Numele candidatului: - Facultatea de Silvicultura Suceava - "Ştefan ...
Numele candidatului: - Facultatea de Silvicultura Suceava - "Ştefan ...
Numele candidatului: - Facultatea de Silvicultura Suceava - "Ştefan ...
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
Ameliorarea genetică<br />
a speciilor forestiere<br />
Curs pentru învăţământul la distanţă<br />
Conf. univ. dr. Liviu FĂRTĂIŞ<br />
Anul universitar: 2009-2010<br />
UNIVERSITATEA „ŞTEFAN CEL MARE” SUCEAVA<br />
FACULTATEA DE SILVICULTURĂ<br />
Departamentul <strong>de</strong> Învăţământ la Distanţă
CUPRINS<br />
I. CAPITOL INTRODUCTIV<br />
1.1.Ameliorarea arborilor. Definiţie şi specificul disciplinei…………………………………<br />
1.2 Scurt istoric……………………………………………………………………………….<br />
II. OBIECTIVELE AMELIORĂRII ARBORILOR<br />
2.1. Trăsături genetice specifice arborilor……………………………………………………<br />
2.2. Obiective cantitative…………………………………………………………………….<br />
2.3. Obiective calitative………………………………………………………………………<br />
2.3.1. Obiective calitative extrinseci……………………………………………………….<br />
2.3.2. Obiective calitative intrinseci……………………………………………………….<br />
III. METODE CLASICE DE AMELIORARE FORESTIERĂ<br />
3.1. Selecţia…………………………………………………………………………………...<br />
3.1.1. Principii fundamentale ale ameliorării prin selecţie…………………………………<br />
3.1.2. Formele selecţiei artificiale…………………………………………………………..<br />
3.1.3. Determinarea efectelor selecţiei……………………………………………………...<br />
3.1.4. Ameliorarea prin selecţie – etape generale…………………………………………..<br />
3.1.4.1. Ciclul <strong>de</strong> selecţie şi ciclul <strong>de</strong> ameliorare…………………………………………<br />
3.1.4.2. Repetarea ciclurilor <strong>de</strong> selecţie…………………………………………………..<br />
3.1.5. Limitele selecţiei……………………………………………………………………..<br />
3.1.5.1. Limite genetice şi biologice……………………………………………………...<br />
3.1.5.2. Limite metodologice……………………………………………………………..<br />
3.1.6. Strategii <strong>de</strong> selecţie…………………………………………………………………..<br />
3.1.7. Etapele principale ale unui program <strong>de</strong> selecţie……………………………………..<br />
3.1.7.1. Alegerea provenienţelor………………………………………………………….<br />
3.1.7.2. I<strong>de</strong>ntificarea populaţiilor semincere……………………………………………..<br />
3.1.7.3. Crearea populaţiilor <strong>de</strong> producţie – plantaţii semincere, plantaje……………….<br />
3.2. Hibridarea………………………………………………………………………………..<br />
3.2.1. Principii generale privind aplicarea tehnicilor <strong>de</strong> hibridare…………………………<br />
3.2.2. Criterii şi modalităţi concrete <strong>de</strong> hibridare…………………………………………..<br />
3.2.3. Particularităţi ale reproducerii sexuate la arbori……………………………………..<br />
3.2.3.1. Aspecte teoretice şi practice asupra înfloririi şi fructificaţiei la arbori…………..<br />
3.2.3.2. Fenomenul <strong>de</strong> incompatibilitate interspecifică în ameliorarea forestieră………..<br />
3.2.3.3. Explicarea fenomenului <strong>de</strong> androsterilitate……………………………………....<br />
IV. METODE MODERNE DE AMELIORARE FORESTIERĂ<br />
4.1. Mutageneza şi implicaţiile practice în ameliorarea forestieră……………………………<br />
4.1.1. Interesul obţinerii <strong>de</strong> varietăţi poliploi<strong>de</strong> la speciile forestiere………………………<br />
4.1.2. Obţinerea <strong>de</strong> poliploizi la răşinoase………………………………………………….<br />
4.1.3. Obţinerea <strong>de</strong> poliploizi la răşinoase………………………………………………….<br />
4.1.4. Mutaţii genice şi cromozomiale la speciile forestiere………………………………..<br />
4.2. Cultura in vitro <strong>de</strong> celule şi ţesuturi vegetale…………………………………………….<br />
4.2.1. Specificul activităţii în cadrul unui laborator <strong>de</strong> culturi in vitro……………………..<br />
4.2.2. Aclimatizarea în seră şi repicajul în pepinieră……………………………………….<br />
4.2.3. Rezultate obţinute la speciile forestiere……………………………………………..
4.3. Inducerea şi obţinerea <strong>de</strong> haploizi……………………………………………………….<br />
4.3.1. Obţinerea <strong>de</strong> haploizi prin androgeneză…………………………………………….<br />
4.3.2. Obţinerea <strong>de</strong> haploizi prin ginogeneză………………………………………………<br />
4.3.3. Importanţa genetică a haploizilor……………………………………………………<br />
4.4. Cultura <strong>de</strong> embrioni sexuaţi in vitro…………………………………………………….<br />
4.5. Embriogeneza somatică şi seminţele artificiale…………………………………………<br />
4.5.1. Embriogeneza somatică……………………………………………………………..<br />
4.5.2. Tehnologia obţinerii seminţelor artificiale…………………………………………..<br />
4.6. Obţinerea şi cultura protoplaştilor. Hibridarea celulară (somatică)…………………….<br />
4.6.1. Obţinerea <strong>de</strong> protoplaşti……………………………………………………………..<br />
4.6.2. Fuzionarea protoplaştilor……………………………………………………………<br />
4.7. Transferul <strong>de</strong> gene şi obţinerea plantelor transgenice…………………………………..<br />
4.7.1. Obţinerea pe cale biologică (indirectă) a ADN-ului recombinant…………………..<br />
4.7.2. Transferul <strong>de</strong> gene la arbori cu ajutorul plasmi<strong>de</strong>lor Ti şi Ri……………………….<br />
4.7.3. Transferul direct <strong>de</strong> gene (transfecţie)………………………………………………<br />
4.7.4. Strategii sens şi antisens……………………………………………………………..<br />
4.7.5. Realizări în sectorul agricol………………………………………………………....<br />
4.7.6. Realizări în silvicultură……………………………………………………………...<br />
4.7.7. În loc <strong>de</strong> concluzii…………………………………………………………………...<br />
V. PRINCIPIILE SILVICULTURII CLONALE<br />
5.1. Tehnici <strong>de</strong> multiplicare vegetativă………………………………………………………<br />
5.1.1. Altoirea……………………………………………………………………………....<br />
5.1.2. Marcotajul……………………………………………………………………………<br />
5.1.3. Drajonarea……………………………………………………………………………<br />
5.1.4. Butăşirea……………………………………………………………………………..<br />
5.1.5. Micropropagarea……………………………………………………………………..<br />
5.2. Utilizarea clonelor……………………………………………………………………….<br />
5.2.1. Mo<strong>de</strong>le <strong>de</strong> silvicultură clonală……………………………………………………….<br />
5.2.2. Tentative noi în silvicultura clonală…………………………………………………<br />
5.2.3. Riscuri şi limite în silvicultura clonală………………………………………………<br />
VI. CONSERVAREA RESURSELOR GENETICE FORESTIERE (RGF)<br />
6.1. Definiţii, generalităţi şi grupe principale <strong>de</strong> resurse genetice la principalele specii<br />
forestiere……………………………………………………………………………………...<br />
6.2. Importanţa studiului diversităţii biologice în perspectiva i<strong>de</strong>ntificării, conservării şi<br />
utilizării durabile a RGF……………………………………………………………………...<br />
6.3. Conservarea germoplasmei forestiere……………………………………………………<br />
6.3.1. Conservarea in situ a RGF…………………………………………………………...<br />
6.3.1.1. Crearea <strong>de</strong> parcuri şi rezervaţii naturale…………………………………………<br />
6.3.1.2. Rezervaţiile <strong>de</strong> seminţe…………………………………………………………<br />
6.3.1.3. Interzicerea accesului şi exploatărilor preferenţiale…………………………….<br />
6.3.2. Conservarea ex situ a RGF………………………………………………………….<br />
6.3.2.1. Arboretum-urile şi parcurile <strong>de</strong>ndrologice……………………………………<br />
6.3.2.2. Culturile comparative <strong>de</strong> provenienţe şi hibrizi………………………………...<br />
6.3.2.3. Parcurile <strong>de</strong> clone……………………………………………………………….<br />
6.3.2.4. Livezi <strong>de</strong> seminţe……………………………………………………………….<br />
6.3.2.5. Băncile <strong>de</strong> gene………………………………………………………………….
I. CAPITOL INTRODUCTIV<br />
1.1.Ameliorarea arborilor. Definiţie şi specificul disciplinei<br />
În sens strict genetic, ameliorarea este disciplina care se ocupă cu îmbunătăţirea<br />
calităţilor plantelor cultivate şi animalelor domestice, în sensul ameliorării eredităţii acestora<br />
în direcţia dorită <strong>de</strong> către om (ameliorator).<br />
Deşi multă vreme (secole sau chiar milenii) a fost realizată empiric (<strong>de</strong> bază fiind<br />
selecţia fenotipică pentru nevoi imediate), ameliorarea plantelor şi animalelor s-a impus<br />
treptat, cu timpul <strong>de</strong>venind o ştiinţă, prin apariţia lucrărilor fundamentale ale unor mari savanţi<br />
din domeniul ştiinţelor biologice precum Darwin, Men<strong>de</strong>l, Morgan, <strong>de</strong> Vries, Vavilov etc.<br />
În ceea ce priveşte ameliorarea speciilor forestiere trebuie ţinut cont <strong>de</strong> specificitatea<br />
biologică a arborilor în raport cu alte specii vegetale, <strong>de</strong> rolul lor structural şi funcţional<br />
fundamental în cadrul ecosistemelor forestiere şi, nu în ultimul rând, <strong>de</strong> faptul că sunt specii<br />
“sălbatice” foarte vechi (gimnospermele au apărut încă din era primară, cu apogeu în<br />
mezozoic) ce posedă sisteme genetice complexe şi foarte greu <strong>de</strong> modificat (Stănescu, 1983).<br />
De asemenea, arborii sunt plante perene, policarpice, cu maturitate târzie, au cicluri <strong>de</strong> viaţă<br />
foarte lungi şi o lentă manifestare fenotipică a caracterelor legate <strong>de</strong> structurile lor genetice.<br />
Dacă mai adăugăm şi dimensiunile mari pe care le realizează, precum şi o foarte redusă<br />
accesibilitate la flori şi fructe, putem alcătui un tablou complet privind dificultăţile ce apar pe<br />
linia întreprin<strong>de</strong>rii unor cercetări <strong>de</strong> genetică forestieră teoretică şi aplicată.<br />
Cu toate acestea, în ultimele <strong>de</strong>cenii, cercetările şi activităţile specifice domeniului<br />
ameliorării forestiere s-au perfecţionat şi extins extrem <strong>de</strong> mult, astfel încât în tot mai multe<br />
ţări există şi se <strong>de</strong>rulează programe foarte complexe pe linia ameliorării forestiere. În acest<br />
mod sunt atinse tematici vaste ce pornesc <strong>de</strong> la studiul provenienţelor şi selecţia <strong>de</strong> populaţii<br />
valoroase şi se încheie cu abordarea celor mai noi şi performante tehnici mo<strong>de</strong>rne specifice<br />
biologiei şi geneticii moleculare.<br />
1.2 Scurt istoric<br />
Încă din neolitic au existat preocupări <strong>de</strong> a se obţine forme mai productive la plantele<br />
cultivate şi, în acest sens, oamenii din acele timpuri au utilizat o formă empirică <strong>de</strong> selecţie şi<br />
o <strong>de</strong>pozitare a seminţelor pentru scurte perioa<strong>de</strong> <strong>de</strong> timp.<br />
Referitor la speciile <strong>de</strong> arbori, aceste preocupări au fost mult mai recente, când spre<br />
sfârşitul secolului al XVIII-lea s-au efectuat primele recoltări şi utilizări <strong>de</strong> seminţe aparţinând<br />
celor mai frumoase exemplare <strong>de</strong> arbori, inclusiv pentru speciile forestiere exotice (Stănescu,<br />
1983). La mijlocul secolului al XVIII-lea, Amiralitatea sue<strong>de</strong>ză recomanda recoltarea <strong>de</strong><br />
seminţe <strong>de</strong> pin silvestru <strong>de</strong> la cei mai drepţi arbori din nordul ţării şi cultivarea lor mai la sud<br />
pentru a constitui o sursă <strong>de</strong> materie primă mai apropiată, în ve<strong>de</strong>rea construirii navelor<br />
(Lucău, 1998).<br />
Au trecut mai bine <strong>de</strong> două secole <strong>de</strong> când Duhamel <strong>de</strong> Monceau, unul dintre<br />
fondatorii conceptului <strong>de</strong> silvicultură, a semnalat existenţa unor diferite rase în cadrul speciilor<br />
lemnoase şi, la iniţiativa sa, se înfiinţează în Franţa primele plantaţii comparative <strong>de</strong> pin<br />
silvestru cu seminţe din Rusia, Scoţia sau Europa <strong>de</strong> sud.<br />
1
Tot în Franţa, între anii 1823-1850, Philippe Andre <strong>de</strong> Vilmorin a experimentat<br />
primele teste comparative <strong>de</strong> provenienţe la pinul silvestru, având în ve<strong>de</strong>re rectitudinea<br />
tulpinii, forma coroanei, dispoziţiei ramurilor pe trunchi, etc. Cu această ocazie, în regiunea<br />
împădurită a Parisului se realizează multe altoiri pe pin silvestru cu material biologic provenit<br />
din Corsica <strong>de</strong> Pinus laricio pentru aclimatizarea acestei specii în condiţiile mai nordice<br />
specifice capitalei franceze.<br />
În a II-a jumătate a secolului XIX-lea, prin intensificarea studiilor asupra diferitelor<br />
rase <strong>de</strong> arbori, în mod <strong>de</strong>osebit în Germania, s-au putut pune bazele stabilirii unei taxonomii<br />
mai aproape <strong>de</strong> realitate a unor grupuri intraspecifice<br />
Începutul secolului XX a coincis cu re<strong>de</strong>scoperirea legilor lui Men<strong>de</strong>l privind<br />
ereditatea şi punerea bazelor teoriei mutaţioniste <strong>de</strong> către Hugo <strong>de</strong> Vries. În domeniul<br />
forestier, o importanţă <strong>de</strong>osebită a avut-o Correns van Tschermak, creîndu-se o a<strong>de</strong>vărată<br />
efervescenţă şi emulaţie în rândul specialiştilor forestieri care erau <strong>de</strong>stul <strong>de</strong> <strong>de</strong>zamăgiţi <strong>de</strong><br />
recentele eşecuri în ceea ce priveşte rezultatele unor vaste acţiuni <strong>de</strong> reîmpădurire în Franţa,<br />
Belgia sau Germania. Rezultatele mediocre obţinute s-au datorat, în principal, utilizării unui<br />
material seminal <strong>de</strong> origine incertă sau <strong>de</strong> slabă calitate, ca cel <strong>de</strong> larice <strong>de</strong> Alpi, pin silvestru<br />
din zona Haguenau (Franţa) în Germania şi, invers, material originar din Darmstadt<br />
(Germania) în Franţa. Sensibilizarea specialiştilor forestieri s-a manifestat şi exprimat concret<br />
în cadrul primei reuniuni internaţionale asupra originii materialului seminal <strong>de</strong> pin silvestru<br />
(1906) dar, mai ales, în cadrul Congresului internaţional IUFRO (Uniunea internaţională a<br />
instituţiilor <strong>de</strong> cercetare forestieră) <strong>de</strong> la Bruxelles (1910)(Nanson, 2005). O parte a<br />
populaţiilor semincere actuale <strong>de</strong> pin silvestru şi duglas din Belgia reprezintă consecinţa<br />
directă şi benefică a acţiunilor întreprinse în acea perioadă.<br />
După primul război mondial, urmează o perioadă <strong>de</strong> regres în genetica forestieră şi, din<br />
păcate, mulţi dintre cei angrenaţi în domeniu nu au dat atenţia cuvenită greşelilor şi eşecurilor<br />
anterioare. În consecinţă, prin neglijarea provenienţei seminţelor, a crescut numărul <strong>de</strong><br />
populaţii semincere mediocre, cu exemplare neperformante ce prezentau ramuri groase şi care<br />
erau <strong>de</strong>vastate a<strong>de</strong>sea <strong>de</strong> boli produse <strong>de</strong> Rhabdocline pseudotsugae sau Phaeocryptopus<br />
gaeumannii (Nanson, 2005).<br />
Cu toate acestea, în unele ţări din Europa Centrală şi <strong>de</strong> Vest au fost create bazele<br />
privind crearea unui cadru legislativ şi instituţional pe linia cercetării agricole, în general,<br />
precum şi a celei forestiere, în special. Astfel, în Belgia a luat fiinţă, în anul 1929, Staţiunea <strong>de</strong><br />
Cercetări a Apelor şi Pădurilor, cu sediul la Groenendaal, lângă Bruxelles, cu scopul principal<br />
<strong>de</strong> a reda pieţii seminţe cunoscute ca provenienţă şi <strong>de</strong> bună calitate. De asemenea, Delevoy a<br />
început instalarea experienţelor comparative <strong>de</strong> provenienţe. În Danemarca, Syrach Larsen a<br />
creat, cu a<strong>de</strong>vărat, o disciplina autonomă <strong>de</strong> genetică şi ameliorare a arborilor forestieri, iar în<br />
1926 a efectuat prima cartare seminologică şi o sistematizare a populaţiilor semincere. De<br />
asemenea, el a pus la punct tehnici clonale şi <strong>de</strong> polenizare artificială la arbori, a realizat<br />
primul program complet <strong>de</strong> ameliorare şi selecţie a arborilor plus, <strong>de</strong> creare a primelor livezi<br />
<strong>de</strong> seminţe şi teste <strong>de</strong> <strong>de</strong>scen<strong>de</strong>nţă. În mod in<strong>de</strong>pen<strong>de</strong>nt, în Suedia, Langlet a efectuat în 1936<br />
primele observaţii în legătură cu variabilitatea geografică a pinului silvestru în funcţie <strong>de</strong><br />
climat, <strong>de</strong>schizând calea viitoarei genetici ecologice, cu mult înainte <strong>de</strong> Stebbins (1950).<br />
Geneticianul Nilsson-Ehle a <strong>de</strong>scoperit exemplare <strong>de</strong> plop triploid (Populus tremula var.<br />
gigas), iniţiind astfel şirul unor lucrări <strong>de</strong> referinţă în domeniul poliploidiei.<br />
În ciuda acestor realizări cu totul remarcabile, se pare că ele nu au avut un impact<br />
major în practica forestieră mondială şi nu puţini silvicultori (unii chiar şi în prezent) au rămas<br />
2
la convingerea că <strong>de</strong>zvoltarea arborilor şi a pădurii ar <strong>de</strong>pin<strong>de</strong> numai <strong>de</strong> mediu (Nanson,<br />
2005).<br />
În perioada interbelică, graţie marilor <strong>de</strong>scoperiri în domeniul geneticii, încep să se<br />
elaboreze şi să se aplice primele programe sistematice pe linia ameliorării diferitelor specii<br />
forestiere. În acest sens se evi<strong>de</strong>nţiază programul propus şi iniţiat <strong>de</strong> către Fabricius, în<br />
Germania, o amplă acţiune <strong>de</strong> ameliorare bazată pe introducerea practicilor <strong>de</strong> autofecundare,<br />
<strong>de</strong> selecţie, hibridare şi sistem clonal <strong>de</strong> înmulţire. Tot în această perioadă, în Statele Unite ale<br />
Americii, ia fiinţă un institut <strong>de</strong> genetică forestieră la Placerville (California), în timp ce în mai<br />
multe ţări din Europa (Germania, Danemarca, Suedia, Canada, Italia) apar numeroase şi<br />
importante organizaţii, comitete şi asociaţii în domeniul ameliorării genetice a arborilor<br />
(Stănescu, 1983).<br />
După cel <strong>de</strong>-al II-lea război mondial, un nume <strong>de</strong> referinţă ce s-a impus în <strong>de</strong>zvoltarea<br />
ameliorării speciilor forestiere a fost cel al sue<strong>de</strong>zului Lindquist (1948), al cărui concept era<br />
ca programele în domeniu să urmeze filiera: populaţii semincere, arbori plus şi livezi <strong>de</strong><br />
seminţe. Acest concept avea să prezinte un mare ecou până în Statele Unite şi în Japonia.<br />
După 1950, în urma apariţiei unor discipline <strong>de</strong> mare importanţă precum genetica<br />
evolutivă şi cea a populaţiilor, bazate pe lucrările <strong>de</strong> excepţională însemnătate ştiinţifică ale lui<br />
Dobzansky, Stebbins şi Mayr, s-a putut <strong>de</strong>scifra rolul fundamental ce-l <strong>de</strong>ţine variabilitatea<br />
intra şi interpopulaţională în cadrul ameliorării genetice forestiere. Ca urmare, s-a putut trece<br />
la o selecţie sistematică a primelor populaţii semincere în Europa (ex. în Belgia), înfiinţarea<br />
primelor livezi <strong>de</strong> seminţe în sistem clonal (Scandinavia, Germania şi Statele Unite) cu<br />
material provenit <strong>de</strong> la arbori plus aparţinând populaţiilor locale, populaţii care s-au dovedit a<br />
fi cele mai productive şi mai bine adaptate. Ulterior, prin <strong>de</strong>zvoltarea studiilor <strong>de</strong> provenienţă,<br />
s-a dovedit că ecotipurile locale nu sunt întot<strong>de</strong>auna cele mai bune. Tot în această perioadă sau<br />
înfiinţat primele parcuri <strong>de</strong> clone cu genotipuri dintre cele mai valoroase şi s-au creat<br />
meto<strong>de</strong> statistice eficiente în ve<strong>de</strong>rea stabilirii unor comparaţii precise şi elocvente între<br />
diferite populaţii <strong>de</strong> arbori.<br />
Apariţia geneticii cantitative după 1960 (Falconer şi Lerner), coroborată cu <strong>de</strong>zvoltarea<br />
studiilor <strong>de</strong> variabilitate intraspecifică la arbori, a permis perfecţionarea şi ajustarea criteriilor<br />
<strong>de</strong> selecţie a indivizilor performanţi necesari în activitatea <strong>de</strong> ameliorare. În acest sens, în mai<br />
multe ţări din Europa (mai ales în Belgia şi Franţa) s-a mărit semnificativ aria <strong>de</strong> culturi<br />
comparative <strong>de</strong> provenienţe, plantaţiile respective fiind ulterior repetate în mai multe regiuni,<br />
în condiţii ecologice din cele mai diverse. De asemenea, în Statele Unite, Noua Zeelandă şi<br />
Australia au luat amploare aceste culturi, aplicându-se tot mai mult aceste meto<strong>de</strong> ale genetice<br />
cantitative. Rezultatele obţinute au stat la baza <strong>de</strong>finitivării şi <strong>de</strong>limitării celor mai valoroase<br />
arborete surse <strong>de</strong> seminţe şi, în consecinţă, la elaborarea unei legislaţii clare în domeniul<br />
provenienţei, transferului şi utilizării materialului biologic provenit din aceste formaţiuni<br />
forestiere.<br />
După anul 1970 s-au perfecţionat şi a luat amploare utilizarea tehnicilor biochimice,<br />
respectiv meto<strong>de</strong> <strong>de</strong> electroforeză privind <strong>de</strong>terminarea unor indici biochimici ca izoenzimele,<br />
terpenele şi taninuri. Acestea au permis caracterizarea genotipurilor şi populaţiilor <strong>de</strong> arbori şi<br />
o estimare rapidă şi precisă a gradului <strong>de</strong> variabilitate intra şi interpopulaţională. În paralel, în<br />
unele ţări precum Franţa, a luat amploare multiplicarea vegetativă în masă prin utilizarea unor<br />
meto<strong>de</strong> mo<strong>de</strong>rne specifice culturilor in vitro, respectiv micropropagarea.<br />
După 1980, <strong>de</strong>scoperirile <strong>de</strong> mare performanţă în domeniul biologiei moleculare,<br />
specifice analizelor <strong>de</strong> ADN (RFLP, RAPD, AFLP, marcheri QTL microsateliţi) şi ale<br />
ingineriei genetice (hibridare somatică şi transfer <strong>de</strong> gene), au stat la baza apariţiei<br />
3
iotehnologiilor mo<strong>de</strong>rne cu mare impact şi în cercetările <strong>de</strong> ameliorare genetică arborilor.<br />
Utilizarea acestor tehnici <strong>de</strong> mare performanţă şi-au găsit o tot mai largă aplicabilitate şi, în<br />
prezent, contribuie din plin la elucidarea unor importante aspecte privind refugiile şi migrările<br />
postglaciare, structura genetică a populaţiilor <strong>de</strong> arbori şi gradul acestora <strong>de</strong> heterozigoţie.<br />
În ţara noastră, primele preocupări sistematice în domeniul ameliorării genetice a<br />
arborilor sunt relativ recente şi cercetători silvici ca Zaharia Przemeţki, Anton Rădulescu,<br />
Petre Grunau, Marian Petcuţ, Marin Rădulescu, Sergiu Paşcovici au adus primele contribuţii<br />
concrete în metodologia <strong>de</strong> ameliorare forestieră bazată pe selecţie. Pe această linie, la<br />
iniţiativa lui Zaharia Przemeţki se promovează studiile <strong>de</strong> provenienţe şi alegerea ecotipurilor<br />
în culturile forestiere, prin aceasta reducându-se semnificativ ciclurile <strong>de</strong> producţie (Stănescu,<br />
1983).<br />
Odată cu înfiinţarea I.C.A.S. Bucureşti, în anul 1948, s-au organizat şi întreprins<br />
primele lucrări sistematizate <strong>de</strong> selecţie, hibridare şi instalare <strong>de</strong> culturi comparative <strong>de</strong><br />
provenienţe.<br />
Între anii 1950-1960 s-au pus la punct şi aplicat primele experimente privind<br />
stimularea fructificaţiei la cvercinee, elaborându-se totodată primele instrucţiuni şi îndrumări<br />
<strong>de</strong> selecţie a arborilor şi arboretelor în ve<strong>de</strong>rea stabilirii rezervaţiilor <strong>de</strong> seminţe <strong>de</strong> stejar.<br />
În <strong>de</strong>ceniul următor, la iniţiativa şi pe baza cercetărilor efectuate <strong>de</strong> către colectivul<br />
coordonat <strong>de</strong> V. Enescu, s-a <strong>de</strong>rulat o acţiune extrem <strong>de</strong> importantă, respectiv s-a introdus<br />
primul sistem specific <strong>de</strong> cartare seminologică pe baza căruia s-au i<strong>de</strong>ntificat şi <strong>de</strong>limitat cele<br />
mai reprezentative arborete surse <strong>de</strong> seminţe <strong>de</strong> la noi din ţară. Astfel, între anii 1962 – 1965,<br />
s-au i<strong>de</strong>ntificat peste 5000 <strong>de</strong> arborete semincere, totalizând o suprafaţă <strong>de</strong> peste 120 000 ha,<br />
din care peste 2/3 specii <strong>de</strong> răşinoase. Toate aceste formaţiuni forestiere au fost <strong>de</strong>scrise şi<br />
clasificate în funcţie <strong>de</strong> valoarea lor seminologică şi s-au stabilit totodată măsurile specifice <strong>de</strong><br />
îngrijire şi transformare a celor mai valoroase arborete în rezervaţii <strong>de</strong> seminţe.<br />
După 1970 s-a intensificat ritmul selecţiilor şi hibridărilor între cei mai valoroşi arbori<br />
în cadrul ameliorării unor specii, astfel încât s-a extins <strong>de</strong>stul <strong>de</strong> mult aria plantajelor <strong>de</strong><br />
seminţe (peste 200 ha), majoritatea suprafeţei fiind ocupată cu specii <strong>de</strong> răşinoase (larice, pin,<br />
duglas etc.). Înfiinţarea primelor colecţii <strong>de</strong> clone a dat un impuls şi activităţii <strong>de</strong> conservare a<br />
resurselor genetice forestiere concretizate prin genotipuri <strong>de</strong> mare valoare la unele dintre cele<br />
mai importante specii <strong>de</strong> arbori. În paralel, s-au intensificat cercetările şi observaţiile în<br />
domeniul sistematicii şi variabilităţii la mai multe specii forestiere importante (pin, larice,<br />
stejar, molid) sau <strong>de</strong> stabilire a cariotipului la molid, pin etc.<br />
În cadrul activităţii <strong>de</strong> ameliorare a unor specii forestiere se pot aminti câteva realizări<br />
<strong>de</strong>osebite în ceea ce priveşte utilizarea unor clone <strong>de</strong> plop <strong>de</strong> mare productivitate, începând cu<br />
anul 1976, precum şi obţinerea unor clone selecţionate <strong>de</strong> salcie şi răchită, ambele categorii<br />
manifestând creşteri semnificative pe unitate <strong>de</strong> timp şi suprafaţă.<br />
II. OBIECTIVELE AMELIORĂRII ARBORILOR<br />
În esenţă, prin ameliorarea forestieră se urmăreşte obţinerea unor exemplare <strong>de</strong> arbori<br />
mult mai performante ca productivitate şi calităţi tehnologice, mai bine adaptate la mediu în<br />
sensul creşterii rezistenţei la acţiunile nocive ale factorilor biotici (boli, dăunători) sau abiotici<br />
(inclusiv acci<strong>de</strong>nte climatice), în scopul satisfacerii unor cerinţe economice mereu crescân<strong>de</strong>.<br />
În ultima perioadă sunt avute în ve<strong>de</strong>re şi cerinţe ecologice – reconstrucţia ecologică a zonelor<br />
distruse sau calamitate, împădurirea unor zone ari<strong>de</strong>, soluri sărăturoase sau ameninţate cu<br />
<strong>de</strong>şertificarea.<br />
4
Paleta obiectivelor cantitative şi calitative urmărite în activitatea <strong>de</strong> ameliorare a<br />
arborilor este extrem <strong>de</strong> diversă, ţinând cont <strong>de</strong> complexitatea acestor organisme vegetale (în<br />
special complexitatea structurii genetice), <strong>de</strong> ciclurile lor <strong>de</strong> viaţă lungi şi foarte lungi,<br />
maturitate târzie şi fructificaţia extrem <strong>de</strong> abun<strong>de</strong>ntă. De aici se pot <strong>de</strong>fini câteva trăsături<br />
genetice specifice care <strong>de</strong>osebesc fundamental arborii <strong>de</strong> restul speciilor vegetale.<br />
2.1. Trăsături genetice specifice arborilor<br />
1. Arborii sunt posesorii unei uriaşe rezerve <strong>de</strong> variabilitate genetică, în sensul că în<br />
structura lor genotipică predomină, într-o proporţie covârşitoare, heterozigoţia pentru multe<br />
caractere. Această trăsătură a fost pusă în evi<strong>de</strong>nţă prin efectuarea mai multor teste şi<br />
investigaţii şi prin utilizarea unor tehnici <strong>de</strong> vârf ca marcheri genetici, biochimici, inclusiv<br />
“amprentele genetice”. Marea diversitate genetică inter şi intrapopulaţională a arborilor se<br />
datorează faptului că aceste specii au evoluat, <strong>de</strong>-a lungul timpului, în cele mai diverse nişe<br />
ecologice şi, pe <strong>de</strong> altă parte, panmixia atinge în arboretele naturale cotele cele mai ridicate<br />
