Hidrológiai Közlöny 2007 (87. évfolyam)
6. szám - XLVIII. Hidrobiológus Napok: Európai elvárások és a hazai hidrobiológia Tihany, 2006. október 4–6.
99 HIDROLÓGIAI KÖZLÖNY 2007. 87. ÉVF. 6. SZ. Balatoni nádasok genetikai diverzitása Lukács Viktória 1, Bisztray György 2 és Herodek Sándor 1 'MTA Balatoni Limnológiai Kutatóintézet, Tihany 2Corvinus Egyetem Kert.Tud. Kar, Genetika és Növénynemesítési Tanszék, Budapest Kivonat: A Balaton part 21 nádasának szárazulaton lévő és a vízfelőli széléről, egymástól 20-20 méterre 3-3 nádszálat gyűjtöttünk, és izoláltuk belőlük a DNS-t. A PCR-RAPD reakciót 6 primerrel végeztük el, és 72 variábilis markert kaptunk. A hasonlósági együtthatókkal számolva, Popgen programmal UPGMA dendrogramban jelenítettük meg a minták hasonlósági fokát. Az északi és a déli part nádasai csak gyengén különültek el. Minden hely vízi nádasa ugyanannak a helynek a szárazföldi nádasához hasonlított leginkább. A szárazföldön csak két helyen mutattak az egymástól 20 méterre lévő nádszálak akkora hasonlóságot, ami már egy klónhoz tartozásra utal, a vízben álló nádasban viszont az esetek egyharmadában. A szárazföldön a magról való szaporodás dominálhat, a vízben csak vegetatív szaporodás van, de az évtizedek óta vízben álló nádas is jelentős klonális diverzitást őrzött meg más európai tavakhoz képest. Kulcsszavak: nád, Balaton, klónok, genetikai hasonlóság, PCR-RAPD. Bevezetés Az EU által kitűzött legfontosabb cél a biodiverzitás megőrzése. A biodiverzitás nem csak a fajok közötti, de a fajon belüli genetikai diverzitást is jelenti. Utóbbi zárja ki a beltenyészetet, és teszi lehetővé, hogy a faj alkalmazkodjék a korunkban sokszor nagyon is gyorsan változó környezethez. A klonális élőlények populációgenetikája és evolúciója erősen eltér a nem klonálisakétól. Ha egy megtermékenyített petesejtből több egyed fejlődik ki, egy egyed pusztulása nem jelenti egyben a genet elvesztét. Sok nyitott kérdést tartartalmaz az ivaros és ivartalan szaporodásuk aránya, a szomatikus mutációk gyakorisága s a klónok közötti versengés. Földünk egyik legelterjedtebb növénye a nád (Phragmites australis) amely Ausztráliától Skandináviáig elterjedt, leginkább a 0,5-1 méteres vizet kedveli, de megtalálható a szárazon, akár domboldalban is, ha gyökerei kellő vizet találnak. A Poaceae családba tartozó növény helyenként méretét tekintve is fííszerű, gyakrabban azonban több méter magas. Szárazon a nád magról is szaporodik, víz alatt azonban csak vegetatív úton, rizómáival terjed (Rodewald-Rudescu, 1974). Feltehető, hogy a nagy ökológiai alkalmazkodóképesség az eltérő klónok sokaságán alapszik, és olyan elképzelések is vannak, hogy az Európában gyakori nádpusztuláshoz a nádasok genetikai diverzitásának a csökkenése is hozzájárul (Kühl and Neuhaus, 1993, Koppitz et al., 1997). A klonális diverzitás kutatásában nagy előrelépést jelentett a PCR módszerek elterjedése. A RAPD technika alkalmazásával arra keressük a választ, mekkora a balatoni nádasok genetikai diverzitása, és milyen tényezők befolyásolják azt. Anyag és módszer A Balaton északi és déli partján összesen 21 különböző helyet választottunk ki (/. ábra). Ezeken egymástól 20-20 m-re a nádas víz felőli szegélyén három mintát