody identyfikacji drewna, oparte o cechy morfologiczne były często niepewne, a obecnie są uzupełniane lub nawet zastępowane przez badanie cech molekularnych oraz sekwencjonowanie DNA próbek drewna. Jako materiał porównawczy służą próbki, zawierające żywe tkanki, czyli najczęściej kawałki drewna z korą i łykiem podejrzanego o kradzież lub ewentualnie igły lub liście drzew. Materiałem dowodowym jest zazwyczaj drewno składowane w tartaku, może nim być także drewno konstrukcyjne. Laboratorium Biologii Molekularnej IBL wykonuje analizy dla 13 gatunków drzew w oparciu o współczynnik prawdopodobieństwa identyczności markerów genetycznych. Możliwa jest także identyfikacja patogenów powodujących zgniliznę drewna, np. w celu stwierdzenia zasadności usuwania drzew zagrażających bezpieczeństwu publicznemu. Autorka podkreśliła również, że badanie DNA pozwala na oznaczanie gatunków drzew lub krzyżówek międzygatunkowych trudnych do identyfikacji. Metoda ta na przykład umożliwia jednoznaczne odróżnienie modrzewia japońskiego od modrzewia europejskiego. W przypadku niektórych gatunków np. rodzimych dębów, odróżnienie dębu szypułkowego od bezszypułkowego nastręcza problemy – pomimo iż różnią się pod względem fenotypowym, genetycznie są praktycznie nie do odróżnienia.

Uczestnicy seminarium w Białowieży

Podczas seminarium głos zabierali słuchacze, którzy zwracali się z pytaniami do prelegentów, które dotyczyły dalszego rozwoju metod identyfikacji drewna pokradzieżowego, możliwości dalszego rozpropagowania ten metody wśród nadleśnictw i straży leśnej. Ponadto dużym zainteresowaniem spotkała się prezentacja dotycząca zróżnicowania genetycznego świerka w Puszczy Białowieskiej, jak i możliwości wykorzystania analiz DNA, jak i baz tzw. barkodów (odcinków genomu pozwalających na identyfikację gatunku) w badaniach nad fauną, czy też przewidywania rozwoju populacji zwierząt.

Na zakończenie, dr hab. Janusz Czerepko podziękował wszystkim uczestnikom za wzięcie udziału w spotkaniu, jak i zachęcił do udziału w kolejnych seminariach naukowych organizowanych w siedzibie Instytutu w Sękocinie, jak i jednostkach terenowych w Białowieży i Krakowie (patrz – plan seminariów IBL). Wyraził również słowa podziękowania prelegentkom, jak i pracownikom Zakładu Lasów Naturalnych w Białowieży za wsparcie w organizacji seminarium oraz zachęcił do zapoznania się z ofertą usług Instytutu oraz korzystania z analiz oferowanych przez działające w IBL-u laboratoria.

Opracowanie: Dorota Raczkowska-Paluch

Zdjęcia: Łukasz Kuberski