datorită alogamiei şi capacităţii enorme <strong>de</strong> înflorire şi fructificare.<br />
2. O trăsătură extrem <strong>de</strong> importantă şi cu largi implicaţii în procesul <strong>de</strong> ameliorare<br />
forestieră o reprezintă marea frecvenţă a sistemelor poligenice şi polialelice, arborii<br />
caracterizându-se printr-un număr mare <strong>de</strong> caractere <strong>de</strong> ordin cantitativ (bioacumulări)<br />
rezultate din multiple şi complexe interacţiuni genice alelice şi nealelice. Această<br />
caracteristică prezintă o mare importanţă speciilor forestiere şi în plan ecologic, conferindu-le<br />
o mai mare plasticitate şi capacitate sporită <strong>de</strong> adaptabilitate.<br />
3. Spre <strong>de</strong>osebire <strong>de</strong> alte specii <strong>de</strong> plante (cele cultivate sau chiar din flora ierboasă<br />
spontană), arborii au un echipament genetic mult mai stabil, format dintr-un număr mai mare<br />
<strong>de</strong> cromozomi şi, în general, <strong>de</strong> mai mici dimensiuni, aceasta reprezentând o consecinţă a<br />
vechimii acestor specii (mai ales gimnospermele) şi evoluţiei lor în<strong>de</strong>lungate în nişe ecologice<br />
foarte variate.<br />
4. În ciuda structurii lor genetice complexe, a ciclurilor lungi <strong>de</strong> viaţă şi a maturităţii<br />
târzii, arborii manifestă o accentuată susceptibilitate la diferiţi factori <strong>de</strong> mediu. De aceea, în<br />
cadrul diferitelor etape ale procesului <strong>de</strong> ameliorare forestieră bazate pe selecţie şi hibridare,<br />
problema interacţiunii dintre genotipul unui arbore şi mediu să prezinte o foarte mare<br />
importanţă pentru amelioratori în sensul utilizării eficiente a unor meto<strong>de</strong> <strong>de</strong> testare şi<br />
ameliorare a diferitelor caractere.<br />
5. Pronunţatul caracter <strong>de</strong> sociabilitate a arborilor este <strong>de</strong>monstrat <strong>de</strong> însăşi modul lor<br />
<strong>de</strong> existenţă, aceştia edificând, în majoritatea cazurilor, populaţii extinse, comunităţi largi, în<br />
care selecţia naturală a acţionat sistematic în condiţiile specifice mediului <strong>de</strong> viaţă. În<br />
populaţiile alogame <strong>de</strong> arbori s-a creat o constelaţie bogată şi specifică <strong>de</strong> gene, supuse unui<br />
flux panmictic intensiv, acest fenomen datorându-se existenţei unor suprafeţe <strong>de</strong> schimb <strong>de</strong><br />
gene foarte mari (cantităţi uriaşe <strong>de</strong> polen, inflorescenţe la partea superioară a coroanei, etc.).<br />
De aceea, aceste populaţii naturale constituie a<strong>de</strong>vărate centre <strong>de</strong> germoplasmă utilă pentru<br />
activitatea <strong>de</strong> ameliorare dar şi cea <strong>de</strong> conservare a unui fond genetic extrem <strong>de</strong> valoros prin<br />
varietate şi o mare capacitate <strong>de</strong> recombinare.<br />
6. Tot la arbori, mai ales în interiorul populaţiilor mari, homeostazia genetică se<br />
manifestă cu <strong>de</strong>osebită intensitate, fapt explicabil prin prezenţa masivă a heterozigoţilor care<br />
menţin heterogenitatea populaţiilor respective. Acest fapt face posibilă menţinerea echilibrului<br />
şi fluxului constant <strong>de</strong> gene chiar şi în interiorul unor colectivităţi <strong>de</strong> arbori relativ restrânse şi<br />
izolate (ex. cele <strong>de</strong> fag din nordul Dobrogei). Mecanismele stabilităţii genetice, ale rezistenţei<br />
5
la schimbările structurale profun<strong>de</strong>, sunt, în acest caz, cu mult mai puternice <strong>de</strong>cât efectele<br />
consangvinizării sau <strong>de</strong>rivei genetice care, în cazul altor specii, s-ar manifesta mult mai<br />
pregnant.<br />
Izolarea reproductivă poate cauza totuşi întreruperi din arealul unei specii şi duce la<br />
apariţia unor diferenţieri genetice ca urmare a reducerii fluxului panmictic şi a influenţelor<br />
mediogene cu puternice efecte selective. Acest fenomen stă la baza apariţiei unor populaţii<br />
locale, ecotipuri sau rase geografice, dar, chiar şi în aceste condiţii, se păstrează constelaţia <strong>de</strong><br />
bază a genelor, fără modificări bruşte ale structurii genofondului şi, în consecinţă, aceste<br />
formaţiuni restrânse rezistă <strong>de</strong>stul <strong>de</strong> bine la puternice şi bruşte variaţii <strong>de</strong> mediu.<br />
2.2. Obiective cantitative<br />
În cadrul acestei categorii sunt incluse toate caracteristicile legate <strong>de</strong> creşteri şi<br />
bioacumulări, respectiv producţia <strong>de</strong> masă lemnoasă, capacitate <strong>de</strong> fructificare şi producere <strong>de</strong><br />
seminţe. Aceste trăsături sunt supuse controlului unui număr mare <strong>de</strong> gene (gene minore),<br />
precum şi interacţiunilor între genele alele şi nealele. În acest caz, influenţa factorilor <strong>de</strong><br />
mediu este mare, iar eritabilitatea (în ce măsură se transmite un caracter <strong>de</strong> la părinţi la<br />
urmaşi) este redusă.<br />
Obiectivul prioritar urmărit în ameliorarea caracterelor cantitative la arbori îl reprezintă<br />
producţia <strong>de</strong> masă lemnoasă, respectiv producţia totală în volum pe unitate <strong>de</strong> suprafaţă şi<br />
timp sau maximul creşterii medii anuale exprimată în m 3 / ha / an. Productivitatea totală a unei<br />
populaţii este aproape în exclusivitate <strong>de</strong>terminată <strong>de</strong> condiţiile <strong>de</strong> mediu specifice fiecărei<br />
staţiuni pe <strong>de</strong>-o parte, dar şi <strong>de</strong> materialul genetic utilizat, pe <strong>de</strong> altă parte. Tratamentele<br />
aplicate, în special cele privind gradul <strong>de</strong> intensivitate a răriturilor, nu au un efect direct<br />
semnificativ asupra producţiei totale. Condiţiile <strong>de</strong> mediu reprezintă un factor fix şi, <strong>de</strong> cele<br />
mai multe ori, <strong>de</strong>favorabil ameliorării în populaţiile naturale. În cadrul plantaţiilor, dimpotrivă,<br />
silvicultorii pot alege mult mai uşor şi cu costuri mult reduse cel mai potrivit material biologic<br />
pentru viitoarele generaţii şi pot prognoza mult mai uşor evoluţia regenerării naturale a<br />
materialului plantat.<br />
În ceea ce priveşte producţia <strong>de</strong> biomasă, speciile forestiere se caracterizează printr-o<br />
eritabilitate relativ redusă a caracterelor <strong>de</strong> creştere care sunt controlate <strong>de</strong> un număr foarte<br />
mare <strong>de</strong> gene, fiind implicate, <strong>de</strong> asemenea, multiple şi complexe interacţiuni alelice şi<br />
nealelice. De aceea, pe linia ameliorării producţiei totale <strong>de</strong> biomasă, selecţia în favoarea<br />
exemplarelor cu cele mai mari creşteri dimensionale (înălţime dominantă) poate să nu conducă<br />
întot<strong>de</strong>auna la rezultatele scontate şi, în consecinţă, geneticienii amelioratori ar trebui să o<br />
aplice cu precă<strong>de</strong>re în perioada <strong>de</strong> juvenilitate a arborilor selectaţi. În cazul unor specii, cum ar<br />
fi <strong>de</strong> exemplu la molid, în cadrul culturilor comparative, diferenţele dintre provenienţele cele<br />
mai bune fenotipice şi cele mai slabe au înregistrat valori spectaculoase în ceea ce priveşte<br />
producţia totală <strong>de</strong> biomasă, acestea atingând pragul <strong>de</strong> aproape 300%. Totuşi, cea mai<br />
recomandabilă măsură ar fi promovarea unor genotipuri polivalente, cu caracteristici calitative<br />
remarcabile, cu largă adaptabilitate ecologică, rezistente la maladii şi la condiţii climatice<br />
neprielnice (Stănescu, 1984).<br />
Este cunoscut faptul că producţia totală <strong>de</strong> materie uscată este mai mare <strong>de</strong>cât<br />
producţia economică şi nu toată cantitatea <strong>de</strong> lemn ce se poate recolta se poate utiliza<br />
economic. De aceea, în relaţia dintre producţia biologică (Ybiol) şi cea economică (Yec) este<br />
introdus indicele <strong>de</strong> recoltă net (IRnet) care exprimă procentul <strong>de</strong> lemn, în greutate şi volum,<br />
6
ecoltat din pădure şi utilizat. Deci, în anumite condiţii <strong>de</strong> mediu, dinamica relaţiilor dintre<br />
cele două producţii este:<br />
Yec = Ybiol x IR<br />
Un factor favorizant privind reuşita ameliorării producţiei <strong>de</strong> biomasă ar fi existenţa<br />
unor variaţii genetice la cel puţin unul din factorii <strong>de</strong> care aceasta <strong>de</strong>pin<strong>de</strong>. Pe <strong>de</strong> altă parte,<br />
indicele <strong>de</strong> recoltă net variază cu specia, provenienţa şi chiar la biotipuri diferite din cadrul<br />
aceleaşi populaţii. Nu în ultimul rând, producţia biologică mai <strong>de</strong>pin<strong>de</strong> <strong>de</strong> o serie <strong>de</strong> caractere<br />
fixate ereditar dar şi <strong>de</strong> influenţa, uneori însemnată, a mediului în realizarea lor.<br />
Cele mai importante componente biologice ale producţiei economice sunt înălţimea<br />
valorificabilă, suprafaţa <strong>de</strong> bază fără coajă, factorul <strong>de</strong> formă, factorul calităţii tulpinii, factorul<br />
calităţii lemnului şi <strong>de</strong>nsitatea arboretului.<br />
2.3. Obiective calitative<br />
Modificarea zestrei ereditare a arborilor ar crea largi posibilităţi şi în ceea ce priveşte<br />
ameliorarea a numeroase şi extrem <strong>de</strong> importante caractere calitative, caractere supuse<br />
controlului unui număr restrâns <strong>de</strong> gene (uneori fiind implicată chiar o singură genă), mult mai<br />
puţin sau chiar <strong>de</strong>loc influenţate <strong>de</strong> condiţiile <strong>de</strong> mediu.<br />
În general, se pot <strong>de</strong>limita două mari categorii <strong>de</strong> trăsături calitative, respectiv<br />
caractere extrinseci (exterioare) cum ar fi forma trunchiului, a fusului sau forma ramurilor şi<br />
caractere intrinseci (interioare) ca cele legate <strong>de</strong> calitatea lemnului (fig.1).<br />
2.3.1. Obiective calitative extrinseci<br />
A. Rectitudinea tulpinii<br />
O bună rectitudine (dacă ar posibil până la mugurele terminal) creşte proporţia <strong>de</strong> lemn<br />
utilizabil prin raportul la volumul <strong>de</strong> lemn brut total, pe când <strong>de</strong>fectele <strong>de</strong> formă la nivelul<br />
tulpinii reduc în bună măsură calitatea lemnului. Cilindricitatea şi rectitudinea tulpinii<br />
reprezintă principalii factori ai indicelui <strong>de</strong> zvelteţe care se exprimă prin raportul dintre<br />
diametrul şi lungimea fusului. Tot legat <strong>de</strong> calitatea tulpinii, se preferă formele fără înfurciri şi<br />
dacă totuşi acestea apar în mod repetat, se pare că ar fi un indiciu al predispoziţiei individuale.<br />
De asemenea, este dorită absenţa unor <strong>de</strong>fecte vizibile ca fibre torse, caneluri, gelivuri, etc.<br />
B. Calitatea ramurilor<br />
În procesul <strong>de</strong> ameliorare forestieră se urmăreşte obţinerea <strong>de</strong> exemplare <strong>de</strong> arbori cu<br />
ramuri cât mai subţiri (noduri mai puţin profun<strong>de</strong>) şi cu inserţia cât mai apropiată <strong>de</strong> unghi<br />
drept şi fără înfăşurare pe tulpină.<br />
Lungimea ramurilor se corelează cu lungimea coroanei şi a tulpinii. Arborii cu ramuri<br />
mai scurte şi cu o coroană îngustă rezistă mult mai bine la rupturile provocate <strong>de</strong> că<strong>de</strong>ri<br />
masive <strong>de</strong> zăpadă moale. De asemenea, în urma elagajului, rănile sunt mai mici şi superficiale<br />
iar procesul <strong>de</strong> cicatrizare este mult mai rapid.<br />
7
Figura 1. Arbori plus într-o populaţie seminceră <strong>de</strong> molid (după Nanson, 2005)<br />
2.3.2. Obiective calitative intrinseci<br />
A. Însuşirile lemnului<br />
Preocupările privind calitatea lemnului au trezit un tot mai accentuat interes al<br />
specialiştilor amelioratori şi prin aceea că îmbunătăţirea însuşirile tehnologice a căpătat o<br />
semnificaţie practică tot mai profundă.<br />
Densitatea lemnului este corelată cu randamentul în pastă, calitatea pastei şi a hârtiei,<br />
cu lungimea şi diametrul fibrelor, cu grosimea pereţilor celulari şi procentul <strong>de</strong> celuloză. Un<br />
grad redus <strong>de</strong> albire sau un conţinut mare <strong>de</strong> compuşi chimici în lemn poate reduce<br />
randamentul <strong>de</strong> producere a hârtiei, precum şi calitatea acesteia.<br />
La unele specii importante economic (pin), variabilitatea intraspecifică crescută a<br />
însuşirilor lemnului, în raport cu originea geografică a provenienţelor, prezintă o importanţă<br />
<strong>de</strong>osebită pentru ameliorare.<br />
B. Rezistenţă şi adaptare<br />
Este vorba, în principal, <strong>de</strong>spre rezistenţa şi adaptabilitatea la unele categorii <strong>de</strong> agenţi:<br />
a) climatici:<br />
- ger timpuriu autumnal, profund hibernal şi târziu <strong>de</strong> primăvară<br />
- zăpadă moale<br />
- vânt<br />
- uscăciune;<br />
b) biologici:<br />
- boli (micoze, bacterioze, viroze)<br />
- atacuri <strong>de</strong> insecte;<br />
8
c) antropici:<br />
- poluare atmosferică (CO2, SO2, NOX, O3, F, HF)<br />
- animale domestice, vânat.<br />
Creşterea rezistenţei biologice a speciilor forestiere la dăunătorii biotici şi abiotici<br />
reprezintă un obiectiv cu mare valoare practică, iar eritabilitatea caracterelor legate <strong>de</strong><br />
rezistenţă este foarte mare.<br />
După Zobel (1995), majoritatea caracterelor intrinseci ale lemnului <strong>de</strong>pind în mare<br />
măsură <strong>de</strong> trăsăturile extrinseci. În consecinţă, canalizarea eforturilor în direcţia ameliorării<br />
celor din urmă prezintă urmări favorabile şi importante şi asupra caracterelor intrinseci.<br />
III. AMELIORAREA ARBORILOR PRIN METODE CLASICE<br />
În cadrul populaţiilor naturale, cât şi în unele populaţii artificiale sau plantaţii,<br />
ameliorarea diferitelor specii <strong>de</strong> arbori se poate face fără a se modifica rapid (“forţat”)<br />
structura genotipică a indivizilor, ci treptat, prin selecţie sau hibridare a genotipurilor<br />
existente. Aceste meto<strong>de</strong> se încadrează în categoria meto<strong>de</strong>lor clasice (convenţionale) <strong>de</strong><br />
ameliorare genetică a arborilor şi se aplică în strategii privind obţinerea unor forme cu<br />
productivitate superioară (ex. selecţia) sau a unor exemplare mai rezistente la atacuri masive<br />
<strong>de</strong> boli sau insecte (ex. hibridarea). În cazul existenţei unei variabilităţi accentuate în cadrul<br />
unei populaţii <strong>de</strong> arbori, selecţia poate avea efecte spectaculoase pentru caracterele cantitative<br />
specifice bioacumulărilor.<br />
În cazul obţinerii unor rezultate rapi<strong>de</strong> în activitatea <strong>de</strong> ameliorare a arborilor, rezultate<br />
ce <strong>de</strong>pind <strong>de</strong> aplicarea unor tehnici energice dar şi <strong>de</strong> mare fineţe asupra structurii intime a<br />
materialului genetic, sunt utilizate meto<strong>de</strong>le mo<strong>de</strong>rne (neconvenţionale), pornind cu<br />
mutageneza şi terminând cu tehnicile <strong>de</strong> mare precizie şi randament specifice ingineriei<br />
genetice (fuziunea <strong>de</strong> protoplaşti, seminţe artificiale, culturi in vitro, tehnici <strong>de</strong> electroforeză -<br />
cromatografie şi până la marcheri genetici moleculari ca PCR, RFLP şi amprente geneticesecvenţe<br />
<strong>de</strong> ADN).<br />
Alegerea şi aplicarea diferitelor meto<strong>de</strong> în procesul <strong>de</strong> ameliorare a diferitelor specii <strong>de</strong><br />
arbori <strong>de</strong>pind <strong>de</strong> obiectele urmărite în cadrul ameliorării, <strong>de</strong> strategiile adoptate, <strong>de</strong> specificul<br />
eco-biologic al speciei şi, nu în ultimul rând, <strong>de</strong> posibilităţile concrete avute la dispoziţie<br />
(dotare şi personal calificat <strong>de</strong> specialitate). Deşi aceste meto<strong>de</strong> se pot aplica <strong>de</strong> sine stătător<br />
(mai ales selecţia), programele tot mai complexe <strong>de</strong> ameliorare forestieră reclamă utilizarea<br />
integrată a tehnicilor şi operaţiilor specifice, în funcţie <strong>de</strong> perspectiva evoluţiei unei anumite<br />
populaţii dar şi <strong>de</strong> cerinţele <strong>de</strong> moment ce apar în anumite faze ale programului. Astfel,<br />
selecţia se poate aplica uşor în diferite subetape pe parcursul <strong>de</strong>rulării unui program <strong>de</strong><br />
ameliorare forestieră, prin faptul că <strong>de</strong>ţine largi posibilităţi <strong>de</strong> acţionare. Pe <strong>de</strong> altă parte,<br />
mutageneza, culturile in vitro şi, mai ales, micropropagarea pot scurta semnificativ perioa<strong>de</strong><br />
foarte lungi ale procesului <strong>de</strong> ameliorare, fapt cu implicaţii practice <strong>de</strong>osebite, ţinând cont <strong>de</strong><br />
longevitatea mare şi foarte mare a speciilor <strong>de</strong> arbori.<br />
3.1 Selecţia<br />
În sens strict genetic, selecţia reprezintă o regrupare într-un număr redus <strong>de</strong> exemplare<br />
<strong>de</strong> arbori, a unor gene sau combinaţii valoroase <strong>de</strong> gene cu efect favorabil pentru obiectivul <strong>de</strong><br />
ameliorare urmărit (Lucău 1998). Din păcate, în cadrul arboretelor naturale sunt foarte mici<br />
şanse ca să existe astfel <strong>de</strong> exemplare <strong>de</strong> arbori datorită faptului că acţiunea selecţiei naturale<br />
9
se exercită cu intensităţi variabile asupra diferitelor caractere şi, în plus, majoritatea<br />
caracterelor (mai ales cele cantitative, legate <strong>de</strong> bioproductivitate) sunt supuse unui control<br />
genetic extrem <strong>de</strong> complex având un pronunţat <strong>de</strong>terminism poligenic. Genele implicate în<br />
manifestarea fenotipică a caracterelor menţionate au o largă răspândire în cadrul unei populaţii<br />
datorită unei ample panmixii, iar, pe <strong>de</strong> altă parte, aceste sisteme poligenice sunt extrem <strong>de</strong><br />
dificil <strong>de</strong> i<strong>de</strong>ntificat astfel încât doar exemplarele purtătoare ale acestor combinaţii să poate fi<br />
i<strong>de</strong>ntificate şi analizate.<br />
Prin <strong>de</strong>zvoltarea tehnicilor specifice geneticii cantitative şi o interpretare a acţiunii<br />
genelor implicate prin extrapolare la caracterele fenotipice, ar fi, în prezent, posibilă o<br />
selectare a unor exemplare <strong>de</strong> arbori posesori <strong>de</strong> combinaţii <strong>de</strong>osebit <strong>de</strong> utile în cadrul<br />
ameliorării şi efectuarea, în continuare, <strong>de</strong> hibridări între indivizii selectaţi în scopul realizării<br />
unui cumul <strong>de</strong> gene favorabile la un număr mai mic <strong>de</strong> arbori.<br />
Selecţia fenotipică ar consta în alegerea dintr-o populaţie a unor arbori bine dotaţi după<br />
simpla observare a manifestării unor caractere exterioare.<br />
Selecţia genotipică constă în selectarea unor exemplare valoroase scopului urmărit în<br />
ameliorare numai în urma efectuării unui amplu studiu privind valoarea ereditară a unor<br />
caractere, studiu ce ar avea la bază analize şi testări comparative.<br />
Înainte <strong>de</strong> a prezenta selecţia ca metodă clasică <strong>de</strong> ameliorare forestieră, vom<br />
menţiona câteva dintre cele mai importante principii ce stau la baza iniţierii şi <strong>de</strong>rulării<br />
oricărui program <strong>de</strong> ameliorare a arborilor bazat pe această importantă metodă.<br />
3.1.1. Principii fundamentale ale ameliorării prin selecţie<br />
1. Cele mai sigure garanţii privind eficacitatea unui program <strong>de</strong> ameliorare forestieră<br />
bazat pe selecţie sunt oferite <strong>de</strong> alegerea şi utilizarea celor mai bune provenienţe. Prin<br />
termenul <strong>de</strong> provenienţă se înţelege locul în care se găseşte o populaţie artificială (furnizor <strong>de</strong><br />
material reproducător), având ca origine locul un<strong>de</strong> se găseşte populaţia naturală, sinonimă, în<br />
acest caz, cu un ecotip (Nanson, 2005). De exemplu, duglasul ca provenienţă Darrington<br />
(statul Whashington ,USA) furnizează seminţe din populaţia autohtonă din această regiune,<br />
având rezultate excelente la acţiuni <strong>de</strong> reîmpădurire aproape peste tot: se poate afirma că<br />
Darrington reprezintă o bună provenienţă.<br />
2. În ciuda longevităţii mari a arborilor comparativ cu alte specii vegetale, selecţia şi<br />
efectele ei, în limita posibilităţilor, trebuie urmărită pe parcursul mai multor generaţii.<br />
Culturile comparative <strong>de</strong> provenienţe, în acest caz, pot avea un rol extrem <strong>de</strong> important şi<br />
<strong>de</strong>terminant în ceea ce priveşte <strong>de</strong>pistarea mai rapidă a efectelor selecţiei. Pe <strong>de</strong> altă parte,<br />
utilizarea micropropagării la culturile in vitro poate scurta semnificativ, la unele specii <strong>de</strong><br />
arbori, perioa<strong>de</strong>le lungi <strong>de</strong> timp ce se scurg între cicluri succesive <strong>de</strong> selecţie.<br />
3. Numărul <strong>de</strong> caractere urmărite în cadrul unui ciclu <strong>de</strong> ameliorare prin selecţie este<br />
<strong>de</strong> preferat să se limiteze la 2, cel mult 3, situaţie în care câştigul genetic este superior atât în<br />
cazul caracterelor cantitative, cât mai ales în cazul celor calitative un<strong>de</strong> eritabilitatea (proporţia<br />
în care un caracter este transmis la <strong>de</strong>scen<strong>de</strong>nţă) este maximă.<br />
4. Selecţia artificială nu poate să fie dirijată pe traiectul selecţiei naturale, întrucât cea<br />
din urmă cu greu poate fi <strong>de</strong>păşită privitor la unele caractere şi adaptări formate într-un lung<br />
proces grevat pe însăşi evoluţia unei populaţii în cadrul unei anumite staţiuni. De aceea, în<br />
cadrul iniţierii şi <strong>de</strong>rulării unui proces <strong>de</strong> ameliorare forestieră bazat pe selecţie trebuie ţinut<br />
cont <strong>de</strong> specificul fiecărei populaţii locale şi <strong>de</strong> condiţiile staţionale ce au stat la baza evoluţiei<br />
acesteia.<br />
10
5. Întot<strong>de</strong>auna, <strong>de</strong>mararea oricărui program <strong>de</strong> ameliorare forestieră prin selecţie se va<br />
face în cadrul unor populaţii mari şi foarte mari <strong>de</strong> arbori, acest fapt certificând existenţa unei<br />
foarte largi baze genetice printr-un grad mare <strong>de</strong> heterozigoţie. În acest mod este evitată<br />
apariţia efectelor nedorite ale consangvinizării, fenomen coroborat cu diminuarea<br />
semnificativă a bazei genetice iniţiale.<br />
6. În cele mai multe cazuri, rezultatele cele mai rapi<strong>de</strong> ale acţiunii selecţiei sunt<br />
remarcate în cadrul regenerărilor artificiale în comparaţie cu populaţiile naturale <strong>de</strong> arbori,<br />
<strong>de</strong>oarece, la acestea din urmă, nu este posibilă şi o testare a <strong>de</strong>scen<strong>de</strong>nţelor, aceasta<br />
reprezentând o condiţie obligatorie în practica ameliorării forestiere.<br />
7. În general, înainte <strong>de</strong> iniţierea unui program <strong>de</strong> ameliorare forestieră se recomandă<br />
efectuarea unei inventarieri a populaţiilor existente şi a unor provenienţe remarcabile,<br />
precum şi o estimare a gradului <strong>de</strong> variabilitate intraspecifică generală existent atât pentru<br />
speciile autohtone, cât şi pentru cele exotice din cultură (Stănescu, 1983).<br />
3.1.2. Formele selecţiei artificiale<br />
Marea diversitate a formelor selecţiei a făcut necesară o diferenţiere a acestei meto<strong>de</strong><br />
pe mai multe tipuri <strong>de</strong> criterii.<br />
Astfel, în funcţie <strong>de</strong> valoarea relativă a exemplarelor, care constituie obiectul direct al<br />
activităţii în munca <strong>de</strong> ameliorare a diferitelor specii <strong>de</strong> arbori, se disting:<br />
- selecţia pozitivă, în situaţia în care sunt selectaţi numai arborii <strong>de</strong> calitate (<strong>de</strong> regulă<br />
numai arbori plus cu creşteri excepţionale şi calităţi <strong>de</strong>osebite), în timp ce restul <strong>de</strong> arbori sunt<br />
în<strong>de</strong>părtaţi total sau parţial, în funcţie <strong>de</strong> priorităţi, acest proce<strong>de</strong>u fiind caracteristic răriturilor<br />
selective;<br />
- selecţia negativă, ce se practică în arboretele surse <strong>de</strong> seminţe din care se extrag arborii<br />
slab dotaţi, <strong>de</strong>fectuoşi şi al căror fond slab <strong>de</strong> gene nu ar trebui să participe la perpetuarea<br />
speciei, conservându-se arborii valoroşi din punct <strong>de</strong> ve<strong>de</strong>re biologic şi economic. În final,<br />
selecţia negativă are efecte pozitive şi este practicată la lucrările <strong>de</strong> îngrijire <strong>de</strong> igienizare şi<br />
stimulare a regenerării naturale.<br />
După natura caracterelor urmărite în ameliorare, există selecţia fenotipică şi selecţia<br />
genotipică, <strong>de</strong>spre care s-au făcut precizările potrivite în subcapitolul anterior.<br />
În funcţie <strong>de</strong> gradul <strong>de</strong> intensivitate al lucrărilor, putem avea:<br />
- selecţie în masă practicată mai ales în cadrul executării unor lucrări <strong>de</strong> îngrijire în<br />
cadrul arboretelor surse <strong>de</strong> seminţe. În acest caz se trece la alegerea unui număr relativ mare<br />
<strong>de</strong> arbori valoroşi <strong>de</strong> la care se recoltează seminţe amestecate, rezultate în urma unui proces <strong>de</strong><br />
fecundare liberă, iar evoluţia <strong>de</strong>scen<strong>de</strong>nţei nu este urmărită individual.<br />
- selecţia individuală se execută în cadrul familiilor un<strong>de</strong> arborii se înmulţesc sexuat<br />
(din sămânţă) sau în sistem clonal (multiplicare vegetativă). În cazul aplicării acestui tip <strong>de</strong><br />
selecţie, exemplarele valoroase <strong>de</strong> arbori sunt urmărite individual şi în <strong>de</strong>scen<strong>de</strong>nţă, evoluţia<br />
fiecărui individ interesând amelioratorii prin prisma unor hibridări şi selecţii viitoare.<br />
După efectele avute asupra structurii genetice a populaţiilor se disting trei tipuri <strong>de</strong><br />
selecţie:<br />
- selecţia stabilizatoare prin a cărei acţiune sunt eliminate formele <strong>de</strong> la periferia unei<br />
populaţii, care sunt mai puţin adaptate, dar şi exemplarele cu valoare scăzută <strong>de</strong> reproducere şi<br />
supravieţuire. În acest mod sunt conservate şi promovate fenotipurile cu capacitate mare <strong>de</strong><br />
adaptare şi reproducere în cadrul populaţiei, acestea fiind cantonate,<strong>de</strong> regulă, în partea <strong>de</strong><br />
mijloc (fig.2.1). Când condiţiile <strong>de</strong> mediu sunt relativ constante, între acţiunea factorilor<br />
specifici măririi variabilităţii genetice (recombinarea, mutaţia, migraţia) şi acţiunea selecţiei<br />
11
naturale se ajunge la un echilibru, în structura genetică a populaţiei fluxul genelor şi a<br />
genotipurilor rămânând constant pe o anumită perioadă <strong>de</strong> timp (homeostazie genetică);<br />
- selecţia disruptivă reprezintă opusul selecţiei stabilizatoare, în sensul că acţiunea<br />
acesteia favorizează câteva fenotipuri (în funcţie <strong>de</strong> specificul acţiunii şi optimul fiecărui<br />
fenotip), restul fenotipurilor intermediare fiind <strong>de</strong>favorizate în mod discriminator (fig. 2.2). În<br />