vettünk, és másik hármat a nádas szárazföld felőli részén ott, ahol még nem alakult ki zárt állomány. A tavaszi nádszálak friss, osztódó hajtás csúcsából Qiagen kit segítségével izoláltuk a tiszta, tömény DNS-t. Az extrakció sikerességét gél elektroforézissel ellenőriztük- A gélbe kevert edtidiumbromid megkötődik a DNS-en és UV fényben rózsaszínen világit. Az amplifikáláshoz 22 ul Master mixet adtunk a mintákhoz. Ez tartalmazta a steril vizet, a Taq polimeráz enzimet, az enzim pufferét, a Mg 2 4 ionokat a dNTP-t és a primereket. A PCR reagens térfogata 25 ul volt. A DNS mintából 3 ul mennyiséget mértünk a Master mix-hez. A termékeket 1 %-os agaróz gélen elektroforetizáltuk kb. 2 órán át 160 V feszültségkülönbséggel. UV átvilágító asztalon Polaroid kamerával lefotóztuk az amplifikált termékek megjelenő fragmentumait . A minták mellé a gélre mindig felvittünk 10 pl 123-os létrát, hogy annak standard csíkjaihoz hasonlíthassuk a minták fragmentumainak méretét, és reprodukálhatóan azonosíthassuk azokat. Az elő kísérletek során 40 közül az Ali, Bl, Bll, F3, G13 és N13 primert választottuk ki. Mindegyik mintát ezzel a hat primerrel vizsgáltuk. így összesen 72 variábilis marker megléte vagy hiánya alapján számítottuk ki számítógépes program segítségével a hasonlósági együtthatókat Nei és Li (1979) képletével. Az ezekkel számított távolságmátrix alapján a PopGen 1.32-es programmal szerkesztettünk csoportátlag (UPGMA) dendrogramokat. Jelmagyarázat: 1: Balatonmáriafiirdöl 2: Balatonmáriafíirdő3 3: Fenékpuszta 4: Gyenesdiás 5. Balatongyörök 6: Szigligeti 7: Szigliget3 8: Badacsony 9: Badacsonytomaj 10: Ábrahám 11: Balatonakaii 12: Aszófö 13: Bázsai-öböl 14: Szarkádok 15: Kerekedi-öböl 16: Balatonfuzfö 17: Balatonkenese 18: Zala torkolat 19: Fonyód 20: Balatonszemes 21: Szántód Eredmények és megvitatásuk: A 21 helyen gyűjtött összesen 126 minta alapján készült dendrogram fő jellemzője az, hogy az egyes helyeken a vízből vett minták általában inkább az ugyanazon a helyen a szárazföldről vett nádhoz hasonlítanak, mint a távolabbi helyek vízi nádjához. Terjedelmi okból csak a vízi nádasok dendrogramját tudjuk bemutatni (2. ábra). Ezen is látszik, hogy nagyjából az északi és a déli part nádasai különülnek el a dendrogram két fő ágára. A „déli parthoz" sorolnak a fűzfői, szántódi, szemesi és fonyódi nádasok. Az „északi" parton egy nyugati, egy keleti és egy kevert csoport különböztethető meg. Máriafürdő a déli part nyugati részén van, nádasai azonban nem a déli, hanem a nyugati csoporthoz tartoznak a fenékpusztai, balatongyöröki és a három szigligeti nádas területtel együtt. Az északi part keleti csoportjában találjuk a tomaji, bozsai, tihanyi és aszófői nádasokat. A kevert csoport a gyenesdiási, ábrahámhegyi, akali és kenesei nádasokat tartalmazza .A variabilitás azonban nagy az egyes területeken belül, főként pedig a területek között, határozott regionális különbségeket nehéz megállapítani. Ha területenként külön-külön tüntetjük fel, hogy a három egymástól 20 méterre levő nádszál genetikailag mennyire hasonlít egymáshoz, tehát A a B-hez, A a C-hez és B a Chez, úgy a szárazföldi nádasnál ez a hasonlóság 0,45 és 0,95 között változott (a markerek legalább 45, és legfeljebb 95