acest mod răspunsul populaţiei pe ansamblu la acest tip <strong>de</strong> acţiune se va caracteriza, printre<br />
altele, prin apariţia unei pronunţate discontinuităţi în ceea ce priveşte variabilitatea. Astfel sunt<br />
evi<strong>de</strong>nte manifestările unui pronunţat polimorfism genetic, materializat prin apariţia a<br />
numeroase forme distincte în cadrul fiecărui optim şi, în final, o tendinţă clară <strong>de</strong> divergenţă şi<br />
izolare, respectiv apariţia unor subpopulaţii adaptate local. Efectele acestui tip <strong>de</strong> selecţie sunt<br />
foarte rar aplicate în practică şi numai în cazul unor caractere supuse unui puternic control<br />
genetic. Intervenţiile neraţionale, uneori iresponsabile, în viaţa pădurii pe <strong>de</strong> o parte, sau<br />
efectul catastrofal al unor calamităţi naturale, pe <strong>de</strong> altă parte, nu pot avea alt efect <strong>de</strong>cât<br />
distrugerea sau alterarea unor ecosisteme forestiere întregi şi o reducere dramatică a<br />
diversităţii genetice a populaţiilor şi a variabilităţii intraspecifice la arbori.<br />
- selecţia direcţională se caracterizează prin acţiune sa alternativă asupra unor forme<br />
aflate la periferia unei populaţii, prin care sunt promovate fie unele forme superioare sub<br />
aspectul unor caracteristici fenotipice (aşa numitele plusvariante), caz în care avem o selecţie<br />
direcţională progresivă (fig.2.4), cu efecte pozitive şi asupra fenotipurilor comune, sau asupra<br />
unor exemplare mai puţin valoroase (minusvariante), respectiv selecţie direcţională regresivă<br />
(fig.2.3). Evi<strong>de</strong>nt, în practica silvică interesează cel mai mult efectele selecţiei progresive prin<br />
faptul că se urmăreşte o înmulţire constantă a numărului <strong>de</strong> arbori <strong>de</strong> valoare, cu mult peste<br />
media populaţiei prin prisma dimensiunilor, volumului total, etc. În anumite situaţii (mult mai<br />
rar), este promovată în ameliorarea forestieră şi selecţia regresivă, mai ales când sunt urmărite<br />
unele minusvariante utile în anumite condiţii specifice zonei (ca <strong>de</strong> ex. arbori cu ramuri subţiri<br />
şi coroane înguste preferaţi celor cu lemn <strong>de</strong> calitate) (fig. 2).<br />
În funcţie <strong>de</strong> natura genotipurilor din populaţie, promovate sau eliminate prin selecţie,<br />
se diferenţiază: selecţie în favoarea sau împotriva homozigoţilor dominanţi (a genelor aditive),<br />
selecţie în favoarea sau împotriva heterozigoţilor, selecţie în favoarea sau împotriva<br />
homozigoţilor recesivi. Având în ve<strong>de</strong>re mărimea coeficienţilor <strong>de</strong> selecţie care se folosesc,<br />
adică intensitatea selecţiei, aceste tipuri <strong>de</strong> intervenţie pot fi parţiale sau totale (Stănescu, citat<br />
<strong>de</strong> Lucău,1998).<br />
3.1.3. Determinarea efectelor selecţiei<br />
Eficienţa unui program <strong>de</strong> ameliorare forestieră este concretizată prin gradul <strong>de</strong><br />
rentabilitate a meto<strong>de</strong>i (în cazul nostru este vorba <strong>de</strong> selecţie), legat <strong>de</strong> parametri specifici şi<br />
tehnologia utilizată, dar şi <strong>de</strong> natura speciei care face obiectul activităţii <strong>de</strong> ameliorare.<br />
12
Figura 2. Forme ale selecţiei după structura genetică a populaţiei (după Lucău 1998)<br />
Este evi<strong>de</strong>nt faptul că scopul oricărei iniţiative privind <strong>de</strong>rularea unui program <strong>de</strong><br />
ameliorare bazat pe selecţie îl constituie realizarea unui câştig <strong>de</strong> producţie ce se estimează<br />
prin calcularea câştigului genetic (ΔG), parametru exprimat prin relaţia:<br />
ΔG = ih 2 σF<br />
în care:<br />
i – reprezintă intensitatea selecţiei şi este dată <strong>de</strong> raportul n/N (n – nr. <strong>de</strong> arbori<br />
selecţionaţi şi N – nr. total <strong>de</strong> arbori); este factorul ce poate cel mai mult influenţat <strong>de</strong> către<br />
silvicultor;<br />
h 2 – reprezintă eritabilitatea unui caracter urmărit în ameliorare şi este un factor fix<br />
asupra căruia silvicultorul nu poate interveni în nici un fel;<br />
σF – este ecartul tip fenotipic sau rădăcina pătrată a varianţei fenotipice ce poate estima<br />
gradul <strong>de</strong> variabilitate al caracterului respectiv şi acesta poate varia <strong>de</strong> la o staţiune la alta sau<br />
<strong>de</strong> la un caracter la altul.<br />
Câştigul genetic poate fi calculat în valori absolute, respectiv în unităţi <strong>de</strong> măsură<br />
specifice caracterului consi<strong>de</strong>rat sau în valori relative, cu ajutorul raportului dintre termenii<br />
ecuaţiei <strong>de</strong> mai sus şi valoarea genotipică medie (G) (Stănescu, citat <strong>de</strong> Lucău,1998):<br />
ΔG ih 2 σF<br />
G G<br />
13
Procentul <strong>de</strong> arbori promovaţi din efectivul total al unei populaţii ne precizează<br />
dimensiunea reală a proporţionalităţii directe dintre câştigul genetic şi intensitatea selecţiei (i).<br />
Pe <strong>de</strong> altă parte, intensitatea selecţiei, oricât <strong>de</strong> mare ar fi la nivelul unei populaţii <strong>de</strong> arbori, nu<br />
poate genera un câştig genetic substanţial atunci când existentă o slabă eritabilitate (h 2 ) a<br />
caracterului urmărit în ameliorare. În sfârşit, câştigul genetic este influenţat şi <strong>de</strong> ecartul <strong>de</strong> tip<br />
fenotipic (σF), prin aceea că există o mult mai mare posibilitate <strong>de</strong> a <strong>de</strong>pista prin selecţie<br />
genotipuri valoroase prin prisma existenţei unei mari variabilităţi la un anumit caracter urmărit<br />
în procesul ameliorării.<br />
Întot<strong>de</strong>auna, în cadrul arboretelor surse <strong>de</strong> seminţe, chiar şi în condiţiile aplicării unui<br />
sistem intensiv <strong>de</strong> selecţie, câştigul genetic va fi extrem <strong>de</strong> mic, în primul rând datorită<br />
existenţei unui coeficient <strong>de</strong> eritabilitate redus pentru majoritatea caracterelor. În urma<br />
efectuării selecţiei în masă a indivizilor rezultaţi prin polenizare liberă, câştigul genetic este<br />
<strong>de</strong>tectabil şi creşte pe măsura aplicării unor rărituri ce favorizează arborii cei mai valoroşi. O<br />
cu totul altă situaţie se înregistrează în cadrul livezilor semincere <strong>de</strong> <strong>de</strong>scen<strong>de</strong>nţe materne în<br />
care, în urma selecţiei celor mai bune familii şi a celor mai valoroşi indivizi, câştigul genetic<br />
creşte semnificativ. Cele mai spectaculoase creşteri ale câştigului genetic se înregistrează în<br />
cadrul livezilor semincere <strong>de</strong> <strong>de</strong>scen<strong>de</strong>nţe biparentale, în care exemplarele plantate rezultă<br />
întot<strong>de</strong>auna din încrucişarea controlată a 2 genitori cunoscuţi (tab.1).<br />
Tabelul 1<br />
Câştiguri genetice relative obţinute la diferite forme ale selecţiei, după eritabilitate (după<br />
Wright, 1963, citat <strong>de</strong> Lucău, 1998)<br />
Forme <strong>de</strong> selecţie<br />
Arborete surse <strong>de</strong> seminţe, alegerea<br />
semincerilor<br />
Plantaje <strong>de</strong> clone fără teste <strong>de</strong><br />
<strong>de</strong>scen<strong>de</strong>nţe<br />
Plantaje <strong>de</strong> clone cu teste <strong>de</strong><br />
<strong>de</strong>scen<strong>de</strong>nţe<br />
Plantaje <strong>de</strong> <strong>de</strong>scen<strong>de</strong>nţe materne;<br />
rărituri în favoarea celor mai bune<br />
familii<br />
Plantaje <strong>de</strong> <strong>de</strong>scen<strong>de</strong>nţe materne;<br />
rărituri în favoarea celor mai buni<br />
arbori din cele mai bune familii<br />
Plantaje <strong>de</strong> <strong>de</strong>scen<strong>de</strong>nţe biparentale;<br />
rărituri în favoarea celor mai buni<br />
arbori din cele mai bune familii<br />
Câştigul genetic în:<br />
Unităţi ΔG % din valoarea medie<br />
când eritabilitatea este:<br />
0,05 0,10 0,20 0,30 0,05 0,1 0,2 0,3<br />
0,12 0,12 0,12 0,12 0,05 0,1 0,2 0,4<br />
1,25 1,25 1,25 1,25 0,5 1,0 2,0 3,0<br />
2,70 2,06 1,52 1,26 1,1 1,7 2,4 3,0<br />
2,03 1,63 1,30 1,14 0,8 1,3 2,1 2,7<br />
2,83 1,83 1,55 1,42 1,1 1,5 2,5 3,4<br />
4,91 3,08 2,11 1,88 2,0 2,5 3,3 4,5<br />
14
3.1.4. Ameliorarea prin selecţie – etape generale<br />
3.1.4.1. Ciclul <strong>de</strong> selecţie şi ciclul <strong>de</strong> ameliorare<br />
A. Obţinerea <strong>de</strong> informaţii şi calculul parametrilor genetici pentru stabilirea căilor<br />
optime <strong>de</strong> selecţie<br />
O ameliorare genetică, cu a<strong>de</strong>vărat eficientă, se poate în<strong>de</strong>plini numai atunci când toate<br />
caracterele urmărite sunt controlate genetic şi prezintă în cadrul populaţiei stabilite un<br />
suficient grad <strong>de</strong> variabilitate. Pe <strong>de</strong> altă parte, este foarte important <strong>de</strong> cunoscut gradul <strong>de</strong><br />
legătură existent între caractere, cunoscut fiind faptul că selecţia pentru o anumită trăsătură<br />
poate antrena şi modificarea altei trăsături datorită existenţei fenomenelor <strong>de</strong> pleiotropie şi<br />
linkage.<br />
Controlul genetic şi manifestările fenotipice ale diferitelor caractere ale organismelor<br />
<strong>de</strong>pind foarte mult <strong>de</strong> factorul genetic, <strong>de</strong> factorul mediu, cât şi <strong>de</strong> interacţiunea acestora:<br />
F = G + M + GM<br />
în care, F – valoarea fenotipică, G – structura genotipică şi M – influenţa mediului.<br />
Factorul genetic rămâne, pentru majoritatea caracterelor, factorul <strong>de</strong>terminant şi, în<br />
funcţie <strong>de</strong> modul său <strong>de</strong> acţiune, se manifestă sub două forme <strong>de</strong> bază:<br />
- gene cu efect aditiv (A), ce se transmit prin reproducere pe bază <strong>de</strong> hazard, sunt<br />
in<strong>de</strong>pen<strong>de</strong>nte faţă <strong>de</strong> alte gene şi au efect propriu asupra manifestării anumitor<br />
caractere;<br />
- gene complexe care, <strong>de</strong> regulă, interacţionează alelic şi nealelic (I) cu multe alte<br />
gene, cu efect <strong>de</strong> dominanţă (D) în cadrul caracterelor specifice bioacumulărilor<br />
(cantitative), acestea reprezentând efectul neaditiv (fig. 3).<br />
Figura 3. Efectele interacţiunii dintre alela A2 şi alte alele, fie din acelaşi locus fie din loci<br />
diferiţi (după Kremer, citat <strong>de</strong> Lucău, 1998)<br />
15
Prin urmare, efectele <strong>de</strong> ansamblu al tuturor genelor implicate (G) asupra unui caracter<br />
(ex. volumul unui arboret) s-ar rezuma prin relaţia:<br />
G = A + D + I<br />
Este <strong>de</strong>ja cunoscut faptul că efectele aditive (D şi I ) <strong>de</strong>ţin pon<strong>de</strong>rea cea mai însemnată<br />
în ceea ce priveşte exprimarea fenotipică a celor mai importante caractere urmărite într-un<br />
program <strong>de</strong> ameliorarea genetice, numai că aceste efecte nu pot fi calculate individual, ci<br />
numai estimate global.<br />
Referitor la existenţa unui anume grad <strong>de</strong> variabilitate fenotipică pentru diferite<br />
caractere, se poate afirma că în populaţiile forestiere există un grad foarte mare <strong>de</strong><br />
variabilitate, ceea ce, comparativ cu plantele cultivate (caracterizate <strong>de</strong> existenţa unei înguste<br />
variabilităţi genetice) reprezintă un avantaj enorm privind eficienţa unor meto<strong>de</strong> <strong>de</strong> selecţie<br />
practicate într-un program <strong>de</strong> ameliorare. Astfel, prin aplicarea selecţiei pe termen scurt a unor<br />
exemplare <strong>de</strong> mare valoare şi multiplicarea în masă a acestora, pe cale sexuată sau în sistem<br />
clonal, prezintă o <strong>de</strong>osebită utilitate în practica silvică. Estimarea gradului <strong>de</strong> variabilitate în<br />
cadrul unei populaţii forestiere este astăzi din ce în mai precisă, graţie meto<strong>de</strong>lor tot mai<br />
precise şi performante, cu precă<strong>de</strong>re cele bazate pe marcheri biochimici şi moleculari.<br />
Datorită existenţei numeroaselor legături <strong>de</strong> ordin genetic între diferite caractere<br />
urmărite în ameliorare, selecţia poate avea efecte diferite, în funcţie <strong>de</strong> natură legăturilor<br />
existente. În funcţie <strong>de</strong> aceasta, pot exista trei situaţii:<br />
- selecţie fără eficienţă, atunci când există legături <strong>de</strong>favorabile între anumite<br />
caractere urmărite a fi ameliorate;<br />
- selecţie relativ eficientă, atunci când sunt legături puţin <strong>de</strong>favorabile între<br />
caracterele urmărite;<br />
- selecţie simultană foarte eficientă, dacă între caracterele vizate nu există legături<br />
sau acestea sunt favorabile.<br />
Din păcate, legăturile ce aparţin primei categorii sunt cele mai multe într-o populaţie<br />
<strong>de</strong> arbori şi, <strong>de</strong> aceea, stabilirea unei metodologii a<strong>de</strong>cvate <strong>de</strong> selecţie implică mari riscuri şi<br />
creează multiple probleme amelioratorilor. Evitarea sau reducerea la minimum a apariţiei<br />
acestor riscuri implică apelarea la meto<strong>de</strong> specifice geneticii cantitative, respectiv evaluarea<br />
unor parametrii statistici ca eritabilitatea unui anumit caracter, ecartul tip fenotipic sau<br />
coeficientul <strong>de</strong> corelaţie genetică pentru legăturile dintre anumite caractere. Populaţia <strong>de</strong><br />
arbori <strong>de</strong>stinată culegerii şi interpretării acestor date şi în care se realizează încrucişări libere<br />
sau controlate între indivizi reprezintă populaţia <strong>de</strong> informare (I).<br />
Cunoaşterea acestor parametri ar crea posibilitatea efectuării unei evaluări a eficacităţii<br />
selecţiei, eficacitate exprimată concret prin calcularea câştigului genetic dar şi estimarea<br />
valorii genotipice a unui arbore, plecând <strong>de</strong> la valorile sale fenotipice.<br />
B. Stabilirea celor mai valoroase genotipuri<br />
Selecţionarea celor mai valoroşi arbori, pe baza trăsăturilor lor fenotipice, se face pe<br />
parcursul lucrărilor <strong>de</strong> îngrijire în pădure. Totuşi, pentru în<strong>de</strong>plinirea unui program riguros <strong>de</strong><br />
ameliorare, este necesară evaluarea exemplarelor selecţionate şi din punct <strong>de</strong> ve<strong>de</strong>re al valorii<br />
lor genotipice, inclusiv a valorii aditive. Acele populaţii care sunt formate din grupuri <strong>de</strong><br />
arbori, potenţiali candidaţi la selecţie, şi din care sunt adunate informaţii şi date privind<br />
valorile fenotipice specifice selecţiei, constituie populaţiile <strong>de</strong> evaluare (E).<br />
16
În funcţie <strong>de</strong> datele culese, valorile estimate şi, ţinând cont şi <strong>de</strong> legăturile dintre<br />
caractere, se poate <strong>de</strong>finitiva acţiunea <strong>de</strong> selectare a celor mai valoroase genotipuri. Ansamblul<br />
<strong>de</strong> exemplare rezultat în urma selecţiei constituie populaţia <strong>de</strong> ameliorare.<br />
C. Încrucişările dintre genotipurile selecţionate<br />
În acest stadiu al populaţiei <strong>de</strong> ameliorare, selecţia se poate opri, iar exemplarele cele<br />
mai valoroase pot fi multiplicate intensiv (mai ales în sistem clonal), aceasta constituind sursa<br />
<strong>de</strong> bază în programe <strong>de</strong> reîmpăduriri. Pe <strong>de</strong> altă parte, populaţia <strong>de</strong> ameliorare constituită poate<br />
reprezenta un punct <strong>de</strong> plecare pentru o nouă ameliorare, această populaţie <strong>de</strong>venind practic o<br />
nouă populaţie sălbatică. În urma încrucişărilor care se efectuează între indivizii populaţiei <strong>de</strong><br />
ameliorare au loc noi recombinări <strong>de</strong> gene, rezultă noi genotipuri, posesori a noi constelaţii <strong>de</strong><br />
gene, ce pot servi la realizarea altor obiective urmărite în ameliorare. În acest stadiu, cea mai<br />
importantă operaţiune este cea <strong>de</strong> realizare a încrucişărilor controlate. Sistemul vegetativ ar fi<br />
acum cu totul contraindicat pentru realizarea unui spor al câştigului genetic, <strong>de</strong>oarece nu este<br />
valorificat potenţialul ereditar al noilor forme selectate.<br />
Cele trei operaţii prezentate (A,B,C) stau la baza formării unui ciclu <strong>de</strong> selecţie, fiecare<br />
etapă având ca suport specific următoarele formaţiuni (fig. 4):<br />
- dispozitive experimentale cu diferite populaţii <strong>de</strong> arbori;<br />
- teste <strong>de</strong> <strong>de</strong>scen<strong>de</strong>nţe (pentru populaţii <strong>de</strong> informare şi evaluare);<br />
- parcuri <strong>de</strong> clone (pentru populaţii <strong>de</strong> ameliorare) (Lucău, 1998).<br />
Figura 4. Ciclul <strong>de</strong> selecţie (I - populaţie <strong>de</strong> infirmare, E – populaţie <strong>de</strong> evaluare)<br />
3.1.4.2. Repetarea ciclurilor <strong>de</strong> selecţie<br />
În funcţie <strong>de</strong> obiectivele urmărite în cadrul unui program <strong>de</strong> ameliorare forestieră, dar<br />
şi <strong>de</strong> dispozitivul experimental utilizat, vor evolua şi tehnicile <strong>de</strong> selecţie, urmarea firească<br />
fiind separarea populaţiei iniţiale în mai multe subpopulaţii. Acest fapt se datorează urmăririi<br />
în ameliorare a mai multor obiective, cantonate, în primă fază, într-un singur dispozitiv<br />
experimental. De aceea, principiul <strong>de</strong> bază în cadrul programelor mo<strong>de</strong>rne <strong>de</strong> ameliorare se<br />
referă la repetarea ciclurilor <strong>de</strong> selecţie prin care câştigurile genetice se acumulează pe<br />
parcursul <strong>de</strong>rulării întregului program <strong>de</strong> ameliorare. De remarcat faptul că pentru fiecare nou<br />
ciclu <strong>de</strong> selecţie, populaţia <strong>de</strong> plecare este <strong>de</strong> fapt populaţia <strong>de</strong> ameliorare a ciclului prece<strong>de</strong>nt.<br />
Acest tip <strong>de</strong> selecţie se numeşte selecţie recurentă intrapopulaţională şi constituie metoda<br />
17
curentă <strong>de</strong> ameliorare prin selecţie a principalelor specii forestiere dar care fixează numai<br />
efectele aditive (proprii genelor ce controlează anumite caractere) (fig. 5)<br />
O alternativă mai completă a acestui tip <strong>de</strong> selecţie este reprezentată <strong>de</strong> selecţia<br />
recurentă reciprocă, în urma căreia populaţia <strong>de</strong> ameliorare iniţială este subdivizată în 2<br />
subpopulaţii, A şi B, ameliorate in<strong>de</strong>pen<strong>de</strong>nt prin selecţie recurentă normală. Acest subtip <strong>de</strong><br />
selecţie permite valorificarea completă şi a efectelor neaditive, acestea din urmă constituind<br />
baza realizării unor câştiguri genetice reale în ameliorarea forestieră. Acest proces este<br />
asigurat prin încrucişarea controlată, la un moment dat, a celor mai bune exemplare din cadrul<br />
celor două subpopulaţii, iar rezultantele ar putea fi purtătoare a celor mai interesante<br />
combinaţii <strong>de</strong> gene ce controlează caractere urmărite în ameliorare. Un exemplu conclu<strong>de</strong>nt în<br />
acest sens îl constituie pinul maritim, specie la care s-a observat că aplicarea selecţiei<br />
recurente la 2 subpopulaţii separate (cea olan<strong>de</strong>ză viguroasă dar cu formă <strong>de</strong>fectuoasă şi cea<br />
corsicană mai slab viguroasă dar cu formă bună) a dus la obţinerea unor provenienţe<br />
constituite din arbori cu cele mai bune rezultate la încrucişările dirijate (Kremer citat <strong>de</strong> Lucău<br />
1998).<br />
Figura 5. Repetarea ciclurilor <strong>de</strong> selecţie – selecţia recurentă intrapopulaţională (după<br />
3.1.5. Limitele selecţiei<br />
Lucău, 1998)<br />
Există două categorii principale <strong>de</strong> limite ce pot apărea pe măsura repetării ciclurilor<br />
<strong>de</strong> selecţie, respectiv limite genetice şi limite metodologice, fiecare categorie având un anume<br />
grad <strong>de</strong> impact asupra variabilităţii populaţiei <strong>de</strong> ameliorare sau asupra gradului <strong>de</strong> dificultate<br />
al metodologiei utilizate în cadrul programelor <strong>de</strong> ameliorare forestieră.<br />
18
3.1.5.1. Limite genetice şi biologice<br />
Limitele genetice se fac simţite atunci când se face o repetare a ciclurilor <strong>de</strong> selecţie<br />
timp <strong>de</strong> mai multe generaţii şi, în consecinţă, apare pericolul scă<strong>de</strong>rii, uneori drastice, a bazei<br />
genetice, în sensul reducerii gradului <strong>de</strong> heterozigoţie şi creştere a celui <strong>de</strong> consangvinizare la<br />
nivelul populaţiilor <strong>de</strong> ameliorare şi <strong>de</strong> producţie. Creşterea gradului <strong>de</strong> înrudire între<br />
exemplarele supuse încrucişărilor controlate, în acest caz, <strong>de</strong>vine tot mai evi<strong>de</strong>ntă, pe măsura<br />
reducerii numărului <strong>de</strong> indivizi. Instalarea unui început <strong>de</strong> <strong>de</strong>presiune consangvină este <strong>de</strong><br />
nedorit şi, pentru acest fapt, se pot lua unele măsuri <strong>de</strong> contracarare, ca <strong>de</strong> exemplu:<br />
- alegerea unei populaţii <strong>de</strong> plecare cu un efectiv numeros şi un grad mare <strong>de</strong><br />
heterozigoţie;<br />
- urmărirea precisă a pedigreului în cursul generaţiilor – măsură <strong>de</strong>stul <strong>de</strong> dificil <strong>de</strong><br />
realizat dar absolut necesară, mai ales în cazul populaţiilor reduse numeric.<br />
Din păcate, încă nu este posibilă o calculare precisă a taliei unei populaţii <strong>de</strong> plecare,<br />
întrucât acest lucru <strong>de</strong>pin<strong>de</strong> <strong>de</strong> o multitudine <strong>de</strong> factori, dintre care cei mai importanţi sunt<br />
legaţi <strong>de</strong> numărul şi natura criteriilor <strong>de</strong> selecţie, <strong>de</strong> numărul şi frecvenţa genelor implicate în<br />
ameliorare şi <strong>de</strong> timpul necesar <strong>de</strong>rulării programului <strong>de</strong> selecţie.<br />
Limitele biologice se fac simţite doar în corelaţie cu o serie <strong>de</strong> caracteristici biologice<br />
specifice arborilor ca perenitatea sau lungimea generaţiilor şi, cel mai a<strong>de</strong>sea, îngreunează<br />
efectuarea unei evaluări şi caracterizări mai rapi<strong>de</strong> a genotipurilor existente. În al doilea rând,<br />
acest tip <strong>de</strong> limite afectează rotaţia generaţiilor, în sensul prelungirii perioa<strong>de</strong>lor <strong>de</strong><br />
succesiune.<br />
3.1.5.2. Limite metodologice<br />
De cele mai multe ori, în stabilirea unei strategii <strong>de</strong> ameliorare forestieră este luată în<br />
calcul însemnătatea economică a unei anumite specii <strong>de</strong> arbore urmărită în programul <strong>de</strong><br />
ameliorare, precum şi evoluţia utilizării varietăţilor obţinute în acest program.<br />
Datorită faptului că pe timpul <strong>de</strong>rulării activităţii <strong>de</strong> ameliorare pe bază <strong>de</strong> selecţie pot<br />
apărea, în diferite etape ale programului, noi obiective conexe şi contingenţe exterioare, se<br />
recomandă ca la iniţierea oricărui program să se pornească cu o paletă cât mai largă privind<br />
meto<strong>de</strong>le <strong>de</strong> lucru, fapt ce poate asigura atât o anumită supleţe a programului pe ansamblu, cât<br />
şi continuitatea acestuia.<br />
Aceste <strong>de</strong>zi<strong>de</strong>rate pot fi atinse în cadrul unui program complex <strong>de</strong> ameliorare forestieră<br />
dacă se porneşte cu un efectiv numeros <strong>de</strong> exemplare în populaţia iniţială, coroborat cu o<br />
intensitate mo<strong>de</strong>rată a selecţiei, precum şi o divizare a acestei populaţii în mai multe<br />
subpopulaţii în care să se realizeze in<strong>de</strong>pen<strong>de</strong>nt selecţia recurentă. Acest din urmă aspect ar<br />
permite o acţiune <strong>de</strong> regionalizare a programului <strong>de</strong> ameliorare, în funcţie <strong>de</strong> anumite zone<br />
ecologice specifice, cu efect benefic asupra unor genotipuri ce prezintă o instabilitate<br />
intrinsecă accentuată.<br />
3.1.6. Strategii <strong>de</strong> selecţie<br />
A. Strategii pe termen lung<br />
Acest tip <strong>de</strong> strategii este potrivit pentru unele specii forestiere importante, cu cicluri<br />
lungi şi foarte lungi <strong>de</strong> viaţă, utilizate pe scară largă în activităţi <strong>de</strong> împădurire şi reîmpădurire<br />
(stejari, molid sau fag). În cadrul adoptării acestor strategii, se practică selecţia <strong>de</strong> tip recurent<br />
în cadrul unor populaţii <strong>de</strong> ameliorare cu un efectiv <strong>de</strong> pornire <strong>de</strong> cel puţin câteva sute <strong>de</strong><br />
indivizi, cu pon<strong>de</strong>re majoritară <strong>de</strong>ţinută <strong>de</strong> arborii “plus”. Derularea acestor strategii <strong>de</strong><br />
ameliorare la speciile menţionate se face pentru mai multe generaţii succesive, cu înfiinţare <strong>de</strong><br />
19
livezi <strong>de</strong> seminţe şi realizarea unor varietăţi policlonale <strong>de</strong>osebit <strong>de</strong> valoroase, situaţie ce<br />
permite şi o acumulare însemnată a câştigului genetic.<br />
B. Strategii pe termen mediu<br />
Aceste strategii sunt potrivite pentru specii <strong>de</strong> arbori cu cicluri <strong>de</strong> viaţă mai scurte dar<br />
care sunt utilizate,<strong>de</strong> asemenea, în activităţi <strong>de</strong> împădurire şi reîmpădurire. Aici, cele mai<br />
potrivite specii <strong>de</strong> arbori sunt cele care au un efectiv ceva mai redus în populaţiile <strong>de</strong> plecare<br />
(pin, cireş sau larice), selecţia, în acest caz, urmărind caracterizarea exemplarelor sub aspectul<br />
capacităţii lor <strong>de</strong> încrucişare dar şi prin eficacitatea în sistem clonal, mai ales în ciclul iniţial<br />
<strong>de</strong> selecţie. Diferitele varietăţi obţinute (hibri<strong>de</strong>, sintetice sau policlonale) asigură, <strong>de</strong><br />
asemenea, acumularea câştigului genetic <strong>de</strong> la prima generaţie (Lucău, 1998).<br />
C. Strategii pe termen scurt<br />
În condiţiile unui climat cu influenţe marine sau oceanice, aceste strategii se aplică la<br />
unele specii utilizate în acţiunea <strong>de</strong> împădurire şi reîmpădurire (ex. cedrul) şi, în care, selecţia<br />
conduce la i<strong>de</strong>ntificarea celor mai valoroase populaţii din cadrul unor teste comparative <strong>de</strong><br />
provenienţe, în ve<strong>de</strong>rea <strong>de</strong>celării acumulării câştigului genetic.<br />
În funcţie <strong>de</strong> specie sau <strong>de</strong> cerinţele economice <strong>de</strong> moment, apărute în cadrul <strong>de</strong>rulării<br />
unui anumit program <strong>de</strong> ameliorare forestieră, este posibil ca o strategie <strong>de</strong> durată medie sau<br />
chiar scurtă <strong>de</strong> timp să evolueze întruna <strong>de</strong> lungă perioadă. În acest caz, este posibil ca o<br />
populaţie <strong>de</strong> ameliorare <strong>de</strong> la o strategie <strong>de</strong> termen scurt să se transforme întruna <strong>de</strong> plecare la<br />
o strategie <strong>de</strong> termen lung.<br />
3.1.7 Etapele principale ale unui program <strong>de</strong> selecţie<br />
Orice program <strong>de</strong> ameliorare forestieră bazat pe selecţie va inclu<strong>de</strong> obligatoriu<br />
parcurgerea unor etape importante, după cum urmează:<br />
- alegerea provenienţelor;<br />
- i<strong>de</strong>ntificarea <strong>de</strong> populaţii semincere;<br />
- crearea populaţiilor <strong>de</strong> producţie.<br />
3.1.7.1. Alegerea provenienţelor<br />
În cadrul selecţiei, alegerea provenienţelor este prima şi poate cea mai importantă<br />
etapă, întrucât o ameliorare bazată exclusiv pe provenienţele locale ar avea un inconvenient<br />
major şi anume, cel al <strong>de</strong>sfăşurării ameliorării într-un ritm mult prea lent, cu creşteri mari ale<br />
costurilor. Pe <strong>de</strong> altă parte, nu întot<strong>de</strong>auna provenienţele locale sunt cele mai productive şi cel<br />
mai bine adaptate. În aceste condiţii, este extrem <strong>de</strong> utilă existenţa unei soli<strong>de</strong> baze <strong>de</strong> date<br />
(bănci <strong>de</strong> date) privind inventarierea completă a celor mai valoroase provenienţe <strong>de</strong> la o specie<br />
sau alta <strong>de</strong> arbori.<br />
Operaţiuni specifice<br />
A. Crearea <strong>de</strong> plantaţii comparative <strong>de</strong> provenienţe<br />
În cadrul acestei operaţiuni apar 3 probleme importante ce trebuie rezolvate:<br />
a) Eşantionajul provenienţelor reprezintă operaţiunea cea mai dificilă <strong>de</strong>oarece este<br />
extrem <strong>de</strong> dificil <strong>de</strong> a se stabili cu exactitate zonele <strong>de</strong> <strong>de</strong>limitare (un<strong>de</strong> începe şi un<strong>de</strong> se<br />
termină arealul unei provenienţe), cu atât mai mult cu cât, la cele mai importante specii <strong>de</strong><br />
arbori din punct <strong>de</strong> ve<strong>de</strong>re economic, arealul natural este foarte întins. În cadrul acestor areale<br />
continue, variaţiile majorităţii caracterelor sunt gradate (variaţii clinale) şi, din acest punct <strong>de</strong><br />
ve<strong>de</strong>re, este foarte dificil <strong>de</strong> a se fixa exact limitele fiecărei provenienţe. În aceste condiţii,<br />
20
numărul <strong>de</strong> provenienţe fiind foarte mare, este necesară realizarea unui eşantionaj al acestora,<br />
în final, alegându-se câte o provenienţă din fiecare regiune.<br />
b) Stabilirea siturilor experimentale se face cu precă<strong>de</strong>re în regiunile reproducătoare<br />
cele mai importante dar şi în acele zone în care există posibilităţi <strong>de</strong> apariţie a unor interacţiuni<br />
pedoclimatice puternice. De exemplu, fagul, în această privinţă, este extrem <strong>de</strong> sensibil la<br />
modificări <strong>de</strong> la nivelul substratului şi manifestă puternice interacţiuni, după natura calcaroasă<br />
sau silicioasă a substratului, fapt dovedit <strong>de</strong> existenţa unor ecotipuri specifice substratului<br />
calcaros.<br />
c) Alegerea provenienţelor se face după câteva criterii, dintre care cel mai important<br />
este cel al adaptării. Capacitatea <strong>de</strong> adaptare se apreciază în funcţie <strong>de</strong> rata <strong>de</strong> supravieţuire, <strong>de</strong><br />
rezistenţa la atacuri <strong>de</strong> boli şi dăunători sau la factori abiotici nefavorabili (că<strong>de</strong>ri masive <strong>de</strong><br />
zăpadă, vânt, ger, arşiţă, etc.).<br />
Pe lângă estimarea capacităţii <strong>de</strong> adaptare, în alegerea provenienţelor se mai ţine cont<br />
<strong>de</strong> vigoarea <strong>de</strong> creştere, dar şi <strong>de</strong> calitatea lemnului. De asemenea, se va avea în ve<strong>de</strong>re<br />
plasticitatea, în acest sens preferându-se provenienţele mai puţin interactive şi care sunt mai<br />
uşor adaptabile la situri experimentale diverse.<br />
B. Alegerea provenienţelor în lipsa culturilor comparative<br />
În cazul unor specii autohtone sau exotice ale căror culturi sunt relativ bine adaptate, se<br />
pot alege provenienţele locale care sunt <strong>de</strong>ja bine adaptate şi corespund întrutotul principalului<br />
criteriu <strong>de</strong> selectare a provenienţelor. În acest caz nu se mai pune problema apariţiei unor<br />
eşecuri în ceea ce priveşte eficienţa acţiunii <strong>de</strong> ameliorare prin selecţie şi, în subsidiar, în<br />
cadrul arealului natural al speciei se realizează conservarea unui fond valoros <strong>de</strong><br />
germoplasmă.<br />
C. Introducerea <strong>de</strong> specii exotice<br />
Sunt <strong>de</strong>stul <strong>de</strong> numeroase situaţii când are loc introducerea <strong>de</strong> specii lemnoase exotice<br />
în diverse culturi forestiere, însă aici se pune problema efectuării unor testări prealabile pentru<br />
a se putea <strong>de</strong>termina gradul <strong>de</strong> compatibilitate a noilor forme la noile locaţii. Efectuarea<br />
acestor operaţiuni prezintă a<strong>de</strong>sea riscuri foarte mari şi pier<strong>de</strong>ri pe măsură şi, <strong>de</strong> aceea, este<br />
obligatorie efectuarea acestor testări, chiar şi atunci când condiţiile din regiunea <strong>de</strong> origine<br />
sunt foarte asemănătoare cu cele din regiunea <strong>de</strong> introducere.<br />
În acest mod au fost introduse în Europa mai multe specii lemnoase aduse din Asia<br />
sau America, în scopul reîntregirii fondului european <strong>de</strong> specii lemnoase serios afectat <strong>de</strong><br />
ultima glaciaţiune. Astfel s-au introdus mai multe specii <strong>de</strong> pin, <strong>de</strong> salcâm, platan negru, nuc<br />
negru, etc.<br />
D. Evaluarea provenienţelor<br />
I<strong>de</strong>ntificarea precisă şi evaluarea eficientă a provenienţelor şi a variabilităţii genetice a<br />
arborilor s-au putut realiza doar în urma punerii la punct a meto<strong>de</strong>lor mo<strong>de</strong>rne <strong>de</strong> utilizare a<br />
marcherilor biochimici şi genetici, în acest fel putându-se <strong>de</strong>limita cu precizie diverse<br />
populaţii şi caracteriza provenienţele aparţinând diverselor specii forestiere. Analizele<br />
complexe <strong>de</strong> electroforeză au permis ca, pe baza studiului izoenzimelor, să se i<strong>de</strong>ntifice şi să<br />
se inventarieze numeroase populaţii <strong>de</strong> arbori, precum şi originea provenienţelor. Stabilirea<br />
riguroasă şi precisă a gradului <strong>de</strong> variabilitate genetică existent în cadrul acestor forme a putut<br />
fi realizată în urma perfecţionării tehnicilor <strong>de</strong> vârf ale tehnologiilor specifice ingineriei<br />
genetice. Polimorfismul genetic (al macromoleculei <strong>de</strong> ADN) s-a putut i<strong>de</strong>ntifica cu ajutorul<br />
metodologiei <strong>de</strong> analiză a secvenţelor ADN (amprente genetice), analiză ce a permis<br />
i<strong>de</strong>ntificarea unui foarte mare număr <strong>de</strong> loci genici.<br />
21
3.1.7.2. I<strong>de</strong>ntificarea populaţiilor semincere<br />
Arboretele surse <strong>de</strong> seminţe sau populaţiile semincere sunt reprezentate <strong>de</strong> comunităţi<br />
<strong>de</strong> arbori pure sau <strong>de</strong> amestec, majoritatea naturale, care se caracterizează prin calitate şi<br />
productivitate (masă lemnoasă şi fructificare) net superioare altor tipuri <strong>de</strong> arborete, dar şi prin<br />
capacitate <strong>de</strong>osebită <strong>de</strong> adaptare la condiţiile pedoclimatice ale diferitelor tipuri <strong>de</strong> staţiuni.<br />
Aceste formaţiuni forestiere conţin un număr mare <strong>de</strong> arbori plus şi constituie sursa principală<br />
pentru iniţierea şi <strong>de</strong>zvoltarea programelor <strong>de</strong> selecţie forestieră bazate pe selecţie,<br />
reprezentând aşa numitele populaţii <strong>de</strong> plecare.<br />
În urma <strong>de</strong>rulării amplului program <strong>de</strong> cartare seminologică la principalele specii<br />
forestiere din ţara noastră, program iniţiat şi coordonat <strong>de</strong> către reputatul cercetător silvic<br />
Valeriu Enescu în perioada 1965 – 1970 şi reactualizat între anii 1972 – 1973, s-au i<strong>de</strong>ntificat<br />
şi selecţionat peste 4100 <strong>de</strong> arborete surse <strong>de</strong> seminţe. Dintre acestea, peste 3000 aparţin mai<br />
multor specii <strong>de</strong> răşinoase (molid, brad, pin, larice), iar restul, <strong>de</strong> peste 1100, la diferite foioase<br />
(fag, cvercinee, plop alb, anin negru, frasin, tei, salcâm, etc.).<br />
În funcţie <strong>de</strong> origine, provenienţă, compoziţie, clasă <strong>de</strong> producţie, categorii <strong>de</strong> calitate,<br />
elagaj, starea fitosanitară, vârstă şi suprafaţă ocupată, populaţiile semincere din ţara noastră se<br />
împart în două mari categorii:<br />
- arborete surse <strong>de</strong> seminţe <strong>de</strong> categoria A (plus) care sunt cele mai valoroase populaţii<br />
surse <strong>de</strong> seminţe şi conţin cel mai mare număr <strong>de</strong> arbori plus. Aceste formaţiuni forestiere,<br />
care constituie şi cele mai valoroase surse <strong>de</strong> germoplasmă forestieră, au un fond genetic intact<br />
şi <strong>de</strong>osebit <strong>de</strong> valoros, sunt excluse <strong>de</strong> la tăieri şi produc mari cantităţi <strong>de</strong> seminţe elite a căror<br />
valoare genetică este din plin confirmată prin culturi comparative <strong>de</strong> provenienţe şi teste <strong>de</strong><br />
<strong>de</strong>scen<strong>de</strong>nţe. Aceste populaţii ocupă suprafeţe limitate, totalizând cca. 10.000 ha, din care<br />
7000 ha la răşinoase şi cca. 3000 ha pentru foioase;<br />
- arborete surse <strong>de</strong> seminţe <strong>de</strong> categoria B (normale) reprezentate <strong>de</strong> formaţiuni<br />
forestiere ce conţin populaţii <strong>de</strong> arbori cu seminţe netestate şi ocupă aproximativ 100.000 ha,<br />
din care 75.000 ha pentru răşinoase şi cca. 25.000 ha la foioase.<br />
Arboretele din prima categorie se pot transforma în rezervaţii <strong>de</strong> seminţe, cu condiţia<br />
ca aceste populaţii să fie izolate <strong>de</strong> surse <strong>de</strong> contaminare cu polen aparţinând unor arbori <strong>de</strong><br />
calitate inferioară. Izolarea se poate face prin crearea unei benzi <strong>de</strong> izolare, cu o lăţime<br />
cuprinsă între 300 şi maximum 1000 m. Dacă acest lucru, din diverse motive, nu se poate<br />
înfăptui, atunci se proce<strong>de</strong>ază la extragerea şi în<strong>de</strong>părtarea exemplarelor <strong>de</strong> arbori <strong>de</strong>ficitari ca<br />
formă sau care produc cantităţi scăzute <strong>de</strong> seminţe şi <strong>de</strong> slabă calitate (selecţie negativă). În<br />
interior se mai pot executa şi lucrări <strong>de</strong> îngrijire sau răriri a<strong>de</strong>cvate şi <strong>de</strong> refacere.<br />
3.1.7.3. Crearea populaţiilor <strong>de</strong> producţie (plantaţii semincere, plantaje)<br />
Materialul biologic obţinut în urma aplicării programului <strong>de</strong> selecţie constituie un<br />
material <strong>de</strong>osebit <strong>de</strong> valoros din punct <strong>de</strong> ve<strong>de</strong>re genetic şi se impune multiplicarea masivă a<br />
acestuia pentru obţinerea populaţiilor <strong>de</strong> producţie <strong>de</strong> seminţe sau <strong>de</strong> butaşi. Aceste tipuri <strong>de</strong><br />
formaţiuni forestiere sunt principalii furnizori <strong>de</strong> material biologic (seminţe, butaşi, altoaie)<br />
forestier <strong>de</strong> calitate necesar reîmpăduririi.<br />
Principalele tipuri <strong>de</strong> livezi <strong>de</strong> seminţe din ţara noastră au fost şi sunt înfiinţate în<br />
funcţie <strong>de</strong> sistemul <strong>de</strong> reproducere utilizat, respectiv reproducere sexuată prin care seminţele<br />
<strong>de</strong>termină o mărire consi<strong>de</strong>rabilă a frecvenţei genelor cu efect favorabil sau sistem clonal (în<br />
special butaşi) ce asigură o păstrare integrală a genotipurilor valoroase selectate. Acest ultim<br />
sistem se aplică însă la un număr limitat <strong>de</strong> specii (unele foioase cu o predilecţie intrinsecă<br />
pentru producerea <strong>de</strong> butaşi sau drajoni) şi la un număr redus <strong>de</strong> indivizi (fig. 8).<br />
22
În figura <strong>de</strong> mai jos sunt redate schematic cele mai reprezentative tipuri <strong>de</strong> livezi <strong>de</strong><br />
seminţe, în funcţie <strong>de</strong> sistemul <strong>de</strong> reproducere care stă la baza creării acestor populaţii<br />
forestiere.<br />
1. Livezi <strong>de</strong> seminţe în sistem vegetativ (plantaje în sistem clonal)<br />
a) Livezile <strong>de</strong> clone (parcuri <strong>de</strong> clone) sunt plantaje formate din mai puţine exemplare<br />
(se instalează cu <strong>de</strong>nsitate mică <strong>de</strong> 200 până la max. 500 arbori/ha) şi rezultă din butaşi sau<br />
grefe recoltate <strong>de</strong> la indivizi extrem <strong>de</strong> valoroşi (arbori plus), selecţionaţi în funcţie <strong>de</strong><br />
valoarea lor fenotipică şi genotipică. Este recomandat ca la înfiinţarea unei astfel <strong>de</strong> arboret să<br />
se pornească cu material clonal provenit <strong>de</strong> la minimum 30 <strong>de</strong> surse neînrudite, în scopul<br />
menţinerii unui grad cât mai mare <strong>de</strong> heterozigoţie şi <strong>de</strong> a se evita, în acest fel, apariţia<br />
oricărui semn al presiunii <strong>de</strong> consangvinizare.<br />
b) Livezi <strong>de</strong> clone pentru hibridare (livezi <strong>de</strong> seminţe biclonale) sunt livezi instalate<br />
pentru a se obţine hibrizi interspecifici, prin polenizări libere sau controlate, arbori cu o<br />
puternică manifestare a fenomenului <strong>de</strong> heterozis. Exemplarele donatoare <strong>de</strong> material clonal<br />
sunt selecţionate dintre cele care au dovedit, în prealabil, o <strong>de</strong>osebită capacitate <strong>de</strong> combinare<br />
şi au seminţe performante şi în ceea ce priveşte capacitatea <strong>de</strong> germinaţie.<br />
Figura 6. Tipuri <strong>de</strong> livezi <strong>de</strong> seminţe (după Lucău, 1998)<br />
2. Livezi <strong>de</strong> seminţe în sistem <strong>de</strong> reproducere sexuată<br />
Tipurile <strong>de</strong> livezi <strong>de</strong> seminţe din această categorie au în compoziţia lor un număr mare<br />
şi foarte mare <strong>de</strong> indivizi, la instalarea acestora pornindu-se cu <strong>de</strong>nsităţi cuprinse între 2500 şi<br />
4000 <strong>de</strong> arbori/ha.<br />
a) Livezi <strong>de</strong> <strong>de</strong>scen<strong>de</strong>nţe materne (plantaje <strong>de</strong> semifraţi) sunt acele livezi în care<br />
indivizii provin din seminţe recoltate <strong>de</strong> la arbori plus şi sunt rezultatul unei polenizări libere,<br />
cunoscându-se numai genitorul <strong>de</strong> pe linie maternă. Este recomandată înfiinţarea acestui tip <strong>de</strong><br />
livezi <strong>de</strong> seminţe pentru unele specii <strong>de</strong> arbori la care polenizarea controlată este dificil <strong>de</strong><br />
realizat (arţari, stejari).<br />
23
) Livezi <strong>de</strong> familii cu repetiţii sunt plantaje ce conţin în compoziţia lor indivizi ce<br />
provin din polenizări dirijate.<br />
c) Livezi <strong>de</strong> <strong>de</strong>scen<strong>de</strong>nţe biparentale (plantaje <strong>de</strong> fraţi buni) sunt plantajele cele mai<br />
performante pentru unele specii importante (molid, pin silvestru, larice, brad, mesteacăn,<br />
plopi) şi, la care, polenizarea controlată se realizează <strong>de</strong>stul <strong>de</strong> uşor. Aici, arborii provin din<br />
încrucişări controlate între părinţi cunoscuţi atât pe linie maternă, cât şi pe linie paternă.<br />
3.2. Hibridarea<br />
În sens strict genetic, hibridarea reprezintă procesul prin care se realizează contopirea a<br />
două informaţii ereditare diferite în urma unirii gameţilor la fecundare (Băra, 1996).<br />
Hibridarea poate fi intraspecifică, atunci când <strong>de</strong>scen<strong>de</strong>nţa apare prin încrucişarea unor<br />
indivizi aparţinând la rase, soiuri sau populaţii diferite ale aceleaşi specii sau interspecifică, în<br />
situaţia când <strong>de</strong>scen<strong>de</strong>nţa rezultă în urma încrucişării dintre indivizi aparţinând unor specii<br />
diferite. În cazuri mult mai rare, <strong>de</strong>scen<strong>de</strong>nţa apare în urma încrucişărilor între indivizi ce<br />
aparţin la genuri diferite şi, în acest caz, avem tipul <strong>de</strong> hibridare intergenerică. La aceste<br />
ultime două tipuri <strong>de</strong> hibridare, <strong>de</strong>scen<strong>de</strong>nţii rezultaţi au diferite probleme legate în special <strong>de</strong><br />
fertilitate dar, mai ales, <strong>de</strong> viabilitate scăzută, situaţie întâlnită cel mai frecvent la hibrizii<br />
intergenerici. Acest impediment se datorează, în principal, unor cauze <strong>de</strong> ordin genetic, dintre<br />
care cele mai importante sunt:<br />
- complex <strong>de</strong> gene care provoacă o <strong>de</strong>zvoltare anormală;<br />
- diferenţe între cromozomii proveniţi <strong>de</strong> la cei doi părinţi în<strong>de</strong>părtaţi taxonomic şi<br />
filogenetic;<br />
- factori citoplasmatici care compromit <strong>de</strong>zvoltarea normală şi fertilitatea hibrizilor.<br />
3.2.1. Principii generale privind aplicarea tehnicilor <strong>de</strong> hibridare<br />
Pe baza celor prezentate mai sus şi ţinând cont <strong>de</strong> complexitatea trăsăturilor genetice<br />
ale arborilor, în practica ameliorării silvice bazată al cărui program inclu<strong>de</strong> şi lucrări <strong>de</strong><br />
hibridare se va ţine cont şi se vor respecta, în mod obligatoriu, unele norme şi principii, fapt ce<br />
poate asigura succesul acestui program.<br />
1. Evaluarea posibilităţilor <strong>de</strong> hibridare interspecifică între diferite specii <strong>de</strong> arbori<br />
este foarte necesară întrucât, din totalul hibrizilor interspecifici, doar max. 20% produc<br />
seminţe fertile. În cazul majorităţii speciilor <strong>de</strong> arbori, hibridarea interspecifică este imposibil<br />
<strong>de</strong> realizat <strong>de</strong>oarece, din cauza distanţei <strong>de</strong> ordin taxonomic, există mari diferenţe <strong>de</strong> structură<br />
ale aparatelor reproducătoare şi neconcordanţe ale perioa<strong>de</strong>lor <strong>de</strong> receptivitate maximă în<br />
maturarea elementelor sexuale ale inflorescenţelor mascule şi femele. Toate acestea constituie<br />
elemente care stau la baza manifestării fenomenului incompatibilităţii la nivelul florilor sau al<br />
polenului.<br />
2. Studiul repartiţiei naturale a speciilor <strong>de</strong> arbori este extrem <strong>de</strong> util, cu atât mai mult<br />
cu cât sunt cazuri <strong>de</strong>stul <strong>de</strong> numeroase când două specii care ocupă aceiaşi staţiune nu<br />
hibridizează între ele. Acelaşi fenomen se constată şi în situaţia când două specii diferite sunt<br />
învecinate sau parţial suprapuse, susceptibilitatea la polenizare fiind foarte redusă.<br />
3. Efectuarea unei selecţii foarte riguroase a exemplarelor parentale înaintea oricărei<br />
polenizări este foarte necesară, întrucât există pericolul ca la hibridări să participe şi polen<br />
nedorit ce ar aparţine unor exemplare cu unele caractere <strong>de</strong>favorabile.<br />
24
4. Efectuarea testelor <strong>de</strong> pepinieră şi <strong>de</strong> teren a hibrizilor rezultaţi este imperios<br />
necesară pentru a se efectua un control timpuriu asupra rezultatelor şi <strong>de</strong> a se urmări<br />
comportarea ulterioară a hibrizilor naturali sau artificiali obţinuţi.<br />
5. Selectarea şi multiplicarea intensivă a celor mai valoroşi hibrizi se poate face prin<br />
refacerea celor mai performante hibridări şi înmulţirea ulterioară (în sistem clonal intensiv) a<br />
<strong>de</strong>scen<strong>de</strong>nţei valoroase rezultate sau o combinare a celor două modalităţi.<br />
3.2.2. Criterii şi modalităţi concrete <strong>de</strong> hibridare<br />
I. După modul în se produc:<br />
a) hibridarea naturală – reprezintă calea cea mai răspândită prin care se realizează<br />
polenizarea şi care se produce fără intervenţia dirijată a omului. Acest tip <strong>de</strong> hibridare este<br />
specifică, în primul rând, speciilor alogame şi reprezintă fecundarea încrucişată caracteristică<br />
multor specii forestiere importante (răşinoase, fagacee).<br />
b) hibridarea artificială – se face cu intervenţia omului în cadrul lucrărilor <strong>de</strong><br />
ameliorare forestieră şi se practică prin efectuarea <strong>de</strong> polenizări controlate (dirijate) la specii<br />
autogame şi alogame.<br />
II. După tipul <strong>de</strong> polenizare a exemplarelor materne<br />
a) hibridarea liberă - se efectuează la specii auto dar şi la cele alogame. La primele are<br />
loc, în prealabil, operaţiunea <strong>de</strong> castrare (în<strong>de</strong>părtarea mecanică a inflorescenţelor mascule la<br />
exemplarele stabilite drept componente materne). Polenul provenit <strong>de</strong> la una sau mai multe<br />
forme paterne este purtat şi <strong>de</strong>pus cu ajutorul vântului sau a insectelor polenizatoare. În<br />
livezile <strong>de</strong> seminţe create şi amenajate pe spaţii mai mari, acest tip <strong>de</strong> hibridare s-a dovedit a fi<br />
cel mai eficient în obţinerea unor varietăţi sintetice.<br />
b) hibridarea semiliberă – are loc în condiţiile izolării plantei mamă, cu flori castrate şi<br />
sub un cort special, cu polen recoltat <strong>de</strong> le exemplarul patern şi care este împrăştiat liber sub<br />
cortul <strong>de</strong> izolare.<br />
c) hibridarea forţată - se realizează prin polenizarea forţată a inflorescenţelor femele <strong>de</strong><br />
pe exemplarul matern, operaţiune urmată imediat <strong>de</strong> acoperirea şi izolarea cu pungi <strong>de</strong> hârtie<br />
sau plastic a inflorescenţelor polenizate.<br />
III. După numărul şi natura genitorilor care iau parte la hibridare<br />
a) hibridarea simplă – se produce atunci când are loc polenizarea între doi indivizi<br />
(părinţi homozigoţi). La arbori, situaţia este mult mai complexă, în sensul că, spre <strong>de</strong>osebire<br />
<strong>de</strong> speciile cultivate, indivizii genitori sunt heterozigoţi pentru majoritatea caracterelor, dar şi<br />
în acest caz, <strong>de</strong>scen<strong>de</strong>nţii din prima generaţie manifestă un grad <strong>de</strong>osebit <strong>de</strong> heterozis. (AXB)<br />
b) hibridarea dublă – are loc atunci când hibridul provine din fuziunea gameţilor ce<br />
aparţin la doi hibrizi simpli, însă fenomenul <strong>de</strong> heterozis este mai puţin accentuat <strong>de</strong>cât în<br />
cazul prece<strong>de</strong>nt. (AXB)X(CXD).<br />
c) hibridarea repetată (backcross) – mai este cunoscută şi sub numele <strong>de</strong> încrucişare<br />
repetată şi are loc atunci când se încrucişează un hibrid din F1 cu una din formele parentale.<br />
Acest tip <strong>de</strong> hibridare s-a dovedit extrem <strong>de</strong> util şi eficient în cazul când se urmăreşte creşterea<br />
rezistenţei la atacul unor boli şi chiar dăunători dar şi în <strong>de</strong> în<strong>de</strong>părtare a unei trăsături nedorite<br />
<strong>de</strong> la o formă valoroasă obţinută în cadrul procesului <strong>de</strong> ameliorare. AXB=AB,<br />
ABXA=(AB)A1.<br />
d) hibridarea reciprocă – se produce între două forme parentale care pot fi, pe rând, fie<br />
forme paterne, fie forme materne. De menţionat faptul că hibrizii care rezultă nu sunt i<strong>de</strong>ntici<br />
datorită influenţei factorilor ereditari extranucleari (citoplasmatici) <strong>de</strong> la gameţii femeli. A(F)X<br />
B(M)=AB, B(F)X A(M)=BA, AB≠BA.<br />
25
e) hibridarea ciclică – constă în încrucişarea unei forme parentale (consi<strong>de</strong>rată ca<br />
analizator) cu toate celelalte forme. BXA, CXA, DXA, etc.<br />
f) hibridarea dialelă – este o formă <strong>de</strong> hibridare utilizată şi în practica silvică, în care<br />
mai multe forme parentale, cu constituţie genetică diferită, sunt încrucişate în toate<br />
combinaţiile posibile. Acest tip <strong>de</strong> încrucişare se dove<strong>de</strong>şte extrem <strong>de</strong> utilă în cazul când se<br />
urmăreşte ameliorarea caracterelor cantitative, <strong>de</strong>oarece se scurtează mult timpul necesar<br />
alegerii genitorilor. AXB, AXC, AXD, AXE; BXC, BXD, BXE; CXD, CXE; DXE.<br />
g) hibridarea complexă – reprezintă încrucişarea între o formă materne cu amestec <strong>de</strong><br />
polen aparţinând mai multor genitori paterni. A(F) X (B+C+C+D+E).<br />
3.2.3. Particularităţi ale reproducerii sexuate la arbori<br />
3.2.3.1. Aspecte teoretice şi practice asupra înfloririi şi fructificaţiei la<br />
arbori<br />
Ţesutul meristematic nediferenţiat din care se va forma floarea este situat în axila<br />
frunzelor şi <strong>de</strong>zvoltarea acestuia va <strong>de</strong>pin<strong>de</strong>, în mare măsură, <strong>de</strong> influenţa unor factori externi<br />
sau interni.<br />
În prima categorie, temperatura şi lumina joacă un rol <strong>de</strong> primă însemnătate. Primăveri<br />
şi veri mai cal<strong>de</strong> sau mai răcoroase, ori o intensitate mai mare sau mai mică a luminii, vor<br />
<strong>de</strong>termina creşterea sau, dimpotrivă, scă<strong>de</strong>rea capacităţii <strong>de</strong> înflorire şi <strong>de</strong> fructificare la<br />
majoritatea speciilor <strong>de</strong> arbori.<br />
În cadrul celei <strong>de</strong>-a II – a categorii, aplicarea unor tratamente externe experimentale cu<br />
fitoregulatori <strong>de</strong> creştere (auxine şi gibereline), în diferite concentraţii, la exemplare<br />
aparţinând mai multor specii <strong>de</strong> conifere (Larix, Tsuga, Picea, Pinus), a condus la obţinerea<br />
unor rezultate promiţătoare, cu condiţia ca aplicarea acestor tratamente să fie într-o strictă<br />
concordanţă cu fazele <strong>de</strong> <strong>de</strong>zvoltare ale fiecărui exemplar, cu vârsta, precum şi în funcţie <strong>de</strong><br />
condiţiile specifice climatice în anii <strong>de</strong> studiu.<br />
3.2.3.2. Fenomenul <strong>de</strong> incompatibilitate interspecifică în ameliorarea<br />
forestieră<br />
Factorii care limitează sau fac imposibilă polenizarea artificială între exemplare<br />
aparţinând unor specii diferite <strong>de</strong> arbori sunt legaţi în primul rând <strong>de</strong> diferenţele <strong>de</strong> ordin<br />
morfologic la nivelul florilor. După cum se cunoaşte, la gimnosperme, ovulul este la ve<strong>de</strong>re şi,<br />
în faza <strong>de</strong> receptivitate maximă (<strong>de</strong>stul <strong>de</strong> scurtă, <strong>de</strong> doar 2,3 zile), polenul purtat <strong>de</strong> vânt este<br />
colectat şi poate avea loc polenizarea. Dificultăţile intervin la efectuarea polenizării artificiale<br />
la 2 specii diferite, la care nu se suprapun perioa<strong>de</strong>le <strong>de</strong> receptivitate (ex. specii <strong>de</strong> pin şi<br />
larice). În acest caz, este necesar ca polenul uneia dintre cele două specii să fie colectat şi<br />
păstrat în condiţii care să asigure menţinerea viabilităţii materialului pentru perioa<strong>de</strong> limitate<br />
<strong>de</strong> timp.<br />
Mecanismul incompatibilităţii propriu-zise încă nu este elucidat pe <strong>de</strong>plin, dar<br />
cunoştinţe <strong>de</strong>stul <strong>de</strong> avansate în domeniu sunt semnalate la unele specii <strong>de</strong> angiosperme.<br />
Astfel, la plop se cunosc mult mai în <strong>de</strong>taliu mecanismele intime (semnale biochimice) ale<br />
acestui fenomen, respectiv prezenţa unor molecule <strong>de</strong> pe suprafaţa polenului şi a stigmatului.<br />
Aceste molecule se constituie într-un a<strong>de</strong>vărat “<strong>de</strong>codor” biochimic prin care polenul <strong>de</strong>pus pe<br />
stigmat este respins sau, dimpotrivă, acceptat. În acest din urmă caz, polenul germinează şi se<br />
poate realiza fecundarea ovulului.<br />
S-au semnalat situaţii (ex. la teste <strong>de</strong> hibridare între două specii <strong>de</strong> plop) când<br />
germinarea grăunciorilor <strong>de</strong> polen s-a oprit la jumătatea stilului. Tot <strong>de</strong> incompatibilitate<br />
26
putem vorbi şi în situaţia avortării bruşte a embrionilor abia rezultaţi în urma unor fecundări<br />
interspecifice.<br />
Toate aceste constatări au <strong>de</strong>terminat pe specialiştii în domeniul ameliorării genetice<br />
forestiere să efectueze o serie <strong>de</strong> cercetări, iar primele rezultate încurajatoare pe linia<br />
eliminării efectelor acestui fenomen nedorit au apărut la sfârşitul <strong>de</strong>ceniului 7, secolul trecut.<br />
În acest sens, cea mai notabilă realizare experimentală în domeniu s-a înregistrat la efectuarea<br />
unor teste pe diferite specii <strong>de</strong> plop, cea mai cunoscută fiind efectul Mentor. Tehnica este<br />
<strong>de</strong>stul <strong>de</strong> simplă şi porneşte <strong>de</strong> la două probe iniţiale <strong>de</strong> polen, unul compatibil dar cu nuclei<br />
spermatici inactivaţi şi, cea <strong>de</strong>-a II-a, cu polen incompatibil dar cu nuclei spermatici normali.<br />
Amestecul celor două probe <strong>de</strong> polen a fost <strong>de</strong>pus pe stigmatul unei flori femele, iar<br />
germinarea polenului compatibil a <strong>de</strong>terminat formarea tuburilor polenice şi la nivelul<br />
materialului incompatibil. Evi<strong>de</strong>nt, până la urmă, fecundarea s-a realizat doar din direcţia<br />
polenului incompatibil, întrucât numai acesta prezenta nuclei spermatici normali.<br />
La gimnosperme, aplicarea acestei meto<strong>de</strong> nu a dus la obţinerea unor rezultate<br />
promiţătoare ca în cazul plopului şi, <strong>de</strong> aceea, s-au încercat şi alte variante experimentale în<br />
ve<strong>de</strong>rea suprimării efectului <strong>de</strong> incompatibilitate ce apare frecvent la polenizările<br />
interspecifice. Una dintre cele mai utilizate tehnici a fost aceea <strong>de</strong> aplicare a unor solvenţi<br />
organici pe suprafaţa stigmatului. Rezultatele însă au fost mult mai mo<strong>de</strong>ste şi, în rarele cazuri<br />
<strong>de</strong> reuşită (ex. hibridări între unele specii ale genului Pinus), seminţele rezultate au fost în<br />
mare măsură sterile sau, în alte cazuri, tuburile polenice nu ajuns <strong>de</strong>cât până la un punct<br />
intermediar al ţesutului femel. La molid, doar prin aplicarea efectului Mentor, s-au obţinut<br />
unele rezultate pozitive în realizarea <strong>de</strong> hibridări interspecifice.<br />
3.2.3.3. Explicarea fenomenului <strong>de</strong> androsterilitate<br />
Asemenea multor specii <strong>de</strong> plante din flora ierboasă (spontană şi cultivată) şi la<br />
diferite specii lemnoase apare frecvent fenomenul <strong>de</strong> androsterilitate, respectiv forme fără<br />
polen sau cu polen steril. Cauza majoră a manifestării acestui fenomen se poate explica prin<br />
<strong>de</strong>fectele apărute în formarea unor elemente la nivelul organelor florale mascule (antere<br />
<strong>de</strong>formate, vi<strong>de</strong>, in<strong>de</strong>hiscente, producere <strong>de</strong> polen neviabil) sau prin absenţa anterelor. Aceste<br />
exemplare s-au dovedit însă extrem <strong>de</strong> utile în practica ameliorării forestiere prin faptul că<br />
aceşti indivizi, în calitate <strong>de</strong> genitori materni, pot produce <strong>de</strong>scen<strong>de</strong>nţi (hibrizi) cu un<br />
pronunţat fenomen <strong>de</strong> heterozis, evitându-se operaţii complicate şi stresante <strong>de</strong> castrare.<br />
În ceea ce priveşte stabilirea originii acestui fenomen, cercetătorii în domeniu au<br />
căutat să eluci<strong>de</strong>ze şi să <strong>de</strong>a mai multe explicaţii, pornind <strong>de</strong> la teoria conform căreia<br />
androsterilitatea are cauze genetice şi ar <strong>de</strong>pin<strong>de</strong> <strong>de</strong> gene localizate în nucleu, (recesive), în<br />
citoplasmă dar şi în urma unor interacţiuni nucleo-citoplasmatice.<br />
Pornind <strong>de</strong> la această premiză, <strong>de</strong>-a lungul timpului s-au formulat mai multe teorii<br />
(ipoteze) cu privire la apariţia şi manifestarea fenomenului <strong>de</strong> androsterilitate.<br />
1. Ipoteza apariţiei spontane se bazează pe explicaţia instabilităţii eredităţii<br />
extranucleare, iar plantele (inclusiv arbori) androsterile sunt menţinute în interiorul unei<br />
populaţii.<br />
2. Ipoteza apariţiei în momentul efectuării încrucişărilor este susţinută prin apariţia<br />
unor exemplare androsterile în cadrul unor încrucişări interpecifice sau intergenerice (între<br />
grâu şi secară).<br />
3. Ipoteza apariţiei la inducerea mutagenezei care este <strong>de</strong>monstrată prin apariţia <strong>de</strong><br />
indivizi androsterili în urma efectuării <strong>de</strong> tratamente prealabile cu diferiţi factori mutageni<br />
(chimici/colchicină sau fizici/radiaţii) a exemplarelor selectate.<br />
27
4. Ipoteza virală se bazează pe faptul că la o serie <strong>de</strong> plante androsterile (ex. la<br />
exemplare aparţinând genului Vicia) au fost <strong>de</strong>scoperiţi corpusculi mici cu două molecule <strong>de</strong><br />
ARN. Prin marea lor asemănare cu virusurile, aceste particule sferice au şi fost <strong>de</strong>numite<br />
pseudovirusuri, fiind <strong>de</strong>pistate în număr mare în ţesuturile androsterile.<br />
5. Ipoteza mitocondrială este, se pare, teoria cea mai avansată şi se bucură, în prezent,<br />
<strong>de</strong> o tot mai largă credibilitate în domeniu. După cum bine se cunoaşte, mitocondria joacă un<br />
rol <strong>de</strong>cisiv în etapa <strong>de</strong> formare a gameţilor, prin energia ce o pune la dispoziţia întregului<br />
proces <strong>de</strong> gametogeneză. În urma efectuării unor cercetări mai aprofundate, s-a putut întocmi<br />
o listă <strong>de</strong> argumente ştiinţifice ce susţin această ipoteză.<br />
Astfel:<br />
- există diferenţe notabile în ceea ce priveşte cantităţile unor constituenţi membranari<br />
<strong>de</strong> la nivelul mitocondriilor între exemplarele androsterile şi cele normale;<br />
- s-a <strong>de</strong>scoperit o rearanjare a secvenţelor ADN-ului mitocondrial <strong>de</strong> la plantele<br />
androsterile, comparativ cu cel <strong>de</strong> la exemplarele normale;<br />
- în cadrul fuziunii protoplaştilor are loc un transfer al androsterilităţii prin asociere cu<br />
un anumit segment al ADN-ului mitocondrial;<br />
- s-a <strong>de</strong>monstrat existenţa unor diferenţe între catenele polipeptidice (sintetizate in<br />
vitro) <strong>de</strong> la plante androsterile şi cele fertile.<br />
Este evi<strong>de</strong>nt faptul că, separat, o teorie sau alta nu poate elucida acest fenomen şi, prin<br />
urmare, <strong>de</strong>terminismul androsterilităţii este încă <strong>de</strong>parte <strong>de</strong> a fi complet lămurit. Numai<br />
<strong>de</strong>scifrarea tuturor mecanismelor <strong>de</strong> la nivel molecular ar putea crea o bază certă privind<br />
elaborarea unei viitoare teorii complete asupra acestui fenomen.<br />
IV. METODE MODERNE (NECONVENŢIONALE) DE<br />
AMELIORARE FORESTIERĂ<br />
Înainte <strong>de</strong> a fi prezentat pe larg acest capitol, trebuie precizat faptul că problematica<br />
ameliorării forestiere în prezent dar, mai ales, în viitor este recomandabil să se raporteze şi la<br />
elemente specifice problematicii resurselor genetice forestiere. Aceste aspecte sunt în<br />
concordanţă cu ultimele reglementări naţionale şi internaţionale şi constituie, în prezent,<br />
elemente <strong>de</strong> bază în cadrul unor etape distincte ale programelor <strong>de</strong> ameliorare pentru cele mai<br />
importante specii forestiere.<br />
Utilizarea poliploizilor naturali sau artificiali a constituit obiectul unor studii intense<br />
efectuate în Suedia (Ekebo) sau în Germania (Hamburg), în perioada 1930 – 1960 (Nanson,<br />
2005). Experienţele privind iradierea unor plante tinere cu radiaţii ionizante puternice (β, α, γ)<br />
au condus însă la obţinerea unor rezultate extrem <strong>de</strong> nefavorabile, fapt ce a <strong>de</strong>terminat<br />
abandonarea, în foarte mare măsură, a utilizării acestor tehnici experimentale în genetica<br />
forestieră. Măsura s-a dovedit pe <strong>de</strong>plin justificată, cu atât mai mult cu cât majoritatea<br />
speciilor <strong>de</strong> arbori <strong>de</strong>ţin o variabilitate naturală la cote foarte înalte şi au cicluri <strong>de</strong> viaţă foarte<br />
lungi comparativ cu speciile ierboase.<br />
Începând cu anii `90 ai mileniului trecut, cercetările în domeniul ingineriei genetice şi<br />
punerea la punct a diverselor tehnici mo<strong>de</strong>rne <strong>de</strong> explorare a variabilităţii au creat posibilităţi<br />
concrete <strong>de</strong> modificare a garniturii genetice şi încorporarea <strong>de</strong> transgene la unele specii <strong>de</strong><br />
arbori (ex. specii <strong>de</strong> plop), noile forme putând fi ulterior multiplicate în sistem vegetativ.<br />
Recentele <strong>de</strong>zbateri privind necesitatea şi oportunitatea extin<strong>de</strong>rii utilizării unor varietăţi<br />
transgenice (organisme modificate genetic - OMG) şi în practica silvică suscită încă multiple<br />
28
controverse, ţinând cont <strong>de</strong> complexitatea structurii arborilor (inclusiv structura<br />
echipamentului genetic) şi <strong>de</strong> ciclurile lor lungi <strong>de</strong> viaţă. Totuşi, trebuie recunoscut interesul<br />
enorm pe care îl manifestă cercetătorii în acest nou domeniu, acesta putând oferi oportunităţi<br />
încă nebănuite în ceea ce priveşte realizarea unor forme <strong>de</strong> arbori cu caractere excepţionale<br />
pentru practica <strong>de</strong> ameliorare silvică.<br />
4.1. Mutageneza şi implicaţiile practice în ameliorarea arborilor<br />
În prezent, inducerea experimentală a mutagenezei este încă pe larg utilizată în practica<br />
ameliorării speciilor cultivate şi în pomicultură. În zootehnie, proce<strong>de</strong>ul este mult limitat<br />
datorită unei mult mai mari rigori privind <strong>de</strong>terminismul cromozomial al sexelor şi a<br />
complexităţii structurale a organismelor animale.<br />
4.1.1. Interesul obţinerii <strong>de</strong> varietăţi poliploi<strong>de</strong> la speciile forestiere<br />
În sens larg, poliploizii sunt indivizi posesori a mai mult <strong>de</strong> 2 seturi cromozomiale (3n<br />
– triploizi, 4n – tetraploizi, etc.) şi, la anumite specii vegetale, această “stare” legat <strong>de</strong> noua<br />
garnitură cromozomială oferă un optim fiziologic adaptiv şi productiv acestor varietăţi (ex.<br />
Triticum sp.).<br />
La arbori, în marea majoritate a cazurilor, optimul fiziologic este conferit <strong>de</strong> starea<br />
normală <strong>de</strong> diploidie (2n) (în special la răşinoase). Totuşi, în urma cercetărilor efectuate în<br />
experimente <strong>de</strong> inducere a mutagenezei, s-a ajuns la concluzia că la unele specii <strong>de</strong> foioase<br />
(ex. plop tremurător), crearea facilă a unor forme triploi<strong>de</strong> s-a dovedit a fi un real câştig pe<br />
linia ameliorării acestor specii, mai ales în privinţa acumulărilor bioproductive şi a ritmului <strong>de</strong><br />
creştere.<br />
Obţinerea <strong>de</strong> forme poliploi<strong>de</strong> la unele specii forestiere este posibilă prin aplicarea<br />
unor meto<strong>de</strong> experimentale, dintre care cele mai utilizate sunt cele chimice şi biologice.<br />
Meto<strong>de</strong>le biologice presupun regenerări <strong>de</strong> ramuri sau tulpini după tăierea lor sau aplicarea<br />
unor tratamente speciale cu diferiţi paraziţi pe vârfurile <strong>de</strong> creştere. Aceste tehnici au totuşi un<br />
caracter mai restrictiv, rezultate notabile fiind înregistrate mai mult în pomicultură.<br />
Mult mai pe larg utilizate sunt tratamentele chimice, în acest sens, cel mai intens<br />
aplicat agent chimic fiind colchicina, alcaloid extras din brânduşa <strong>de</strong> toamnă (Colchicum<br />
autumnale). Aceasta se prepară sub formă <strong>de</strong> soluţii, <strong>de</strong> diferite concentraţii (acestea nu<br />
<strong>de</strong>păşesc însă 0,5%), care se aplică pe vârfuri <strong>de</strong> creştere. O altă modalitate mult mai comodă<br />
şi eficientă este cea <strong>de</strong> imersare a seminţelor, pe diferite perioa<strong>de</strong> <strong>de</strong> timp, în soluţia <strong>de</strong><br />
colchicină.<br />
Recunoaşterea exemplarelor poliploi<strong>de</strong> rezultate se face prin înregistrarea anumitor<br />
particularităţi morfologice (după specie) dar, mai ales, după efectuarea unor teste şi observaţii<br />
citogenetice (analize microscopice).<br />
4.1.2. Obţinerea <strong>de</strong> poliploizi la răşinoase<br />
Ca şi în cazul utilizării altor meto<strong>de</strong> mo<strong>de</strong>rne privind modificarea structurală şi<br />
funcţională a echipamentului genetic, răşinoasele răspund, în general, mult mai greu la<br />
aplicarea tratamentelor chimice specifice, comparativ cu multe dintre speciile <strong>de</strong> foioase.<br />
În cadrul inducerii experimentale a mutagenezei, la tratamentele cu soluţii <strong>de</strong><br />
colchicină aplicate seminţelor (imersare la concentraţie <strong>de</strong> 0,2%, umectare în faza <strong>de</strong><br />
germinaţie a seminţelor la o concentraţie <strong>de</strong> 0,4%, respectiv cultură <strong>de</strong> embrioni pe medii cu<br />
colchicină) s-au obţinut, cu relativă dificultate, serii <strong>de</strong> poliploizi şi unele exemplare <strong>de</strong><br />
29
mixoploizi la specii ale genurilor Abies şi Pinus. Indivizii poliploizi obţinuţi au prezentat însă<br />
creşteri mult mai slabe, comparativ cu indivizii normali diploizi (un evi<strong>de</strong>nt fenomen <strong>de</strong><br />
nanism), noile forme având ramuri groase şi ace mai scurte. A<strong>de</strong>sea, la aceste exemplare se<br />
remarcă şi lipsa înfloririi. Puieţi colchicinizaţi s-au mai obţinut şi la molid, însă numărul<br />
acestora a fost mult mai redus.<br />
După cum se cunoaşte, răşinoasele, comparativ cu foioasele, sunt specii lemnoase mult<br />
mai vechi, cu o mare <strong>de</strong>zvoltare în mezozoic (au o vechime <strong>de</strong> peste 300 milioane <strong>de</strong> ani) şi, în<br />
consecinţă, structura lor genetică este <strong>de</strong> foarte mult timp stabilizată. Din acest motiv,<br />
gimnospermele au optimul metabolic şi adaptiv în stare <strong>de</strong> diploidie, pe când poliploizii<br />
acestora sunt pitici, nu înfloresc şi a<strong>de</strong>sea nici nu supravieţuiesc.<br />
În concluzie, se poate afirma că inducerea poliploidiei la specii <strong>de</strong> răşinoase nu<br />
prezintă interes din punct <strong>de</strong> ve<strong>de</strong>re economic al ameliorării forestiere, puţinele forme<br />
poliploi<strong>de</strong> obţinute interesând doar din punct <strong>de</strong> ve<strong>de</strong>re estetic şi ornamental.<br />
4.1.3. Obţinerea <strong>de</strong> poliploizi la foioase<br />
La o serie <strong>de</strong> specii foioase <strong>de</strong> arbori, inducerea mutagenezei a atins o înaltă cotă<br />
privind performanţele cantitative şi calitative şi, în consecinţă, în practica <strong>de</strong> ameliorare a<br />
acestor forme şi varietăţi, mutageneza dove<strong>de</strong>şte mari disponibilităţi şi practici extrem <strong>de</strong><br />
performante. Astfel, cazul plopului tremurător a <strong>de</strong>venit, <strong>de</strong> ceva vreme, <strong>de</strong> mare notorietate,<br />
pornind <strong>de</strong> la utilizarea formelor naturale <strong>de</strong> poliploizi sau <strong>de</strong> inducere şi obţinere artificială a<br />
triploizilor cu mare randament <strong>de</strong> creştere şi potenţial <strong>de</strong> adaptare. De exemplu, în Suedia, în<br />
cadrul unor populaţii <strong>de</strong> plopi tremurător, exemplarele <strong>de</strong> triploizi <strong>de</strong>păşesc indivizii normali<br />
(2n) cu cca. 14% la înălţime şi cu peste 50% în volum.<br />
Producerea <strong>de</strong> plopi tremurători triploizi<br />
1) Plecând <strong>de</strong> la triploizi naturali<br />
În cadrul unei populaţii, plopii tremurători triploizi produc gameţi n şi 2n (mai rar 3n)<br />
şi se încrucişează cu indivizi diploizi care produc numai gameţi n, rezultând <strong>de</strong>scen<strong>de</strong>nţi<br />
diferiţi ca grad <strong>de</strong> ploidie (2n, 3n şi mai rar 4n) (fig. 7). Indivizii tetraploizi sunt <strong>de</strong> mică<br />
înălţime şi fără vigoare, ceea ce indică faptul că s-a <strong>de</strong>păşit optimul <strong>de</strong> 3n. Totuşi, aceşti<br />
indivizi sunt utilizaţi la încrucişarea cu exemplare normale diploi<strong>de</strong>, în ve<strong>de</strong>rea obţinerii <strong>de</strong> noi<br />
triploizi. Aceştia sunt autotriploizi, <strong>de</strong>oarece provin din indivizi aparţinând aceleaşi specii.<br />
Figura 7. Producerea artificială <strong>de</strong> triploizi la plopul tremurător (după Nanson, 2005)<br />
30
2) Plecând <strong>de</strong> la triploizi artificiali<br />
Indivizii triploizi naturali sunt <strong>de</strong>stul <strong>de</strong> rari şi au o fertilitate scăzută, aceste<br />
manifestări fiind datorate probabil garniturii cromozomiale relativ instabile. Acest lucru i-a<br />
<strong>de</strong>terminat pe cercetătorii din Suedia, <strong>de</strong> exemplu, să recurgă la producerea artificială şi<br />
utilizarea tetraploizilor prin tehnica colchicinizării (fig. 7). În acest sens, seminţe <strong>de</strong> plop<br />
diploid au fost aşezate în plăci Petri, pe hârtie <strong>de</strong> filtru impregnată cu soluţie <strong>de</strong> colchicină<br />
0,2% În urma aplicării acestui tratament, a rezultat un număr redus <strong>de</strong> plantule tetraploi<strong>de</strong> <strong>de</strong><br />
plop şi un anumit procent <strong>de</strong> plante mixoploi<strong>de</strong> (indivizi diploizi ce conţin în structura lor<br />
anumite ţesuturi tetraploi<strong>de</strong>). Cel mai important aspect este ca, la final, ţesuturile generatoare<br />
<strong>de</strong> flori să fie tetraploi<strong>de</strong>. După creştere, înflorire şi selecţie, părinţii tetraploizi se încrucişează<br />
cu exemplare diploi<strong>de</strong>, rezultând triploizi în sistem regulat.<br />
În Germania, Froelich şi Illies au obţinut triploizi, reuşind încrucişarea între exemplare<br />
4n <strong>de</strong> Populus tremula şi indivizi 2n <strong>de</strong> Populus tremuloi<strong>de</strong>s (specie americană). În acest fel<br />
au fost obţinuţi alotriploizi, indivizi ce se caracterizează prin creşteri rapi<strong>de</strong>, vigoare <strong>de</strong>osebită,<br />
precum şi o bună rezistenţă la boli şi dăunători. Din aceste motive, formele obţinute au fost<br />
trecute într-un sistem clonal intensiv <strong>de</strong> multiplicare, utilizându-se experimental<br />
micropropagarea (multiplicarea în masă in vitro). (fig. 8).<br />
Extin<strong>de</strong>rea metodologiei utilizării şi obţinerii <strong>de</strong> poliploizi s-a materializat prin<br />
aplicarea acestei tehnici şi la alte specii <strong>de</strong> foioase, cum ar fi, în principal, la alun şi<br />
mesteacăn.<br />
Astfel, după Gathy, pe la mijlocul anilor ´50 ai secolului trecut, în pădurile din Suedia<br />
au fost <strong>de</strong>pistate 5 exemplare <strong>de</strong> mesteacăn triploid, unul dintre ele măsurând cca. 26 m în<br />
înălţime, la o vârstă <strong>de</strong> 25 ani.<br />
Exemplarele tetraploi<strong>de</strong>, obţinute în urma încrucişării dintre indivizi 2n şi 4n (max. 1%<br />
din <strong>de</strong>scen<strong>de</strong>nţă), sunt mai puţin viguroase şi cu numeroase <strong>de</strong>fecte <strong>de</strong> formă, comparativ cu<br />
triploizii din aceeaşi generaţie. În natură, aceşti indivizi sunt eliminaţi rapid prin acţiunea<br />
selecţiei naturale, <strong>de</strong> un<strong>de</strong> şi explicarea absenţei acestora în păduri, la vârste mai înaintate. În<br />
schimb, exemplarele triploi<strong>de</strong> au dovedit cam aceeaşi vigoare şi capacitate <strong>de</strong> creştere ca şi în<br />
cazul diploizilor normali.<br />
Figura 8. Hibrizi alotriploizi “Astria”<strong>de</strong> Populus tremuloi<strong>de</strong>s x Populus tremula (vitroplante<br />
în pepinieră) (după Nanson, 2005)<br />
31
În cazul genului Alnus, s-a dovedit faptul că formele <strong>de</strong> alotriploizi, rezultate în urma<br />
încrucişării dintre Alnus rubra 2n şi Alnus glutinosa 4n, au avut o creştere excelentă. O situaţie<br />
asemănătoare s-a observat şi în cazul unor autotriploizi <strong>de</strong> Betula verrucosa.<br />
4.1.4. Mutaţii genice şi cromozomiale la speciile forestiere<br />
Din experienţa <strong>de</strong>stul <strong>de</strong> vastă acumulată în practica ameliorării speciilor cultivate sau<br />
ierboase, mutaţiile genice şi cromozomiale (<strong>de</strong>leţii, inversii, duplicaţii sau translocaţii) sunt<br />
<strong>de</strong>stul <strong>de</strong> frecvente, însă <strong>de</strong>pistarea acestora la speciile forestiere este foarte dificil <strong>de</strong> realizat.<br />
În acest sens, există extrem <strong>de</strong> puţine realizări şi date atât în ceea ce priveşte <strong>de</strong>pistarea unor<br />
mutante, cât şi inducere experimentală a acestor tipuri <strong>de</strong> mutaţii. De exemplu, apariţia unor<br />
exemplare cu <strong>de</strong>ficienţe ale sistemului clorofilian ar fi, se pare, datorată unor mutaţii<br />
cromozomiale.<br />
Pe <strong>de</strong> altă parte, în natură au fost i<strong>de</strong>ntificate câteva situaţii punctuale referitor la<br />
apariţia unor mutanţi naturali, cum ar fi la brad (mutanţi cu coroană piramidală), la duglas<br />
(mutanţi cu ramuri în formă <strong>de</strong> mătură) sau la salcâm (forme mutante cu tulpini târâtoare). De<br />
asemenea, la alte specii lemnoase s-au i<strong>de</strong>ntificat forme mutante cu frunze variegate.<br />
În general, mutaţiile sunt mai uşor <strong>de</strong> <strong>de</strong>pistat la formele haploi<strong>de</strong>, naturale sau<br />
obţinute experimental prin andro şi ginogeneză, <strong>de</strong>oarece aceste forme au în structura lor<br />
ereditară doar o singură garnitură cromozomială, iar în fenotip, efectele se manifestă în prima<br />
generaţie, inclusiv în cazul mutaţiilor recesive.<br />
În multe situaţii, exemplarele mutante şi-au dovedit din plin utilitatea în cadrul<br />
procesului <strong>de</strong> ameliorare a diferitelor specii şi varietăţi lemnoase, indivizii în cauză constituind<br />
un valoros material <strong>de</strong> plecare în cadrul unor cicluri mai ample <strong>de</strong> selecţie şi hibridare. Prin<br />
utilizarea acestor forme se scurtează foarte mult durata <strong>de</strong> timp necesară <strong>de</strong>rulării acestor etape<br />
importante ale procesului <strong>de</strong> ameliorare. De asemenea, prin utilizarea unor mutanţi se pot<br />
obţine mai uşor indivizi mai rezistenţi la acţiunea nocivă a diferiţilor factori biotici şi abiotici.<br />
32
AMELIORAREA ARBORILOR PRIN BIOTEHNOLOGII ŞI INGINERIE<br />
GENETICĂ<br />
Conceptul <strong>de</strong> inginerie genetică reflectă, la modul cel mai sintetic, <strong>de</strong>zvoltarea<br />
impetuoasă a domeniului <strong>de</strong> vârf în genetica şi biologia mo<strong>de</strong>rnă, urmare firească a marilor<br />
<strong>de</strong>scoperiri efectuate în ultimele <strong>de</strong>cenii în domeniul biochimiei şi geneticii moleculare. Pe<br />
<strong>de</strong> altă parte, nevoile crescân<strong>de</strong> ale societăţii umane privind sporirea şi diversificarea<br />
permanentă a gamei <strong>de</strong> produşi alimentari, precum şi necesitatea găsirii <strong>de</strong> noi şi tot mai<br />
eficiente tratamente legate <strong>de</strong> profilaxia multor maladii genetice grave, inclusiv a<br />
cancerului, constituie motivaţii extrem <strong>de</strong> puternice privind avântul spectaculos al acestui<br />
nou domeniu.<br />
La modul cel mai concret posibil, ingineria genetică poate fi <strong>de</strong>finită ca un<br />
ansamblu <strong>de</strong> meto<strong>de</strong> şi tehnici care poate face posibilă manipularea materialului genetic la<br />
nivel molecular, în sensul modificării structurii macromoleculei <strong>de</strong> ADN, respectiv <strong>de</strong><br />
izolare, sinteză artificială şi transfer <strong>de</strong> gene la alte organisme, unele foarte în<strong>de</strong>părtate din<br />
punct <strong>de</strong> ve<strong>de</strong>re taxonomic şi filogenetic. În acest mod, se poate trece foarte uşor peste<br />
aceste bariere şi se poate obţine rapid un nou organism, pornind <strong>de</strong> la o singură celulă,<br />
ţesut sau fragment <strong>de</strong> organ.<br />
Unele dintre aceste meto<strong>de</strong>, datorită eficienţei şi rapidităţii extraordinare <strong>de</strong><br />
<strong>de</strong>zvoltare, au putut fi trecute în regim industrial, acestea constituind noile ramuri ale<br />
biotehnologiilor. Ne referim aici, mai cu seamă, la tehnica micropropagării (multiplicarea<br />
in vitro a celulor şi ţesuturilor vegetale), la obţinerea <strong>de</strong> protoplaşti şi hibridarea somatică a<br />
organismelor vegetale, sau obţinerea la scară industrială <strong>de</strong> seminţe artificiale, inclusiv<br />
pentru specii forestiere.<br />
Trebuie menţionat faptul că şi silvicultura (mai ales în domeniul ameliorării) a<br />
adoptat unele dintre meto<strong>de</strong>le şi tehnicile acestui nou domeniu, în scopul îmbunătăţirii<br />
însuşirilor ereditare ale celor mai importante specii forestiere. Una dintre cele mai utilizate<br />
tehnici în domeniu o constituie cultura “in vitro” <strong>de</strong> celule şi ţesuturi vegetale.<br />
4.2. Cultura in vitro <strong>de</strong> celule şi ţesuturi vegetale<br />
Prin cultura in vitro <strong>de</strong> celule şi ţesuturi vegetale se înţelege <strong>de</strong>taşarea unei celule<br />
sau a unui meristem apical (explant) <strong>de</strong> pe o plantă donatoare, cultivarea acestora pe un<br />
mediu sintetic aseptic (în condiţii controlate <strong>de</strong> temperatură şi lumină) şi obţinerea <strong>de</strong> noi<br />
organisme, precum şi multiplicarea acestora.<br />
Reuşita acestei meto<strong>de</strong> se bazează pe totipotenţa celulei vegetale, în sensul că<br />
explantul (celula sau ţesutul meristematic) este o unitate vie, in<strong>de</strong>pen<strong>de</strong>ntă <strong>de</strong> locul <strong>de</strong><br />
origine, care <strong>de</strong>ţine întreaga cantitate <strong>de</strong> informaţie genetică preluată <strong>de</strong> la planta mamă şi<br />
poate regenera o nouă plantă. Faptul că într-un timp relativ scurt (în mai puţin <strong>de</strong> un an) se<br />
pot obţine prin micropropagare milioane <strong>de</strong> exemplare (copii fi<strong>de</strong>le ale plantei donatoare),<br />
forme care în condiţii obişnuite s-ar obţine foarte greu sau nu ar putea supravieţui,<br />
reprezintă un câştig enorm privind eficienţa şi implicaţiile practice ale acestei meto<strong>de</strong> în<br />
ameliorarea multor şi importante specii forestiere. De asemenea, prelevarea şi cultura “in<br />
vitro” <strong>de</strong> meristeme asigură obţinerea şi multiplicarea unui material biologic sănătos, liber<br />
<strong>de</strong> viruşi.
4.2.1. Specificul activităţii într-un laborator <strong>de</strong> culturi in vitro<br />
Laboratorul propriu-zis este încăperea un<strong>de</strong> se prepară mediile <strong>de</strong> cultură. În acest<br />
scop, această încăpere trebuie să fie suficient <strong>de</strong> spaţioasă şi iluminată corespunzător, cu<br />
instalaţii <strong>de</strong> apă şi canalizare curentă, reţea <strong>de</strong> electricitate şi gaz. Camera <strong>de</strong> creştere<br />
este încăperea cea mai importantă şi caracteristică oricărui laborator <strong>de</strong> culturi in vitro, în<br />
care explantele inoculate pe medii sintetice aseptice cresc şi se <strong>de</strong>zvoltă pentru<br />
multiplicare. În acest scop, camerele <strong>de</strong> creştere sunt dotate cu sistem automatizat <strong>de</strong><br />
climatizare, asigurându-se un regim controlat <strong>de</strong> temperatură (20-25 o C) şi umiditate (50-<br />
60%). Iluminatul (3200-5000 lx) este furnizat <strong>de</strong> lumina albă şi rece a tuburilor<br />
fluorescente, montate la partea superioară a etajerelor pe care sunt aşezate culturile (la cca.<br />
40 cm <strong>de</strong>asupra) (fig. 9). Menţinerea la lumină a culturilor se face prin poziţionarea lor<br />
verticală sau uşor înclinată. Fotoperioada optimă <strong>de</strong>16 ore lumină şi 8 ore întuneric pe zi<br />
este necesară stimulării progresive a<strong>de</strong>cvate a caulogenezei şi rizogenezei “in vitro” la<br />
explantele majorităţii speciilor vegetale.<br />
Zona aseptică sau camera sterilă este încăperea în care se execută sterilizarea,<br />
prelevarea, inocularea explantului pe mediu <strong>de</strong> cultură şi multiplicarea (micropropagarea)<br />
materialului biologic obţinut. Toate aceste operaţiuni se execută la hota cu flux laminar <strong>de</strong><br />
are steril (fig. 10). Pe cât posibil, această încăpere va fi cât mai izolată <strong>de</strong> restul camerelor<br />
laboratorului şi este indicat să fie aşezată în apropierea zonei <strong>de</strong> preparare a mediilor.<br />
În reuşita cultivării explantelor vegetale pe medii aseptice, un rol foarte important<br />
revine mediilor <strong>de</strong> cultură, prin compoziţia lor chimică, natura elementelor chimice din<br />
substrat şi proporţia acestora, epuizarea preferenţială a unor compuşi sau concentrarea<br />
altora.<br />
Fig. 9. Cameră <strong>de</strong> creştere (după Nanson, 2005)<br />
34
Figura 10. Hotă cu flux laminar <strong>de</strong> aer steril (original)<br />
Mediile <strong>de</strong> cultură conţin în compoziţia lor substanţe anorganice şi organice.<br />
Elementele chimice din componenta anorganică pot fi accesibile celulei vegetale sub forma<br />
unor anumite tipuri <strong>de</strong> compuşi sau soluţii şi sunt împărţite în macroelemente şi<br />
microelemente. Din acest punct <strong>de</strong> ve<strong>de</strong>re, cel mai utilizat tip <strong>de</strong> mediu <strong>de</strong> cultură este<br />
mediul Murashige-Skoog (tab. 2).<br />
În cadrul componentei organice a mediului <strong>de</strong> cultură se includ vitamine (inozitol,<br />
tiamină, pantotenat <strong>de</strong> calciu, ac.nicotinic, ac.ascorbic), fitoregulatori <strong>de</strong> creştere (auxine,<br />
citochinine şi gibereline), substrat <strong>de</strong> carbon (zaharoză) şi agar (când se prepară mediu<br />
solid).<br />
Fitoregulatorii sunt din cei aparţinând celor 3 mari grupe, respectiv auxine,<br />
gibereline şi citochinine, iar agarul (un polizaharid extras din alge roşii) reprezintă agentul<br />
solidificator al mediului <strong>de</strong> cultură.<br />
Alegerea explantelor la speciile forestiere <strong>de</strong>pin<strong>de</strong> <strong>de</strong> metoda <strong>de</strong> multiplicare<br />
utilizată. De regulă, se recoltează mugurii axilari (se au în ve<strong>de</strong>re meristemele apicale<br />
caulinare situate la baza frunzelor), <strong>de</strong>oarece utilizarea unor explante mai mari (noduri <strong>de</strong><br />
2-5 cm lungime) ar creşte consi<strong>de</strong>rabil riscul perpetuării contaminărilor microbiene<br />
secundare.<br />
La speciile lemnoase care sunt multianuale, o problemă practică foarte importantă<br />
este cea a reîntineririi unor organe <strong>de</strong> pe care urmează să fie prelevate meristeme apicale.<br />
Explantele sau butaşii prelevaţi <strong>de</strong> pe astfel <strong>de</strong> plante îşi pierd capacitatea <strong>de</strong> înrădăcinare.<br />
De aceea, la arbori aplicarea prealabilă culturii in vitro a unor meto<strong>de</strong> <strong>de</strong> reîntinerire a<br />
materialului biologic prin butăşiri sau microbutăşiri “in vitro”, altoiri <strong>de</strong> apexuri <strong>de</strong> plante<br />
adulte pe tinere plantule (formate din seminţe), tăieri, altoire repetată sau simplă, etc.<br />
Alegerea celei mai potrivite meto<strong>de</strong> <strong>de</strong> <strong>de</strong>zinfectare a explantului trebuie să ţină<br />
seama <strong>de</strong> natura organelor, profunzimea ţesuturilor care vor <strong>de</strong>veni explante, <strong>de</strong> fineţea<br />
tegumentelor şi a epi<strong>de</strong>rmei.<br />
Inocularea reprezintă operaţiunea <strong>de</strong> <strong>de</strong>taşare şi aşezare a explantului (meristemul<br />
apical caulinar) pe mediul <strong>de</strong> cultură aseptic. Datorită fragilităţii şi dimensiunilor foarte<br />
mici ale explantului (un meristem are diametrul, în medie, <strong>de</strong> 0,1-0,2 mm), această operaţie<br />
este extrem <strong>de</strong> <strong>de</strong>licată şi dificilă şi se efectuează, obligatoriu, sub lupa binoculară<br />
amplasată în incinta hotei cu flux laminar <strong>de</strong> aer steril. De asemenea, tot instrumentarul se<br />
35
sterilizează în alcool şi se flambează la becul <strong>de</strong> gaz din incinta hotei, înaintea şi după<br />
fiecare inoculare.<br />
Ingredient<br />
Mediul Murashige-Skoog (MS,1962) (după Cachiţă-1987)<br />
Concentraţii<br />
în soluţii stoc (mg/l) în mediu (mg/)<br />
Azotat <strong>de</strong> amoniu (M) 82.500 1.650<br />
Azotat <strong>de</strong> potasiu 95.000 1.900<br />
Sulfat <strong>de</strong> magneziu 18.500 370<br />
Fosfat <strong>de</strong> potasiu 8.500 170<br />
Acid boric (m) 620 6,2<br />
Sulfat <strong>de</strong> mangan 2.176 22,3<br />
Sulfat <strong>de</strong> zinc 860 8,6<br />
Molibdat <strong>de</strong> sodiu 25 0,25<br />
Sulfat <strong>de</strong> cupru 2,5 0,025<br />
Clorură <strong>de</strong> cobalt 2,5 0,025<br />
Iodură <strong>de</strong> potasiu 83 0,83<br />
Clorură <strong>de</strong> calciu 14.500 440<br />
Na2EDTA 2.984 37,3<br />
Sulfat feros (m) 1.114 27,8<br />
M – macroelemente; m – microelemente<br />
Tabelul 2<br />
În<strong>de</strong>părtarea primordiilor foliare se poate face cu minibisturie mai mari sau cu ace<br />
spatulate. Primordiile foliare se <strong>de</strong>taşează complet pentru ca meristemul să fie cât mai bine<br />
expus şi individualizat. Rapiditatea efectuării acestei operaţiuni preîntâmpină apariţia<br />
riscului <strong>de</strong>shidratării meristemului <strong>de</strong>taşat în contact prelungit cu instrumentarul flambat.<br />
Imediat, recipientele se vor acoperi cu folie <strong>de</strong> polietilenă sterilizată în alcool <strong>de</strong> 70 o , după<br />
care, culturile vor fi trecute în camera <strong>de</strong> creştere pentru incubarea, pasarea şi creşterea<br />
inoculilor.<br />
Primele săptămâni <strong>de</strong> menţinere a culturilor “in vitro” în camera <strong>de</strong> creştere<br />
reprezintă perioada <strong>de</strong> incubare, care se întin<strong>de</strong> ca durată în funcţie <strong>de</strong> natura explantului,<br />
<strong>de</strong> specie sau <strong>de</strong> condiţiile climatice. În primele zile după inoculare se fac trierile,<br />
în<strong>de</strong>părtându-se flacoanele contaminate. Pe mediile soli<strong>de</strong>, mucegaiurile sau coloniile<br />
bacteriene apar, cel mai a<strong>de</strong>sea, la suprafaţa mediului, mai aproape sau mai <strong>de</strong>parte <strong>de</strong><br />
explante.<br />
Inducerea proceselor regenerative la explantele speciilor lemnoase este mai lentă<br />
<strong>de</strong>cât la inoculii plantelor ierboase sau speciile cultivate, aceste procese manifestându-se<br />
după cca. 45-60 <strong>de</strong> zile. Procesul <strong>de</strong> organogeneză “in vitro” <strong>de</strong>butează cu formarea<br />
primilor lăstari şi muguraşi (caulogeneza “in vitro”), după care are loc formarea primelor<br />
rădăciniţe (rizogeneza “in vitro”). Culturile care prezintă o încetinire evi<strong>de</strong>ntă a creşterii<br />
explantelor, fenomen datorat epuizării mai timpurie a substanţelor nutritive din mediu, vor<br />
36
fi pasate pe mediu <strong>de</strong> cultură proaspăt şi steril. Stadiul final al etapei <strong>de</strong> organogeneză in<br />
vitro îl constituie formarea plantulelor din cultura primară.<br />
Înmulţirea in vitro a plantelor poartă <strong>de</strong>numirea <strong>de</strong> micropropagare<br />
(micromultiplicare sau microînmulţire). Este o formă <strong>de</strong> multiplicare vegetativă şi asigură<br />
un randament net superior, în comparaţie cu alte proce<strong>de</strong>e practicate, până în prezent, în<br />
horticultură şi silvicultură. Micropropagarea se face prin minibutăşire in vitro, atunci când<br />
plantulele din culturile primare sunt bine <strong>de</strong>zvoltate, cu rădăciniţe, tulpiniţe şi frunzuliţe<br />
bine individualizate şi viguroase. Minibutaşii rezultaţi sunt trecuţi, în condiţii aseptice, pe<br />
medii <strong>de</strong> cultură noi şi vor forma culturile secundare.<br />
4.2.2. Aclimatizarea în seră şi repicajul în pepinieră<br />
Multe vreme, din păcate, mulţi şi foarte buni specialişti în activitatea <strong>de</strong> laborator<br />
au neglijat a<strong>de</strong>sea aspectul privind aclimatizarea în seră a materialului biologic obţinut in<br />
vitro, respectiv trecerea la condiţiile <strong>de</strong> vegetaţie in vivo, acest fapt fiind consi<strong>de</strong>rat<br />
secundar ca importanţă. Multiplele eşecuri apărute au <strong>de</strong>terminat o reconsi<strong>de</strong>rare a acestei<br />
atitudini şi, în consecinţă, eforturile specialiştilor s-au concentrat şi în această direcţie, ceea<br />
ce a <strong>de</strong>terminat luarea <strong>de</strong> măsuri a<strong>de</strong>cvate asigurării condiţiilor propice <strong>de</strong> a se obţine<br />
plante a<strong>de</strong>cvate şi perfect aclimatizate.<br />
Odată obţinută aclimatizarea, plantele pot fi trecut în pepiniere, loc în care<br />
personalul calificat îl va supune operaţiei <strong>de</strong> repicaj normal asemenea şi celorlalte tipuri <strong>de</strong><br />
plante. Plantele obţinute în laborator sunt <strong>de</strong>numite în limbajul <strong>de</strong> specialitate ca vitroplante<br />
(fig. 11).<br />
Figura 11. Seră amenajată pentru aclimatizarea vitro-plantelor <strong>de</strong> Prunus avium<br />
(după Nanson, 2005)<br />
4.2.3. Rezultate obţinute la specii forestiere<br />
La specii ale unor importante genuri <strong>de</strong> foioase (Prunus avium, Populus sp., Betula,<br />
Quercus robur, Q. petraea, Eucalyptus, etc) s-au înregistrat rezultate pozitive sub aspect<br />
tehnic, însă din punct <strong>de</strong> ve<strong>de</strong>re al eficienţei economice, realizări notabile au fost obţinute<br />
doar la cireşul sălbatic. De altfel, în Franţa au fost iniţiate şi <strong>de</strong>zvoltate programe complexe<br />
privind cultura şi multiplicarea in vitro la Prunus avium.<br />
37
Referitor la specii <strong>de</strong> răşinoase, s-au obţinut unele rezultate sub aspect tehnic doar<br />
la câteva specii cum ar fi Picea abies, Pseudotsuga menziesii sau Larix eurolepis. De<br />
asemenea, unele experimente privind cultura in vitro, parţial reuşite, au fost efectuate la<br />
Sequoia sempervirens, în Statele Unite, sau Pinus radiata, în Noua Zeelandă.<br />
La speciile agricole cultivate, un<strong>de</strong> variabilitatea genetică este mult îngustată,<br />
micropropagarea constituie şi un mijloc <strong>de</strong> a genera variaţii somaclonale, opţiune care la<br />
speciile forestiere nu s-a urmărit în mod <strong>de</strong>osebit datorită existenţei unei variabilităţi<br />
genetice naturale în limite încă largi.<br />
4.3. Inducerea şi obţinerea <strong>de</strong> haploizi<br />
Acest proces interesează şi practica silvică în domeniul ameliorării genetice, mai<br />
ales în perspectiva obţinerii <strong>de</strong> indivizi homozigoţi pentru toate genele, respectiv linii pure<br />
prin dublarea ulterioară a garniturii cromozomiale haploi<strong>de</strong>.<br />
La unele specii forestiere, obţinerea <strong>de</strong> exemplare haploi<strong>de</strong> interesează în cel mai<br />
înalt grad specialiştii, datorită uşurinţei cu care se obţin aceste forme şi marii lor utilităţi în<br />
cadrul diferitelor programe <strong>de</strong> ameliorare. În acest sens putem aminti specii aparţinând<br />
genurilor Populus, Prunus, Ribes etc.<br />
4.3.1. Obţinerea <strong>de</strong> haploizi prin androgeneză<br />
Prin conceptul <strong>de</strong> androgeneză se înţelege <strong>de</strong>zvoltarea partenogenetică a unui<br />
embrion, respectiv a unei plante haploi<strong>de</strong>, pornind <strong>de</strong> la un nucleu haploid al microsporului<br />
sau grăunciorului <strong>de</strong> polen (Raicu, 1980).<br />
Primele experimente şi rezultate concrete au fost menţionate în 1964, când Guha şi<br />
Maheswari au cultivat antere <strong>de</strong> Datura innoxia pe mediu artificial, obţinând embrioizi<br />
haploizi. Prin cultura in vitro, programul normal <strong>de</strong> <strong>de</strong>zvoltare a microsporului<br />
(microsporogeneza) este <strong>de</strong>viat şi, în urma unor diviziuni <strong>de</strong> tip mitotic repetate, rezultă<br />
embrioizi care ulterior se vor transforma în plante haploi<strong>de</strong>. În cazul androgenezei<br />
indirecte, în urma diviziunilor se formează mai întâi un ţesut nediferenţiat <strong>de</strong> tip calus,<br />
după care, în condiţii favorabile <strong>de</strong> mediu, temperatură şi lumină, acest ţesut se va<br />
diferenţia în organe şi, în final, în plante haploi<strong>de</strong>.<br />
În cazul angiospermelor, în urma primei diviziuni meiotice, rezultă tetra<strong>de</strong> <strong>de</strong><br />
microspori uninucleaţi haploizi. Aceştia vor suferi, în continuare, diviziuni <strong>de</strong> tip mitotic<br />
prin care din fiecare microspor vor rezulta două celule diferite ca mărime şi nuclei inegali<br />
(stadiul timpuriu al grăunciorului <strong>de</strong> polen). Din nucleul mare va rezulta nucleul generativ,<br />
care va mai suferi o diviziune după polenizare şi vor rezulta doi nuclei spermatici. Aceştia<br />
vor participa la dubla fecundare, prin care unul va fecunda oosfera şi va rezulta zigotul, iar<br />
celălalt va fecunda nucleul secundar al sacului embrionar şi va rezulta endospermul<br />
(fig.12).<br />
Cultura in vitro a anterelor în condiţii controlate <strong>de</strong> mediu, temperatură şi lumină,<br />
va <strong>de</strong>via traiectul normal al microsporogenezei, în sensul că, în urma primei diviziuni <strong>de</strong><br />
tip mitotic, se vor forma două celule egale, iar microsporul se va <strong>de</strong>zvolta pe calea<br />
embriogenă. (fig. 13). În această situaţie, celula generativă <strong>de</strong>generează şi nu participă la<br />
formarea viitorului organism haploid.<br />
38
Figura 12. Dezvoltarea normală a microsporilor la angiosperme (după Raicu, 1980)<br />
În reuşita acestei operaţii concură mai mulţi factori, factori legaţi <strong>de</strong> planta<br />
donatoare (vârsta anterelor, poziţia lor pe butonul flora, sezonul <strong>de</strong> recoltare) pe <strong>de</strong> o parte,<br />
factori legaţi <strong>de</strong> aplicarea unor pretratamente cu efect pozitiv (şocuri termice la +3 0 C sau<br />
temperaturi ridicate <strong>de</strong> până la +35 0 C), <strong>de</strong> mediu <strong>de</strong> cultură (cu factorul <strong>de</strong> solidificare –<br />
agar sau diferite combinaţii şi concentraţii ale fitoregulatorilor <strong>de</strong> creştere), pe <strong>de</strong> altă<br />
parte. Mai este utilizată şi aplicarea unor tratamente cu diverse substanţe chimice.<br />
Figura 13. Obţinerea <strong>de</strong> haploizi prin androgeneză directă şi via calus (după Raicu, 1980)<br />
39
4.3.2. Obţinerea <strong>de</strong> haploizi prin ginogeneză<br />
Dacă <strong>de</strong>vierea prin cultura in vitro a anterelor a <strong>de</strong>venit <strong>de</strong>ja o operaţie facilă şi <strong>de</strong><br />
rutină, în cazul culturii <strong>de</strong> celule ovariene ca noi surse <strong>de</strong> obţinere a plantelor haploi<strong>de</strong><br />
condiţiile sunt mult mai dificil <strong>de</strong> realizat, fapt datorat mai ales încă necunoaşterii complete<br />
a efectelor diferitelor tratamente fizice sau chimice privind <strong>de</strong>vierea gametofitului femel<br />
normal şi obţinerea <strong>de</strong> haploizi.<br />
La angiosperme, în urma meiozei a I-a rezultă 4 macrospori haploizi, din care unul<br />
va suferi noi diviziuni <strong>de</strong> tip mitotic ce vor duce la formarea sacului embrionar cu 8 celule<br />
haploi<strong>de</strong> (fig. 14).<br />
În ceea ce priveşte eficacitatea acestei meto<strong>de</strong>, comparativ cu androgeneza, se<br />
situează la cote mult mai scăzute, rezultând un număr redus <strong>de</strong> haploizi la 100 <strong>de</strong> ovule<br />
cultivate.<br />
Figura 14. Macrosporogeneza şi formarea sacului embrionar la angiosperme (după<br />
Şerbănescu şi Toma, 1980)<br />
4.3.3. Importanţa genetică a haploizilor obţinuţi prin androgeneză<br />
Rezultatele mai mult <strong>de</strong>cât încurajatoare obţinute la tot mai multe specii <strong>de</strong> plante,<br />
inclusiv specii forestiere, confirmă pe <strong>de</strong>plin justeţea teoriei totipotenţei celulei vegetale,<br />
enunţată <strong>de</strong> către Haberlandt la începutul sec. al XX-lea.<br />
Plantele haploi<strong>de</strong> sunt pure din punct <strong>de</strong> ve<strong>de</strong>re genetic datorită fenomenului <strong>de</strong><br />
hemizigoţie, existând o corespon<strong>de</strong>nţă totală între genotip şi fenotip.<br />
Plantele haploi<strong>de</strong> obţinute prin androgeneză experimentală sunt şi foarte variate<br />
genotipic, datorită faptului că în meioza a I-a are loc recombinarea genetică, ceea ce<br />
constituie un mare avantaj pentru ameliorarea bazată pe selecţie.<br />
La haploizi se pot selecta foarte uşor cei cu mutaţii recesive, acestea fiind foarte<br />
greu <strong>de</strong>celabile la diploizi.<br />
Utilizarea haploizilor în ameliorarea plantelor conduce la o reducere semnificativă<br />
(cca. 7-8 ani) a timpului necesar obţinerii unor linii pure şi, pe <strong>de</strong> altă parte, pentru<br />
studierea diferitelor caractere în procesul <strong>de</strong> ameliorare este necesar un număr mult mai<br />
redus <strong>de</strong> indivizi. În acest din urmă caz, se reduce consi<strong>de</strong>rabil şi volumul <strong>de</strong> muncă,<br />
mărindu-se totodată şansele <strong>de</strong> a se selecţiona mai rapid şi mai precis homozigoţii<br />
importanţi în ameliorare.<br />
40
4.4. Cultura <strong>de</strong> embrioni sexuaţi in vitro<br />
În cadrul activităţii <strong>de</strong> ameliorare a diferitelor specii <strong>de</strong> arbori, la efectuarea<br />
hibridărilor interspecifice, în majoritatea cazurilor, hibrizii rezultaţi avortează sau sunt<br />
sterili. Aceste fenomene nedorite sunt, cel mai a<strong>de</strong>sea, puse pe seama incompatibilităţii<br />
dintre ţesuturile embrionare şi cele ovariene dar şi a sensibilităţii <strong>de</strong>osebite a embrionilor<br />
interspecifici rezultaţi.<br />
Laboratoarele mo<strong>de</strong>rne din institutele <strong>de</strong> specialitate sunt dotate cu echipamente şi<br />
aparatură ce permit cultura in vitro a acestor embrioni, condiţii în care se pot <strong>de</strong>zvolta şi<br />
viitoarele plante hibri<strong>de</strong>.<br />
Dublul avantaj al utilizării acestei meto<strong>de</strong> biotehnologice este conferit <strong>de</strong> faptul că<br />
acestor embrioni li se poate induce o <strong>de</strong>zvoltare normală dar, mai ales, este posibilă o<br />
accelerare a vitezei <strong>de</strong> selecţie. Embrionii pot fi recoltaţi imediat după fecundare şi nu mai<br />
este necesară parcurgerea etapei <strong>de</strong> maturare a seminţelor, ceea ce pentru ameliorarea<br />
majorităţii speciilor forestiere, specii caracterizate printr-o longevitate mare şi maturare<br />
târzie, reprezintă un foarte important câştig. Reducerea acestor intervale <strong>de</strong> timp, face<br />
posibilă totodată şi introducerea mai rapidă a unui nou caracter într-o nouă varietate. De<br />
asemenea, obţinerea mult mai rapidă <strong>de</strong> linii pure, în urma efectuării anuale a mai multor<br />
cicluri <strong>de</strong> autofecundare, reprezintă un alt mare avantaj în ceea ce priveşte iniţierea şi<br />
aplicarea acestei biotehnologii.<br />
4.5. Embriogeneza somatică şi seminţele artificiale<br />
Pe plan european, ca urmare a unor eşecuri în ceea ce priveşte aplicarea şi<br />
extin<strong>de</strong>rea culturii şi multiplicării in vitro la unele specii importante <strong>de</strong> arbori, cercetările sau<br />
orientat către adoptarea unor noi tehnici biotehnologice, cum ar fi embriogeneza<br />
somatică şi obţinerea <strong>de</strong> seminţe artificiale.<br />
4.5.1. Embriogeneza somatică<br />
Tehnica embriogenezei somatice urmăreşte multiplicarea indivizilor, plecând <strong>de</strong> la<br />
embrioni imaturi sau chiar maturi (la anumite specii). Un scop asociat acestei tehnici îl<br />
constituie obţinerea <strong>de</strong> seminţe artificiale.<br />
Embrionii imaturi sunt extraşi <strong>de</strong> la seminţele aflate încă în stadiul <strong>de</strong> formare.<br />
Materialul biologic prelevat este fragmentat şi cultivat pe mediu <strong>de</strong> cultură aseptic a<strong>de</strong>cvat.<br />
În cazul reuşitei, fragmentele <strong>de</strong> material secţionat se transformă treptat în proembrioni.<br />
Aceştia trebuie separaţi cu ajutorul microtomului şi repicaţi pe un mediu <strong>de</strong> cultură în care<br />
se pot <strong>de</strong>zvolta şi atinge maturitatea, cu timpul <strong>de</strong>venind plantule înrădăcinate. În acest<br />
stadiu, materialul biologic este scos din mediul <strong>de</strong> cultură şi apoi este repicat în sere sau<br />
pepiniere, <strong>de</strong>venind embrio-plante (fig. 15 ).<br />
Această tehnică s-a dovedit fezabilă pentru molid, nuc şi alte specii lemnoase. De<br />
exemplu, în Belgia s-a reuşit crearea mai multor embrio-plante, plecând <strong>de</strong> la embrioni<br />
imaturi recoltaţi din livezi semincere. Un caz foarte interesant a fost semnalat când s-a<br />
obţinut o embrio-plantă trizomică, ceea ce conferă o oarecare notă <strong>de</strong> risc în utilizarea<br />
acestei tehnici prin faptul că pot rezulta şi mutanţi somatici, uneori periculoşi pentru<br />
practica silvică. Pe <strong>de</strong> altă parte, costurile prohibitive legate <strong>de</strong> tehnicile in vitro pot<br />
constitui, <strong>de</strong> asemenea, un factor limitativ puternic privind utilizarea pe scară largă a<br />
acestei biotehnologii.<br />
41
Figura 15. Seră <strong>de</strong> aclimatizarea a embrio-plantelor <strong>de</strong> Picea abies (după Nanson,<br />
2005)<br />
4.5.2. Tehnologia obţinerii seminţelor artificiale<br />
În ultima perioadă, ca urmare a avântului <strong>de</strong>osebit înregistrat în domeniul<br />
biotehnologiilor, s-a trecut la o propagare în sistem intensiv (industrial) a unor varietăţi şi<br />
biotipuri extrem <strong>de</strong> valoroase cu o constelaţie <strong>de</strong> gene <strong>de</strong> mare performanţă, dar care, prin<br />
reproducerea sexuată, nu s-ar putea obţine, în timp relativ scurt, cantităţi suficiente <strong>de</strong><br />
material biologic <strong>de</strong> valoare şi performant economic. Rezolvarea problemei a venit odată<br />
cu punerea la punct a tehnicii <strong>de</strong> obţinere a seminţelor artificiale şi trecerea acesteia în fază<br />
industrială.<br />
Condiţia <strong>de</strong> “<strong>de</strong>fect zero” la seminţele naturale (care germinează 100% şi rezultă<br />
numai plante viguroase) nu poate fi niciodată atinsă, chiar dacă se fac unele intervenţii la<br />
polenizare, la fecundare sau chiar la formarea seminţelor. Afectarea membranelor în<br />
condiţii <strong>de</strong> <strong>de</strong>shidratare, apărute în timpul germinării, va conduce invariabil la producerea<br />
unor daune, în sensul că se va pier<strong>de</strong> o parte a substanţelor <strong>de</strong> rezervă (<strong>de</strong> exemplu, unele<br />
proteine absolut indispensabile unei bune germinaţii). De asemenea, pot apărea mari<br />
probleme în perioada <strong>de</strong> stocare a seminţelor diferitelor specii, datorită faptului că sunt<br />
afectate ireversibil mai multe sisteme enzimatice responsabile <strong>de</strong> rezistenţa la efectele<br />
negative ale oxigenului şi <strong>de</strong>rivaţilor acestuia. În timpul manipulării stocurilor <strong>de</strong> seminţe<br />
(livrări, schimburi, etc.) este foarte probabilă apariţia <strong>de</strong> leziuni, daune sau chiar distrugeri,<br />
mai ales la speciile lemnoase ale căror seminţe dove<strong>de</strong>sc o <strong>de</strong>osebită fragilitate.<br />
În noua tehnologie <strong>de</strong> obţinere şi producere a seminţelor artificiale, sistemul <strong>de</strong><br />
culturi in vitro utilizează anumite tipuri <strong>de</strong> material biologic, în general ţesuturi foarte<br />
tinere (cu caracter embrionar), cele mai potrivite fiind inflorescenţe, părţi <strong>de</strong> cotiledoane,<br />
sau axe hipocotile. Tehnologia seminţelor artificiale se realizează, <strong>de</strong> fapt, prin înglobarea<br />
acestor ţesuturi în medii nutritive şi învelirea acestor ansambluri cu pelicule permeabile şi<br />
bio<strong>de</strong>gradabile. Culturile pentru obţinerea seminţelor artificiale se realizează în<br />
bioreactoare <strong>de</strong> diferite capacităţi, similare celor utilizate în industria fermentativă sau cea<br />
a produşilor microbieni. La sfârşitul procesului tehnologic, embrionii sunt foarte fragili şi<br />
expuşi şi, <strong>de</strong> aceea, sunt imediat înveliţi într-o peliculă care le permite menţinerea în viaţă<br />
pentru o perioadă relativ scurtă <strong>de</strong> timp (în funcţie <strong>de</strong> cantitatea <strong>de</strong> mediu <strong>de</strong> sub înveliş).<br />
42
Membrana protectoare va avea <strong>de</strong> în<strong>de</strong>plinit 3 funcţii importante:<br />
- <strong>de</strong> protecţie, prin care noul embrion din interior, aflat într-o stare similară<br />
dormanţei, va fi ferit <strong>de</strong> şocurile termice sau hidrice din exterior, putând, în aceste condiţii,<br />
să fie transportat şi păstrat o anumită perioadă <strong>de</strong> timp;<br />
- <strong>de</strong> nutriţie, în urma căreia viitoarea plantulă are posibilitatea să se hrănească din<br />
microrezerva <strong>de</strong> mediu <strong>de</strong> cultură aflată sub membrana <strong>de</strong> protecţie;<br />
- <strong>de</strong> apărare şi revigorare, prin aceea că embrionul are asigurată o protecţie<br />
fitosanitară minimă împotriva diferiţilor agenţi patogeni.<br />
În ciuda costurilor relativ ridicate privind producerea la scară industrială a<br />
seminţelor artificiale, trebuie remarcat totuşi interesul tot mai mare manifestat <strong>de</strong> către<br />
specialiştii din agricultură, pomicultură şi, mai recent, în silvicultură. Acest fapt este<br />
justificat <strong>de</strong> marea problemă privind înmulţirea dificilă (uneori chiar imposibilă) pe cale<br />
naturală (prin sămânţă) a unor varietăţi hibri<strong>de</strong> extrem <strong>de</strong> performante.<br />
Tehnologia producerii seminţelor artificiale este încă la început dar se bucură, <strong>de</strong>ja,<br />
<strong>de</strong> un interes crescând atât în silvicultură, cât şi în agricultură. Seminţele artificiale sunt, în<br />
mod evi<strong>de</strong>nt, mai scumpe <strong>de</strong>cât cele naturale dar ele prezintă avantaje incontestabile care<br />
fac ca producerea şi utilizarea lor să <strong>de</strong>vină rentabilă. Este <strong>de</strong>ja cunoscut faptul că unele<br />
varietăţi hibri<strong>de</strong> performante se reproduc foarte greu, sau chiar <strong>de</strong>loc, prin sămânţă<br />
(sterilitate sau meioze neregulate). Pe <strong>de</strong> altă parte, la unele varietăţi <strong>de</strong> gimnosperme (pin,<br />
larice, molid), tehnologia producerii <strong>de</strong> seminţe artificiale constituie unica posibilitate <strong>de</strong><br />
multiplicare şi difuzare în masă a unui material <strong>de</strong>osebit <strong>de</strong> valoros obţinut în cadrul unor<br />
etape distincte ale proceselor <strong>de</strong> ameliorare.<br />
În S.U.A., <strong>de</strong> exemplu, la molidul comun s-au obţinut rezultate promiţătoare încă<br />
pe la mijlocul anilor 80, creându-se la scară industrială forme cu rezistenţă crescută la<br />
diverse maladii sau cu toleranţă <strong>de</strong>osebită la diferiţi produşi chimici.<br />
4.6 Obţinerea şi cultura protoplaştilor. Hibridarea celulară (somatică)<br />
Primele meto<strong>de</strong> cu a<strong>de</strong>vărat eficiente <strong>de</strong> obţinere şi izolare a protoplaştilor (celule<br />
vegetale fără peretele celular) au fost puse în aplicare în <strong>de</strong>ceniul al VII-lea al secolului<br />
trecut, în<strong>de</strong>părtarea peretelui rigid celulozo-pectic făcându-se prin perfecţionarea<br />
tehnicilor enzimatice. Primele experimente şi totodată realizarea primelor regenerări <strong>de</strong><br />
plante întregi au fost obţinute <strong>de</strong> către francezul J. P. N i t s c h, în anul 1971. El a reuşit<br />
regenerarea unor plante <strong>de</strong> tutun, pornind <strong>de</strong> la cultura pe mediu artificial a unor celule<br />
nu<strong>de</strong>, complet separate unele <strong>de</strong> altele. Ulterior s-a reuşit izolarea şi obţinerea <strong>de</strong><br />
protoplaşti şi la alte specii vegetale (soia, morcov, petunie, mazăre, bob), inclusiv la specii<br />
lemnoase şi <strong>de</strong> arbori (plop, pin, ienupăr, măr).<br />
Suspensiile monocelulare ale protoplaştilor pot fi obţinute practic din orice tip <strong>de</strong><br />
ţesut vegetal, aceste ansambluri permiţând efectuarea unor studii extrem <strong>de</strong> avansate şi <strong>de</strong><br />
mare fineţe în ve<strong>de</strong>rea elucidării a numeroase şi complexe procese biologice la nivel<br />
celular şi molecular. În acest sens, obţinerea protoplaştilor şi, mai ales, fuzionarea acestora<br />
<strong>de</strong>schid perspective dintre cele mai largi asupra procesului <strong>de</strong> manipulare a structurii şi<br />
informaţiei genetice cantonată într-o celulă şi, în final, <strong>de</strong> elucidare a fenomenului <strong>de</strong><br />
omnipotenţă celulară şi mecanismele <strong>de</strong> reglare adiacente.<br />
Un aspect practic extrem <strong>de</strong> important este reprezentat <strong>de</strong> posibilitatea acestor<br />
celule vegetale nu<strong>de</strong> <strong>de</strong> a-şi reface peretele celular după fuziune, <strong>de</strong> a se divi<strong>de</strong> şi <strong>de</strong> a<br />
forma noi ţesuturi şi ulterior organisme autonome.<br />
43
4.6.1. Obţinerea <strong>de</strong> protoplaşti<br />
Obţinerea şi izolarea protoplaştilor este posibilă prin prelevare <strong>de</strong> la aproape toate<br />
organele plantelor superioare, respectiv rădăcini (inclusiv nodozităţi radiculare), frunze,<br />
fructe, tuberculi, endosperm, etc. Totuşi cel mai potrivit ţesut vegetal, furnizor <strong>de</strong><br />
protoplaşti <strong>de</strong> bună calitate (cu un grad mare <strong>de</strong> omogenitate), este parenchimul frunzelor<br />
tinere. În general, recomandabil este ca prelevarea <strong>de</strong> celule surse <strong>de</strong> protoplaşti să se facă<br />
<strong>de</strong> la ţesuturi tinere, întrucât va rezulta o bună proliferare ulterioară a ţesuturilor în cultură.<br />
La speciile lemnoase (plop, ienupăr, măr, pin), eficienţa meto<strong>de</strong>i <strong>de</strong> extragere şi<br />
izolare a protoplaştilor este foarte mare, în sensul că dintr-un gram <strong>de</strong> ţesut din frunze<br />
tinere verzi se pot obţine cca. 2 milioane <strong>de</strong> protoplaşti i<strong>de</strong>ntici genetic.<br />
În prezent, în laboratoarele <strong>de</strong> specialitate se practică în mod curent 2 meto<strong>de</strong><br />
principale <strong>de</strong> obţinere a celulelor vegetale nu<strong>de</strong>, viitori protoplaşti:<br />
- metoda mecanică este o metodă mai veche care constă în aplicarea tehnicii <strong>de</strong><br />
microdisecţie a celulelor vegetale plasmolizate în ve<strong>de</strong>rea în<strong>de</strong>părtării peretelui celulozopectic<br />
rigid. În ultima vreme, această metodă este din ce în ce mai puţin utilizată din cauza<br />
randamentului net inferior comparativ cu alte meto<strong>de</strong> (număr redus <strong>de</strong> protoplaşti în timp<br />
mai scurt), precum şi datorită imposibilităţii aplicării meto<strong>de</strong>i la un număr mai mare <strong>de</strong><br />
specii;<br />
- metoda enzimatică, în schimb, este mult mai accesibilă în urma stabilirii unor<br />
combinaţii optime <strong>de</strong> fermenţi specifici (pectinaze care disociază celulele şi celulaze care<br />
atacă peretele celular). Randamentul extrem <strong>de</strong> ridicat, precum şi accesibilitatea meto<strong>de</strong>i la<br />
un număr mult mai mare <strong>de</strong> specii <strong>de</strong> plante, reprezintă avantaje <strong>de</strong> necontestat privind<br />
utilitatea acestei meto<strong>de</strong> (fig.16).<br />
Figura 16. Obţinerea <strong>de</strong> protoplaşti pe cale enzimatică şi regenerarea plantelor<br />
(după Raicu, 1980)<br />
4.6.2. Fuziunea protoplaştilor<br />
44
Datorită absenţei peretelui celular, celulele vegetale nu<strong>de</strong> pot fuziona între ele,<br />
proces ce reprezintă hibridarea celulară sau somatică, tehnică <strong>de</strong> înaltă performanţă ce face<br />
posibilă fuziunea între celule provenite <strong>de</strong> la organisme în<strong>de</strong>părtate din punct <strong>de</strong> ve<strong>de</strong>re<br />
taxonomic şi filogenetic.<br />
Fuziunea poate să se <strong>de</strong>sfăşoare spontan în cadrul suspensiei celulare (celule în<br />
mediu lichid) sau mediată <strong>de</strong> unele substanţe (mediatori chimici ca polietilenglicolul sau<br />
ioni <strong>de</strong> Ca ++ ) şi pe baza încărcăturii electrice negative a protoplaştilor. Pe baza celor<br />
menţionate şi în condiţiile unui pH ridicat, protoplaştii vor intra în stare <strong>de</strong> agregare,<br />
fenomen favorabil fuziunii celulare (fig. 17).<br />
O metodă mai perfecţionată şi mai eficientă <strong>de</strong> inducere a fuziunii celulare este cea<br />
a electrofuziunii În primă fază se aplică un câmp electric alternativ neuniform asupra<br />
suspensiei. Prin conductivitatea electrică a suspensiei se creează un efect electroforetic<br />
asupra protoplaştilor care vor migra şi se vor alinia, asemenea şiragurilor <strong>de</strong> perle, pe<br />
liniile câmpului, fenomenul purtând numele <strong>de</strong> dielectroforeză. În faza imediat următoare<br />
se aplică un puls electric <strong>de</strong> foarte mare intensitate, pe o durată extrem <strong>de</strong> scurtă <strong>de</strong> timp,<br />
fapt ce va <strong>de</strong>termina ruperea membranelor celulelor aflate în contact şi va favoriza<br />
fuziunea celulară.<br />
O problemă foarte importantă în <strong>de</strong>finitivarea întregului program <strong>de</strong> obţinere, în final, a<br />
plantelor hibri<strong>de</strong> dorite este eficienţa selectării celulelor hibri<strong>de</strong> rezultate, celule care sunt<br />
relativ puţine şi se găsesc în amestec cu celulele nefuzionate în mediul <strong>de</strong> cultură.<br />
Proce<strong>de</strong>ele cele mai folosite, în acest sens, sunt cele bazate pe efectuarea <strong>de</strong> diferenţieri<br />
fenotipice şi <strong>de</strong> creştere, după care celulele fuzionate sunt selectate şi trecute în sistem <strong>de</strong><br />
cultură în micropicătură (aşa numitele culturi doică).<br />
Figura 17. Principalele etape ale hibridării somatice la plante (după Raicu, 1980)<br />
45
Obţinerea, fuzionarea şi cultura celulelor hibri<strong>de</strong> reprezintă operaţiuni <strong>de</strong> o foarte<br />
mare importanţă în cercetările <strong>de</strong> genetică, în general, şi pentru cele <strong>de</strong> ameliorare genetică<br />
a diferitelor specii vegetale, în special (fig. 18).<br />
Figura 18. Diferite utilizări ale protoplaştilor (după Raicu, 1980)<br />
Marea eficienţă privind obţinerea protoplaştilor, înclusiv la specii forestiere, oferă<br />
practic posibilităţi nelimitate <strong>de</strong> înmulţire vegetativă a unor genotipuri foarte valoroase.<br />
Pe <strong>de</strong> altă parte, este posibilă obţinerea unor hibrizi celulari între organisme<br />
în<strong>de</strong>părtate filogenetic (acestea nu se pot încrucişa sexuat) şi, nu în ultimul rând, prin<br />
hibridarea citoplasmei celor 2 celule, este valorificată din plin variabilitatea extranucleară<br />
care la reproducerea sexuată este transmisă doar uniparental.<br />
Prin fuzionarea protoplaştilor aparţinând aceleaşi specii se pot obţine exemplare cu<br />
diferite gra<strong>de</strong> <strong>de</strong> ploidie, proce<strong>de</strong>u greu realizabil prin mutageneză.<br />
4.7. Transferul <strong>de</strong> gene şi obţinerea <strong>de</strong> plante transgenice<br />
În sens strict teoretic, ingineria genetică reprezintă în esenţă introducerea unor gene<br />
sau grupe <strong>de</strong> gene străine în genomul unui anumit individ. Aceste gene, <strong>de</strong> regulă, provin<br />
<strong>de</strong> la specii în<strong>de</strong>părtate taxonomic (chiar la regnuri diferite: microorganisme, plante,<br />
animale).<br />
Manipulările genetice s-au <strong>de</strong>zvoltat extrem <strong>de</strong> rapid în ultimele <strong>de</strong>cenii, începând<br />
cu anul 1983, când s-a creat prima plantă transgenică la tutun şi crearea, în anul 1994, a<br />
primei varietăţi transgenice (cu maturitate prelungită) la tomate, varietate <strong>de</strong>ja<br />
comercializată în S.U.A.<br />
În prezent, în genomul porumbului este posibil <strong>de</strong> a se introduce fragmente <strong>de</strong><br />
cromozom bacterian rezistente la o serie <strong>de</strong> pestici<strong>de</strong> sau insecte fitofage.<br />
Una dintre cele mai strălucite realizări în domeniul transferurilor <strong>de</strong> gene în<br />
terapeutica umană este aceea că seturi <strong>de</strong> gene umane, izolate din celule specializate ale<br />
46
pancreasului (insulele Langerhans), producători naturali ai insulinei, au fost introduse cu<br />
succes în genomul unor bacterii care produc apoi hormonul la scară industrială. De<br />
remarcat faptul că noul produs este extrem <strong>de</strong> eficient şi nu provoacă nici un fel <strong>de</strong> reacţii<br />
alergice, fiind foarte bine suportat <strong>de</strong> către bolnavii <strong>de</strong> diabet (fig. 19).<br />
Foarte recent s-a dat publicităţii faptul că geneticienii au <strong>de</strong>scoperit gena care<br />
provoacă metastaza, pornind <strong>de</strong> la cancerul <strong>de</strong> sân. Gena SATB1, supranumită <strong>de</strong><br />
cercetătorii americani ca „arbitrul şef”, poate transforma rapid circa 1000 <strong>de</strong> celule, în<br />
celule canceroase. Atunci când sunt supraactivate, celulele canceroase se înmulţesc, însă<br />
când gena este neutralizată, celulele nu se mai divid şi nici nu mai migrează.<br />
Figura 19. Schema obţinerii insulinei umane<br />
Cercetătorii sunt <strong>de</strong> părere că SATB1 va putea constitui un punct ţintă în<br />
<strong>de</strong>zvoltarea unor terapii eficace pentru vin<strong>de</strong>carea cancerului şi, în perspectivă, chiar<br />
apariţia pe piaţă a unor medicamente care să prevină sau să trateze metastaza în cazul<br />
cancerului <strong>de</strong> sân. În prezent este dificil să se <strong>de</strong>termine cu claritate dacă celulele<br />
canceroase dintr-o tumoare pot invada ţesuturile vecine sau să circule liber prin sânge şi să<br />
formeze alte tumori în organism.<br />
Cert este faptul că <strong>de</strong>scoperirea noii gene uşurează enorm cercetările ulterioare, <strong>de</strong><br />
acum ştiut fiind faptul că activarea unei tumori prin gena incriminată înseamnă a <strong>de</strong>schi<strong>de</strong><br />
calea spre metastază. O dificultate în plus însă în iniţierea noilor cercetări o reprezintă<br />
faptul că gena SATB1 are şi un rol pozitiv foarte important în organismul uman, respectiv<br />
acela <strong>de</strong> a activa sistemul imunitar. Cercetătorii în domeniu intenţionează să pună la punct<br />
o terapie prin care gena să fie <strong>de</strong>zactivată doar în zona tumorilor, acolo un<strong>de</strong> este<br />
hiperactivă. Cercetările făcute pe şoareci au arătat că la exemplarele în care a fost<br />
suprimată activitatea genei, numărul nodulilor metastazici era între zero şi cinci, spre<br />
<strong>de</strong>osebire <strong>de</strong> cei netrataţi, care aveau între 125 şi 160 <strong>de</strong> noduli.<br />
Tot în S.U.A., în ultimii 20 <strong>de</strong> ani, cu precă<strong>de</strong>re în domeniul agricol, s-au <strong>de</strong>zvoltat<br />
extrem <strong>de</strong> rapid aceste tehnici <strong>de</strong> mare performanţă, multe forme şi varietăţi transgenice<br />
47
fiind <strong>de</strong>ja introduse în producţia agricolă largă. În Europa, în acest domeniu, se manifestă<br />
încă o mare rezervă (chiar ostilitate din partea mişcărilor şi organizaţiilor ecologiste),<br />
inclusiv la nivel <strong>de</strong> guverne, privind acceptarea şi introducerea pe scară largă a acestor<br />
biotehnologii <strong>de</strong> vârf pentru crearea şi utilizarea <strong>de</strong> organisme modificate genetic (OMG).<br />
4.7.1. Obţinerea pe cale biologică a ADN-ului recombinant - transferul<br />
indirect<br />
ADN-ul recombinant (ADN hibrid) rezultă prin îmbinarea in vitro a unor<br />
fragmente <strong>de</strong> ADN ce provin <strong>de</strong> la alte specii sau sintetizate în laborator (aşa numite gene<br />
“himere”), iar noua macromoleculă <strong>de</strong> AND va avea o structură <strong>de</strong>osebită ce va conţine un<br />
mesaj genetic modificat.<br />
I) Izolarea pasagerului<br />
Gena <strong>de</strong> interes, <strong>de</strong>numită şi pasager, este compusă din trei segmente <strong>de</strong> bază, şi<br />
anume:<br />
- promontorul, alcătuit dintr-o secvenţă cu un număr limitat <strong>de</strong> nucleoti<strong>de</strong> şi având<br />
rolul <strong>de</strong> iniţiator dar şi în a <strong>de</strong>termina expresia genei <strong>de</strong> interes;<br />
- secvenţa mediană sau codificatoare, care reprezintă parte cea mai consistentă a<br />
pasagerului şi care trebuie mai întâi i<strong>de</strong>ntificată, apoi izolată şi secvenţionalizată. Pentru<br />
i<strong>de</strong>ntificarea celulelor transformate ale plantei în ve<strong>de</strong>rea selectării, este necesară utilizarea<br />
unor gene marquer care, pe lângă rezistenţa la antibiotice (sursă: Escherichia coli la<br />
şoarece) sau la ierbici<strong>de</strong> (surse: specii ale genului Streptomyces sau Arabidopsis thaliana),<br />
pot face posibilă şi reperarea secvenţei codificatoare<br />
- terminatorul, compus din secvenţe (triplete <strong>de</strong> nucleoti<strong>de</strong> nonsens) ce încheie<br />
lanţul structural al pasagerului.<br />
Izolarea unei gene <strong>de</strong> interes din genomul unei specii vegetale se poate face cu<br />
ajutorul unor enzime specifice, <strong>de</strong>numite enzime <strong>de</strong> restricţie, urmând ca gena izolată să fie<br />
recunoscută şi pregătită <strong>de</strong> a fi preluată <strong>de</strong> un vector.<br />
II) Izolarea, <strong>de</strong>schi<strong>de</strong>rea şi pregătirea vectorului<br />
Sub <strong>de</strong>numirea <strong>de</strong> vector se înţelege o moleculă <strong>de</strong> ADN capabilă <strong>de</strong> autoreplicare,<br />
<strong>de</strong> a accepta gena <strong>de</strong> interes, <strong>de</strong> a fi acceptată <strong>de</strong> nouă celulă gazdă în care să se multiplice<br />
şi să se exprime odată cu noua genă transferată.<br />
Cel mai potrivit vector care poate în<strong>de</strong>plini toate aceste cerinţe este un plasmid,<br />
formaţiune genetică in<strong>de</strong>pen<strong>de</strong>ntă <strong>de</strong> cromozomul bacterian, capabil <strong>de</strong> autoreplicare,<br />
izolat din bacterii (Agrobacterium sp.) sau chiar din viruşi (ex. bacteriofagul λ din virusul<br />
SV-40) şi care, în majoritatea cazurilor, are formă circulară (fig. 20).<br />
Introducerea genei <strong>de</strong> interes (pasagerul) în structura ADN-ului plasmidial se face<br />
după <strong>de</strong>schi<strong>de</strong>rea prealabilă a celui din urmă într-un singur loc, cu ajutorul enzimelor <strong>de</strong><br />
restricţie care pot fragmenta molecula în puncte <strong>de</strong> recunoaştere. Fiind vorba <strong>de</strong> acelaşi tip<br />
<strong>de</strong> enzimă <strong>de</strong> restricţie, ca în izolarea genei <strong>de</strong> interes, atunci sunt mari şanse ca să existe<br />
un mare grad <strong>de</strong> coezivitate între capetele celor două fragmente <strong>de</strong> ADN (plasmidial şi al<br />
pasagerului). Acest fenomen se datorează complementarităţii bazelor azotate ale<br />
nucleoti<strong>de</strong>lor <strong>de</strong> la capete şi a punţilor <strong>de</strong> H + .<br />
48
Figura 20. Etapele formării ADN-ului recombinant (după Popa şi Repanovici, citat<br />
<strong>de</strong> Lucău, 1998)<br />
III) Transferul genei <strong>de</strong> interes<br />
Noua moleculă <strong>de</strong> ADN care se prefigurează îşi <strong>de</strong>săvârşeşte constituirea sub<br />
acţiunea unei alte enzime specifice – ADN ligază ce <strong>de</strong>termină formarea legăturilor<br />
covalente. Aceste legături vor asigura stabilitatea noii molecule <strong>de</strong> ADN, în acest mod,<br />
creându-se condiţii propice integrării în genomul gaz<strong>de</strong>i şi manifestării expresiei genice<br />
ulterioare.<br />
Din regiunea transformabilă şi transferabilă a plasmidului (vectorul), respectiv<br />
ADN-t, genele <strong>de</strong> interes pentru transfer (pasagerul) substituie genele proprii ale bacteriei<br />
sau virusului. Urmează procesul <strong>de</strong> eliminare a genelor <strong>de</strong> virulenţă, pornind <strong>de</strong> la<br />
fragmentul transformabil şi transferabil ADN-t. În urma acestui proces rezultă aşa numiţii<br />
vectori „<strong>de</strong>zarmaţi”, iar noua moleculă <strong>de</strong> ADN (ADN recombinat) este gata pentru a se<br />
integra în celula gazdă şi să se multiplice.<br />
Introducerea noului material genetic se produce prin fenomenul <strong>de</strong> transformare a<br />
celulei care va căpăta aşa numita stare <strong>de</strong> „competenţă”, în urma efectuării unor tratamente<br />
cu ioni <strong>de</strong> Ca 2+ şi polietilenglicol (PEG).<br />
După transformarea celulelor receptoare, în mod obligatoriu, se fac testările prin<br />
culturi in vitro pentru a se verifica dacă transformarea a avut loc la nivelul diferitelor<br />
ţesuturi.<br />
În general, procesele <strong>de</strong> integrare şi transformare a celulelor receptoare <strong>de</strong><br />
echipament genetic modificat (genele modificate sunt foarte sensibile) au o eficienţă<br />
scăzută şi, <strong>de</strong> aceea, se aplică tehnica specifică <strong>de</strong> amplificare a secvenţelor <strong>de</strong> ADN (PCR-<br />
Polymerase Chain Reaction). Puterea <strong>de</strong> multiplicare este foarte mare, astfel încât, după<br />
cca. 30 cicluri <strong>de</strong> amplificare a unui segment <strong>de</strong> ADN, cuprins între 2 secvenţe consi<strong>de</strong>rate<br />
ca „normale” (matrice), fragmentul în cauză <strong>de</strong> ADN se poate distinge <strong>de</strong>ja pe un gel<br />
49
agarizat. Odată transgena integrată în genomul celulei gazdă, se trece la <strong>de</strong>tectarea şi<br />
i<strong>de</strong>ntificarea ARN-urilor mesager (din procesul transcripţiei) şi a proteinelor cu acţiune<br />
specifică (în cadrul procesului <strong>de</strong> translaţie).<br />
În final, expresia genei <strong>de</strong> interes (inclusiv in situ) se realizează prin utilizarea unei<br />
gene marquer a cărei expresie se poate repera prin efectuarea unor teste complexe specifice<br />
– citoenzimologice, imunocitochimice, <strong>de</strong> fluorescenţă, etc.<br />
Din cazuistica experimentală obţinută până în prezent, se poate concluziona că<br />
dicotiledonatele răspund mai uşor la aplicarea meto<strong>de</strong>i indirecte <strong>de</strong> transfer <strong>de</strong> gene (mai<br />
ales la plop), comparativ cu monocotiledonatele sau gimnospermele care sunt mult mai<br />
recalcitrante.<br />
4.7.2. Transferul <strong>de</strong> gene la arbori cu ajutorul plasmi<strong>de</strong>lor Ti şi Ri<br />
a) Transferul <strong>de</strong> gene cu ajutorul plasmi<strong>de</strong>i Ti<br />
Poate cel mai intens utilizat vector în cadrul procesului <strong>de</strong> transfer indirect <strong>de</strong> gene<br />
la plante (inclusiv la arbori) îl reprezintă plasmida Ti (tumor inducing) <strong>de</strong> la Agrobacterium<br />
tumefaciens. Această bacterie induce tumori la plantele dicotiledonate şi numai la unele<br />
monocotiledonate, iar acest proces <strong>de</strong> infecţie are la bază <strong>de</strong> fapt un proces natural <strong>de</strong><br />
transformare genetică, proces ce poate servi ca un mo<strong>de</strong>l i<strong>de</strong>al în realizarea transferului <strong>de</strong><br />
gene pe cale biologică.<br />
Responsabilitatea patogenităţii microorganismului o <strong>de</strong>ţine o mică porţiune a<br />
plasmidului (aşa numitul ADN-t), constituită din numai 6 gene (cărora li se cunoaşte<br />
succesiunea dar nu şi structura exactă) şi care <strong>de</strong>termină apariţia <strong>de</strong> tumori la locul unor<br />
leziuni <strong>de</strong> la nivelul coletului plantelor. Boala este specifică atacului bacterian şi este<br />
cunoscută sub numele <strong>de</strong> gală <strong>de</strong> colet (crown gall)(fig. 21).<br />
Pornind <strong>de</strong> la acest proces natural <strong>de</strong> infecţie, s-a <strong>de</strong>scoperit că aceste gale pot fi<br />
cultivate şi în absenţa microorganismelor generatoare, precum şi în absenţa substanţelor <strong>de</strong><br />
creştere. În zona ţesuturilor atacate au fost izolate şi i<strong>de</strong>ntificate anumiţi substanţe -<br />
<strong>de</strong>numite opine - care lipsesc în celelalte ţesuturi normale ale plantei. Este cert faptul că<br />
bacteria, prin cele 6 gene specifice <strong>de</strong> la nivelul plasmidului (ADN-t), <strong>de</strong>termină o <strong>de</strong>viere<br />
a metabolismul plantei gazdă, rezultând producerea în ţesutul vegetal a unei substanţe<br />
metabolizabile numai <strong>de</strong> microorganismul respectiv.<br />
Figura 21. Gala <strong>de</strong> colet produsă <strong>de</strong> Agrobacterium tumefaciens (INRA, 1991 citat <strong>de</strong><br />
Lucău, 1998)<br />
50
Fragmentul din ADN-ul plasmidian, respectiv ADN-t, a fost <strong>de</strong>pistat nucleul<br />
ţesuturilor tumorale ale plantei gazdă. În prezent, mecanismul transferului nu este încă pe<br />
<strong>de</strong>plin lămurit, dar este sigură posibilitatea integrării <strong>de</strong> gene străine în segmentul ADN-t al<br />
plasmi<strong>de</strong>i Ti ce se vor putea transmite la celulele vegetale, concomitent cu celelalte gene<br />
din secvenţa specifică segmentului (fig. 22).<br />
b) Transferul <strong>de</strong> gene cu ajutorul plasmi<strong>de</strong>i Ri<br />
Un alt vector eficient în transferul indirect <strong>de</strong> gene la plante îl constituie plasmida<br />
Ri <strong>de</strong> la bacteria Agrobacterium rhyzogenes. Având o structură similară vectorului<br />
prezentat anterior, plasmi<strong>de</strong>i Ti. provoacă un proces natural <strong>de</strong> infecţie ce <strong>de</strong>termină<br />
apariţia perişorilor radicelari, rezultând o proliferare excesivă a rădăcinilor la mai multe<br />
specii <strong>de</strong> dicotiledonate. Ca şi în cazul prezentat anterior, plasmidul bacteriei are o regiune<br />
ADN-t ce se poate transfera în celulele vegetale gazdă.<br />
După integrarea în genomul gaz<strong>de</strong>i, segmentului ADN-t al plasmidului Ri, având<br />
încorporată şi gena <strong>de</strong> interes, se poate exprima datorită transformării genetice naturale.<br />
Ulterior, prin culturi in vitro pe celule în suspensie, se pot regenera, în final, plante<br />
transgenice ce posedă noi trăsături.<br />
Figura 22. Transferul <strong>de</strong> gene cu ajutorul plasmidului Ti în celula vegetală<br />
4.7.3. Transferul direct (transfecţie)<br />
În acest sens au fost elaborate tehnici fizice sau chimice <strong>de</strong> transfer direct al<br />
genelor pasager, din care vom menţiona doar cele mai importante.<br />
a) Tratamentul cu polietilenglicol conduce la <strong>de</strong>stabilizarea structurală a<br />
membranei celulare cu ajutorul polietilenglicolului (PEG). În urma acestei operaţii, gena<br />
<strong>de</strong> interes poate migra spre nucleu, putându-se integra în genomul gaz<strong>de</strong>i. În acest mod se<br />
poate efectua transferul direct al genei pentru rezistenţă la kanamicină, genă situată pe o<br />
plasmidă <strong>de</strong> la Escherichia coli, rezultând plante rezistente la antibiotic şi care transmit<br />
51<br />
.
caracterul la <strong>de</strong>scen<strong>de</strong>nţii sexuaţi. Tehnica prezentată are totuşi un randament <strong>de</strong>stul <strong>de</strong><br />
scăzut, puţine gene <strong>de</strong> interes integrându-se în genomul gaz<strong>de</strong>i.<br />
b) Fuziunea protoplaştilor cu lipozomi. Lipozomii sunt microformaţiuni celulare<br />
protejate la exterior cu un strat dublu fosfolipidic, iar în interior se găseşte un mediu apos<br />
ce conţine unele molecule <strong>de</strong> interes (inclusiv ADN <strong>de</strong> transfer) pentru a fi transferate în<br />
diferite celule ţintă. Fuziunea este mediată <strong>de</strong> polietilenglicol, iar conţinutul lipozomilor se<br />
amestecă în citoplasmă. S-a reuşit regenerarea <strong>de</strong> plante transformate, însă randamentul<br />
scăzut al tehnicii nu justifică extin<strong>de</strong>rea meto<strong>de</strong>i la o producţie <strong>de</strong> rutină <strong>de</strong> plante<br />
transformate.<br />
c) Electroporarea constă în aplicarea unui câmp electric, <strong>de</strong> slabă intensitate şi un<br />
timp foarte scurt, asupra unei suspensii <strong>de</strong> protoplaşti ce conţin ADN <strong>de</strong> transferat.<br />
Acţiunea câmpului se va finaliza cu producerea <strong>de</strong> pori în membrana protoplaştilor care<br />
vor primi cel puţin o copie a genei străine, integrate sau nu în genom. Exprimarea genelor<br />
pasager integrate în genomul gaz<strong>de</strong>i se va realiza rapid, fapt ce oferă posibilităţi<br />
semnificative <strong>de</strong> extin<strong>de</strong>re a acestei tehnici.<br />
d) “Tunul” <strong>de</strong> particule este o tehnică ce face posibilă forţarea penetrării ADN-ului<br />
<strong>de</strong> transfer după ce, în prealabil, a fost fixat electrostatic <strong>de</strong> o particulă <strong>de</strong> tungsten sau aur.<br />
Noile particule create sunt accelerate şi, cu o foarte mare viteză, sunt proiectate în celule<br />
ţintă. În ciuda faptului că este <strong>de</strong>stul <strong>de</strong> brutală, această tehnică este mult utilizată datorită<br />
randamentului crescut şi eficacităţii <strong>de</strong>osebite.<br />
e) Microinjecţiile sunt <strong>de</strong> asemenea utilizate în transferul <strong>de</strong> ADN, însă rezultate<br />
notabile s-au înregistrat mai mult la celulele animale. În ultima perioadă s-au efectuat<br />
încercări şi la celule vegetale, cum ar fi grăunciorii <strong>de</strong> polen în curs <strong>de</strong> germinare, numai că<br />
rezultatele au fost slabe, chiar <strong>de</strong>zamăgitoare.<br />
e) Încorporarea <strong>de</strong> organite celulare în protoplaşti. Această tehnică a atras atenţia<br />
specialiştilor, în primul rând, la transferul <strong>de</strong> cloroplaste <strong>de</strong> la o specie la alta, în scopul<br />
corectării unor sisteme fotosintetizante <strong>de</strong>ficiente.<br />
4.7.4. Strategii sens şi antisens<br />
Prin aplicarea tehnologiilor <strong>de</strong> transfer a unor gene <strong>de</strong> interes în genomul altor<br />
specii <strong>de</strong> plante are loc integrarea genelor străine în genomul gazdă şi crearea practic a<br />
unor organisme vegetale cu structura genetică modificată, acest modalitate <strong>de</strong> transfer<br />
constituind strategia sens. De asemenea, prin tehnologia ADN-ului recombinat, se pot crea<br />
organisme <strong>de</strong>osebite, în sensul diminuării unei funcţii, respectiv o diminuare a expresiei<br />
unui caracter <strong>de</strong>ja existent în genomul iniţial, ceea ce constituie strategia antisens.<br />
Strategia antisens reprezintă, <strong>de</strong> fapt, o modulare a expresiei unei gene prin<br />
realizarea şi exprimarea unui ARN m complementar celui <strong>de</strong> bază (rezultat în urma<br />
transcripţiei iniţiale). Din punct <strong>de</strong> ve<strong>de</strong>re funcţional, expresia genei iniţiale este diminuată<br />
sau chiar suprimată (genă blocată). În acest mod s-au obţinut exemplare <strong>de</strong> petunii albe<br />
(necolorate) în urma blocării genei care controlează sinteza <strong>de</strong> flavonoi<strong>de</strong> cu rol în<br />
coloraţia florilor. De asemenea, printr-un proce<strong>de</strong>u asemănător, s-a reuşit reducerea<br />
cantitativă a sintezei <strong>de</strong> lignină în fibra lemnoasă , proces controlat <strong>de</strong> aşa numita genă<br />
„cad”.<br />
Strategia sens, dimpotrivă, conduce la o supraexprimare a expresiei anumitor gene,<br />
modificate sau nu.<br />
4.7.5. Realizări în sectorul agricol<br />
Prin intermediul bacteriei Bacillus thuringiensis din sol s-au putut produce cristale<br />
proteice foarte toxice pentru mai multe specii <strong>de</strong> insecte fitofage, respectiv lepidoptere şi<br />
coleoptere, în stadiul larvar. Genele <strong>de</strong> transfer au fost realizate în urma modificării câtorva<br />
52
secvenţe nucleotidice care au fost apoi amplificate şi, în consecinţă, nivelul <strong>de</strong> proteine<br />
toxice s-a mărit consi<strong>de</strong>rabil (cca. 100 ori). Astfel s-au obţinut varietăţi modificate genetic<br />
la specii <strong>de</strong> tutun, rapiţă, tomate, cartof şi porumb. Această nouă caracteristică, respectiv <strong>de</strong><br />
rezistenţă crescută la insectele fitofage, are un caracter monogenic şi, în consecinţă, există<br />
un risc <strong>de</strong>stul <strong>de</strong> important în ceea ce priveşte o eventuală <strong>de</strong>preciere a rezistenţei pe<br />
verticală la noile varietăţi create. Efectele nedorite ale unei astfel <strong>de</strong> situaţii sunt totuşi mult<br />
mai reduse la speciile cultivate, acestea fiind plante cu cicluri scurte <strong>de</strong> viaţă (1-2 ani) şi<br />
care permit modificarea setului genetic într-un timp relativ scurt. În schimb, la arbori,<br />
specii forestiere multianuale, posesori ai unor structuri genetice extrem <strong>de</strong> complexe şi<br />
stabile, efectele privind afectarea rezistenţei pe verticală ar fi <strong>de</strong>vastatoare, întrucât este<br />
practic imposibil <strong>de</strong> a se modifica din mers setul genetic iniţial cât, mai ales, a celui<br />
modificat.<br />
Gene modificate <strong>de</strong> origine vegetală pot acţiona, <strong>de</strong> exemplu, ca inhibitori ai<br />
sintezei unei enzime foarte importante din categoria proteazei (IP), ceea ce conduce la<br />
imposibilitatea efectuării digestiei materiilor ingerate <strong>de</strong> către insectele fitofage.<br />
În ceea ce priveşte rezistenţa la micoze şi viroze, sunt semnalate unele rezultate<br />
notabile doar la câţiva viruşi.<br />
Mult mai avansate şi cu rezultate mult mai importante se înregistrează cercetările<br />
privind rezistenţa la erbici<strong>de</strong>. În acest sens, sunt <strong>de</strong>ja cunoscute realizările privind<br />
rezistenţa cerealelor şi a rapiţei la Round-up R şi Basta R . De notat faptul că marile firme<br />
producătoare ale acestor produse investesc masiv în realizarea <strong>de</strong> cercetări şi în acest<br />
domeniu al creării <strong>de</strong> OMG cu rezistenţe sporite.<br />
În practica ameliorării agricole, una dintre direcţiile importante <strong>de</strong> cercetare este<br />
legată <strong>de</strong> interesul obţinerii seminţelor unor hibrizi puri (100%). În cazul speciilor dioice,<br />
acest lucru se poate realiza fără probleme <strong>de</strong>osebite, însă la speciile monoice situaţia este<br />
mai complicată. Totuşi, prin utilizarea unei gene <strong>de</strong> androsterilitate cu spectru larg, este<br />
posibilă obţinerea <strong>de</strong> hibrizi puri 100% şi la aceste forme <strong>de</strong> plante. Acest fapt s-a realizat<br />
la porumb prin utilizarea androsterilităţii (prin gena <strong>de</strong> androsterilitate) la una din liniile<br />
parentale.<br />
Tot cu ajutorul genelor modificate s-au putut prelungi semnificativ perioa<strong>de</strong>le <strong>de</strong><br />
conservare (păstrare prelungită) a fructelor unor specii (ex. la tomate) prin inhibarea<br />
producerii <strong>de</strong> melanină. De asemenea, pe baza genelor modificate se pot modifica<br />
compoziţiile iniţiale ale unor acizi aminaţi rari şi convertirea lor în lipi<strong>de</strong> speciale, sau se<br />
pot obţine compuşi cu importanţă farmaceutică, lignină sau alţi produşi <strong>de</strong> interes.<br />
4.7.6. Realizări în silvicultură<br />
Spre <strong>de</strong>osebire <strong>de</strong> plantele cultivate, arborii sunt cu mult mai puţin „receptivi” la<br />
aplicarea şi <strong>de</strong>zvoltarea tehnologiilor privind transferul <strong>de</strong> gene datorită complexităţii lor<br />
structural morfologice şi genetice, longevităţii şi trăsăturilor fiziologice <strong>de</strong>osebite.<br />
După cum s-a menţionat <strong>de</strong>ja, eventuala prăbuşire a rezistenţei pe verticală ca<br />
urmare a transferului şi integrarea în genomul unui arbore a unei gene modificate, cu<br />
rezistenţă crescută la o insectă fitofagă, <strong>de</strong> exemplu, ar constitui un mare handicap, cu atât<br />
mai mult cu cât o modificare a întregului set cromozomial, la nivel <strong>de</strong> populaţie, ar fi<br />
practic imposibil <strong>de</strong> realizat într-un interval <strong>de</strong> relativ scurt <strong>de</strong> timp, ca în cazul speciilor<br />
cultivate. De aceea, la speciile lemnoase orice iniţiativă privind introducerea unor astfel <strong>de</strong><br />
tehnologii <strong>de</strong> vârf trebuie abordată cu multă chibzuinţă şi discernământ, cu mare pru<strong>de</strong>nţă<br />
<strong>de</strong> la caz la caz şi numai după o temeinică documentare privind existenţa unor riscuri<br />
majore asupra <strong>de</strong>stabilizării structurii ereditare <strong>de</strong> bază.<br />
Totuşi, la unele angiosperme lemnoase (ex. la plop), cu înmulţire vegetativă facilă<br />
şi cu cicluri mai scurte <strong>de</strong> producţie (25-30 ani), s-au putut obţine, relativ uşor, varietăţi<br />
53
modificate genetic, pornind <strong>de</strong> la câteva celule şi <strong>de</strong> la care, ulterior, prin culturi in vitro şi<br />
micropropagare, s-au edificat formaţiuni forestiere monoclonale (fig. 23).<br />
În ceea ce priveşte obţinerea unor varietăţi cu rezistenţă crescută la unele<br />
insectici<strong>de</strong>, cercetările pe această linie nu au înregistrat <strong>de</strong>ocamdată rezultate<br />
spectaculoase, dar au fost create varietăţi prin modificarea unor gene ce codifică sinteza<br />
unor toxine ale bacteriei Bacillus thuringiensis împotriva unor insecte xilofage. Principiul<br />
constă în inhibarea sintezei proteazei, enzimă foarte importantă în ceea ce priveşte<br />
digestia produşilor ingeraţi <strong>de</strong> către insectele respective.<br />
În prezent, noi programe vizează modificarea cantitativă şi calitativă a ligninei din<br />
fibra lemnoasă, aplicând o strategie antisens care <strong>de</strong>termină o subexprimare a genei<br />
codificatoare a sintezei acestui produs. În acest sens se pot utiliza tehnici directe <strong>de</strong> transfer<br />
a genelor modificate (protoplaşti sau “tunul” <strong>de</strong> particule), dar şi cele indirecte prin<br />
intermediul plasmidului <strong>de</strong> Agrobacterium sp.<br />
Figura 23. Cultură <strong>de</strong> plopi transgenici (după Nanson, 2005)<br />
Raportul diminuat lignină/celuloză, în favoarea celui <strong>de</strong> celuloză, interesează<br />
producătorii <strong>de</strong> hârtie. Invers, când interesul se manifestă pe linia proprietăţilor mecanice,<br />
atunci contează mai mult conţinutul în lignină. În orice caz, pentru ambele scopuri se pot<br />
obţine, <strong>de</strong> exemplu, două clone <strong>de</strong> plop, în ciuda unor inconveniente <strong>de</strong> ordin economicofinanciar.<br />
În concluzie, utilizarea transferului <strong>de</strong> gene sau combinaţii <strong>de</strong> gene modificate în<br />
ve<strong>de</strong>rea creării şi utilizării OMG în ecosistemele forestiere este privită, în stadiul actual al<br />
cunoştinţelor, cu rezervă şi pru<strong>de</strong>nţă <strong>de</strong> către marea majoritate a specialiştilor silvicultori şi<br />
chiar cu ostilitate <strong>de</strong> către ecologişti.<br />
4.7.7. În loc <strong>de</strong> concluzii<br />
La începutul acestui mileniu, presa a fost inundată <strong>de</strong> articole contradictorii cu<br />
privire la utilizarea biotehnologiilor, în special cele privind transferul <strong>de</strong> gene modificate şi<br />
crearea organismelor modificate genetic – OMG, în cadrul activităţii <strong>de</strong> ameliorare a<br />
animalelor domestice şi a plantelor <strong>de</strong> cultură. Urmarea a fost <strong>de</strong>clanşarea unei dispute<br />
aprinse între diverşi poli ai societăţii ce includ mişcări şi parti<strong>de</strong> ecologiste, companii<br />
54
multinaţionale, sectorul agricol şi forestier, consumatori. Pe cadrul discuţiilor sunt abordate<br />
diverse categorii <strong>de</strong> probleme ca cele legate <strong>de</strong> patrimoniul genetic, <strong>de</strong> securitate<br />
alimentară, <strong>de</strong> apărare a drepturilor consumatorilor, etc.<br />
În domeniul culturilor agricole, marile firme (companii) multinaţionale fac uriaşe<br />
presiuni pentru a se admite pe piaţă produsele lor cele mai avansate, produse care includ şi<br />
sunt sub sigla OMG. Mai mult, firmele americane <strong>de</strong> profil nu vor ca produsele lor să fie<br />
etichetate, ceea ce îi împiedică pe consumatori (marii producători agricoli) să achiziţioneze<br />
cu aceste produse în cunoştinţă <strong>de</strong> cauză.<br />
În contradicţie cu această poziţie, Parlamentul Europei <strong>de</strong> la Strassbourg susţine<br />
i<strong>de</strong>ea ca OMG pe piaţă să nu <strong>de</strong>păşească 0,9% din totalul produselor <strong>de</strong> profil şi acestea să<br />
fie menţionate şi, prin urmare, cunoscute. Sistemul OCDE (Oficiul <strong>de</strong> Cooperare şi<br />
Dezvoltare Economică) privind certificarea materialului reproducător (inclusiv forestier)<br />
este actualmente în impas <strong>de</strong>şi este recunoscut oficial şi <strong>de</strong> către S.U.A., care însă nu<br />
renunţă la pretenţia lor. Asupra acestor ultime aspecte menţionate sunt necesare câteva<br />
clarificări.<br />
Pentru început, trebuie menţionat faptul că marile firme (în special cele din SUA)<br />
investesc sume enorme în cercetarea procesului transferului <strong>de</strong> gene, obţinând varietăţi<br />
superperformante privind unele trăsături cu impact asupra productivităţii sau rezistenţe şi<br />
toleranţe <strong>de</strong>osebite. Prin inducerea autosterilităţii asupra seminţelor, prin tehnici specifice<br />
ingineriei genetice, aceste varietăţi nu pot fi multiplicate <strong>de</strong> către agricultorii ţărilor care le<br />
achiziţionează. Acest tip <strong>de</strong> monopol constituie un impediment serios pentru statele care<br />
utilizează acest tip <strong>de</strong> material biologic, cu atât mai mult pentru ţările în curs <strong>de</strong> <strong>de</strong>zvoltare.<br />
Legat <strong>de</strong> această problemă, firmele în cauză răspund că această autosterilitate este indusă<br />
seminţelor varietăţilor modificate genetic pentru a se evita contaminarea cu polen provenit<br />
<strong>de</strong> la populaţiile indigene (problema este cel puţin discutabilă!). Cert este faptul că, sub<br />
aspect financiar, noile varietăţi obţinute şi distribuite sunt mai <strong>de</strong>grabă în avantajul marilor<br />
firme producătoare <strong>de</strong> seminţe modificate genetic <strong>de</strong>cât în avantajul consumatorului<br />
(producătorii agricoli).<br />
În altă ordine <strong>de</strong> i<strong>de</strong>i, numeroase discuţii şi chiar semne <strong>de</strong> întrebare se pot ridica<br />
asupra unor aspecte <strong>de</strong> ordin strict genetic. Astfel, genele modificate provin a<strong>de</strong>sea <strong>de</strong> la<br />
unele specii total diferite <strong>de</strong> specia gazdă (prin utilizarea <strong>de</strong> intermediari aparţinând unor<br />
viruşi, bacterii sau chiar celule animale). De asemenea, căile utilizate pentru transferul <strong>de</strong><br />
gene sunt, în unele cazuri, nesigure sau brutale (vezi tehnica utilizării “tunului” <strong>de</strong><br />
particule). În atare situaţie nu se poate afirma cu certitudine care gene, exceptând cele ţintă,<br />
sunt aduse (importate) şi nici cum acestea se inserează în genomul gaz<strong>de</strong>i. Mai mult, este<br />
foarte probabilă instalarea unui <strong>de</strong>zechilibru datorat apariţiei fenomenului <strong>de</strong> epistazie,<br />
existând în acest caz o interacţiune complexă cu genele <strong>de</strong>ja existente. Acestea din urmă<br />
se pot inactiva sau, din contră, pot intra într-o stare <strong>de</strong> supraactivare.<br />
Anumite gene (ex. la rapiţă, cele legate <strong>de</strong> rezistenţă la erbici<strong>de</strong>) pot migra foarte<br />
uşor dintr-un ecosistem agricol în altul prin hibridare în genomul unor buruieni (“ierburi<br />
rele”) care aparţin aceleaşi familii (cazul muştarului <strong>de</strong> câmp), conferindu-le şi acestora o<br />
rezistenţă sporită la erbici<strong>de</strong>. În consecinţă, este necesară aplicarea unor cantităţi mult mai<br />
mari <strong>de</strong> erbici<strong>de</strong> pentru a le controla şi pe acestea din urmă. În acest caz, este indubitabil<br />
faptul că avantajele vor <strong>de</strong> partea firmelor furnizoare <strong>de</strong> erbici<strong>de</strong>, iar <strong>de</strong>zavantajele, din<br />
păcate, vor fi <strong>de</strong> partea agricultorilor şi a mediului înconjurător. Fenomenul odată produs<br />
are efectele ireversibile datorită faptului că genele <strong>de</strong>ja răspândite, cu greu mai pot fi<br />
extrase (eliminate) din populaţia respectivă.<br />
Nu puţini susţin şi i<strong>de</strong>ea că genele modificate şi, mai ales, proteinele noi care se<br />
sintetizează, în urma ingerării <strong>de</strong> către consumatori n-ar fi perfect digerate şi ar trece<br />
acci<strong>de</strong>ntal în circuitul sanguin. În acest mod ar rezulta maladii grave, <strong>de</strong> tipul Kreutzfeld-<br />
55
Iacob, ca în cazul sindromului vacii nebune, sau mai uşoare, ca alergii la noile proteine ale<br />
căror efecte <strong>de</strong> acumulare nu sunt previzibile.<br />
În domeniul forestier, cercetătorii pot crea clone cu material genetic modificat, însă<br />
cu mare dificultate şi aceste formaţiuni (<strong>de</strong> ex. la plop) au <strong>de</strong>zavantajul <strong>de</strong> a fi create în<br />
sistem monoclonal. Aceste păduri sunt extrem <strong>de</strong> fragile pentru că n-au variabilitate<br />
genetică şi, în cazul unor atacuri masive <strong>de</strong> dăunători sau boli (rugini în special), pot fi<br />
foarte uşor distruse, în proporţie <strong>de</strong> 100%. Acest fapt poate cauza a<strong>de</strong>vărate catastrofe<br />
ecologice datorită controlului monogenic al rezistenţei la un anume dăunător sau parazit<br />
dar, în schimb, este complet bulversată rezistenţa verticală (pe ansamblu) a arboretului.<br />
Pe <strong>de</strong> altă parte, un program complex <strong>de</strong> ameliorare forestieră va avea în ve<strong>de</strong>re<br />
ameliorarea principalelor trăsături ale arborilor, în acest sens criteriile <strong>de</strong> selecţie în<br />
silvicultură sunt cel mai a<strong>de</strong>sea <strong>de</strong> ordin cantitativ (creşteri), trăsături extrinseci (forma) şi<br />
intrinseci (calitatea lemnului) sau <strong>de</strong> rezistenţă şi adaptare. Ori, după cum se cunoaşte, în<br />
majoritatea cazurilor, aceste caractere sunt supuse controlului unui număr mare <strong>de</strong> gene, iar<br />
un program <strong>de</strong> ameliorare atât <strong>de</strong> avansat, la ora actuală este practic imposibil <strong>de</strong> aplicat în<br />
silvicultură.<br />
De aceea majoritatea geneticienilor din silvicultură vor fi obligaţi să ţină cont <strong>de</strong><br />
toate aceste aspecte şi să adopte o atitudine precaută în abordarea şi punerea în practică a<br />
diferitelor programe <strong>de</strong> ameliorare forestieră, ţinând cont <strong>de</strong> ciclurile lungi <strong>de</strong> viaţă ale<br />
arborilor şi <strong>de</strong> complexitatea structurii lor morfologice şi ereditare. În silvicultură, lipsa<br />
pru<strong>de</strong>nţei în ceea ce priveşte adoptarea unor strategii raţionale şi eficiente în ameliorare<br />
poate crea un <strong>de</strong>zastru ecologic pe mari suprafeţe şi cu urmări catastrofale pentru perioa<strong>de</strong><br />
lungi <strong>de</strong> timp (zeci, chiar sute <strong>de</strong> ani). Meto<strong>de</strong>le clasice utilizate în ameliorarea forestieră,<br />
precum selecţia şi hibridarea, au făcut <strong>de</strong> mult dovada eficienţei lor şi nu prezintă nici un<br />
pericol pentru integritatea unei populaţii dacă sunt practicate raţional şi eficient. În acest<br />
sens, condiţia <strong>de</strong> bază este <strong>de</strong> a se menţine permanent un grad minimum <strong>de</strong> variabilitate<br />
genetică intra şi interpopulaţională.<br />
Pe <strong>de</strong> altă parte nu trebuie, sub nici o formă, abandonate cercetările în acest<br />
domeniu <strong>de</strong> vârf al biotehnologiilor, respectiv transferul <strong>de</strong> gene modificate, crearea şi<br />
utilizarea OMG. Este necesară însă aprofundarea acestor studii şi cercetări în cadrul<br />
universităţilor şi institutelor <strong>de</strong> cercetare <strong>de</strong> renume în domeniu, studii ce vor fi axate cu<br />
precă<strong>de</strong>re pe aspecte fundamentale pe termen lung legate, în primul rând, <strong>de</strong> înţelegerea<br />
mecanismelor <strong>de</strong> bază la nivel molecular. Când aceste mecanisme vor fi pe <strong>de</strong>plin<br />
elucidate şi înţelese, atunci se va putea face o evaluare corectă a raportului costuri-riscuri /<br />
beneficii, înainte ca rezultatele cercetărilor să fie implementate în ameliorarea genetică a<br />
arborilor. Deocamdată, acest raport pare a fi unul clar în <strong>de</strong>favoarea silvicultorilor.<br />
56
V. PRINCIPIILE SILVICULTURII CLONALE<br />
Multiplicarea vegetativă reprezintă indiscutabil metoda cea mai utilizată în cadrul<br />
silviculturii clonale, fapt datorat progresului spectaculos al tehnologiilor în domeniul<br />
fiziologiei plantelor (inclusiv la speciile forestiere). Prin urmare, aceste tehnici ocupă în<br />
prezent un loc foarte important în practica ameliorării silvice, fiind practic nelipsite din<br />
multiplele programe sau etape <strong>de</strong> ameliorare la cele mai importante specii <strong>de</strong> arbori.<br />
Înmulţirea vegetativă se bazează pe aptitudinea majorităţii speciilor <strong>de</strong> plante <strong>de</strong> a<br />
putea reconstitui un exemplar i<strong>de</strong>ntic cu el însuşi, plecând <strong>de</strong> la un organ (tulpină,<br />
rădăcină, frunze), <strong>de</strong> la un ţesut sau chiar <strong>de</strong> la o celulă (Lucău, 1998).<br />
5.1 Tehnici <strong>de</strong> multiplicare vegetativă<br />
În ceea ce priveşte speciile forestiere, numai câteva se pretează la multiplicarea<br />
vegetativă <strong>de</strong> rutină (eucalipt, sequoia, molid, pin, cireş, plop, sălcie, tei). Restul speciilor<br />
<strong>de</strong> arbori dove<strong>de</strong>sc o afinitate mult mai redusă în ceea ce priveşte obţinerea facilă <strong>de</strong><br />
butaşi, drajoni sau inoculi in vitro. Prin urmare, la acestea din urmă, costurile ridicate şi<br />
punerea cu dificultate în aplicare a acestor tehnici nu justifică efortul <strong>de</strong> iniţiere şi<br />
<strong>de</strong>zvoltare ulterioară a unor programe silviculturale în sistem clonal.<br />
5.1.1. Altoirea<br />
Altoirea este una din cele mai vechi meto<strong>de</strong> (tehnici) horticole, succesul acesteia<br />
<strong>de</strong>pinzând <strong>de</strong> specie, tipul altoaielor şi <strong>de</strong> epoca altoirii. Altoirea în cap este recomandată<br />
pentru înfiinţarea <strong>de</strong> livezi <strong>de</strong> seminţe, în ve<strong>de</strong>rea obţinerii unor creşteri rapi<strong>de</strong> şi<br />
armonioase a plantelor, precum şi a reducerii timpului necesar <strong>de</strong> producere a seminţelor<br />
(Pinus, Picea, etc.).<br />
În cadrul lucrărilor <strong>de</strong> ameliorare a arborilor, altoirea este intens utilizată la<br />
înfiinţarea livezilor semincere <strong>de</strong> clone.<br />
În efectuarea lucrărilor <strong>de</strong> altoire trebuie să se ţină cont <strong>de</strong> câteva principii <strong>de</strong> bază,<br />
şi anume:<br />
- contactul între altoi şi portaltoi trebuie să fie cât mai strâns în ve<strong>de</strong>rea realizării<br />
unei perfecte sudări a ţesuturilor, mai ales a cambiului ca zonă generatoare a ambelor<br />
componente;<br />
- portaltoii trebuie să fie puieţi proveniţi din sămânţă, bine <strong>de</strong>zvoltaţi (la răşinoase,<br />
diametrul la colet să fie <strong>de</strong> 6-8 mm iar la foioase <strong>de</strong> minimum 10-12 mm), sănătoşi, să aibă<br />
creşteri active, coajă netedă şi o bună înrădăcinare;<br />
- altoaiele se recoltează, <strong>de</strong> regulă, în perioada <strong>de</strong> repaus vegetativ (între octombrienoiembrie<br />
şi martie-aprilie). Pentru altoirile <strong>de</strong> vară (luna august), recoltarea altoaielor se<br />
face cu maximum 2 zile înaintea lucrării. În funcţie <strong>de</strong> poziţia florilor, recoltarea altoaielor<br />
se face fie din treimea mijlocie a coroanei pentru un raport echilibrat între inflorescenţele<br />
mascule şi femele (ex. la pin) sau din oricare parte a coroanei la speciile cu flori<br />
hermafrodite (ex. la salcâm);<br />
- confecţionarea altoaielor se face din lujeri viguroşi, în vârstă <strong>de</strong> 1-2 ani, cu o<br />
lungime <strong>de</strong> cca. 20 cm, iar după recoltare, altoaiele se leagă în mănunchiuri <strong>de</strong> câte 25-30<br />
bucăţi cu etichetă;<br />
- păstrarea altoaielor se va face în încăperi cu suficientă umiditate şi o temperatură<br />
care să nu le permită intrarea în vegetaţie, în situaţia <strong>de</strong> încălzire a vremii.
Altoirea în seră este mai uşoară şi mai sigură <strong>de</strong>cât altoirea în aer liber, beneficiind<br />
<strong>de</strong> unele avantaje cum ar fi: adăpost faţă <strong>de</strong> condiţiile nefavorabile <strong>de</strong> mediu, un regim<br />
reglabil <strong>de</strong> intensitate luminoasă temperatură şi umiditate si poate fi practicată şi iarna.<br />
Dezavantajele constau în costurile ridicate privind investiţia, încălzirea, materialele şi, nu<br />
în ultimul rând, riscul apariţiei unor boli criptogamice. Acest tip <strong>de</strong> altoire se poate<br />
practica la răşinoase şi la unele foioase (fag).<br />
Altoirea în aer liber, respectiv în livezile <strong>de</strong> seminţe, prezintă unele mari avantaje,<br />
în sensul că este mult mai puţin costisitoare <strong>de</strong>cât altoirea în seră şi materialul biologic nu<br />
trebuie să suporte atât <strong>de</strong> multe manipulări ca în cazul prece<strong>de</strong>nt. Totuşi, acest tip <strong>de</strong><br />
altoire trebuie să se execute pe timp cu suficientă umiditate atmosferică, cer înnorat, fără<br />
vânturi uscate şi cal<strong>de</strong>, toate aceste condiţii la un loc fiind greu <strong>de</strong> în<strong>de</strong>plinit pentru<br />
perioa<strong>de</strong> mai lungi <strong>de</strong> timp. Anumite specii (duglas) prezintă fenomene <strong>de</strong><br />
incompatibilitate pe o perioadă mai mare sau mai mică <strong>de</strong> timp. În acest caz, se<br />
selecţionează portaltoaie compatibile care vor produse din sămânţă sau din butaşi.<br />
5.1.2. Marcotajul<br />
Marcotajul reprezintă metoda vegetativă prin care este provocată formarea <strong>de</strong><br />
rădăcini pe un ram ne<strong>de</strong>taşat (în primă fază) <strong>de</strong> arborele mamă. Dezvoltată iniţial în<br />
domenii ca horticultura, pomicultura sau horticultura, tehnica inducerii şi formării<br />
rădăcinilor pe ramuri ne<strong>de</strong>taşate iniţial s-a aplicat, treptat şi cu bune rezultate, la unele<br />
specii <strong>de</strong> arbori. Operaţii ca inelarea scoarţei şi aplicarea unor tratamente cu substanţe<br />
rizogene (mai ales cele din categoria auxinelor), precum şi crearea mediului necesar<br />
<strong>de</strong>zvoltării rădăcinilor (sub formă <strong>de</strong> muşuroaie la marcotaj în lăstar sau sub formă <strong>de</strong><br />
manşon la marcotaj aerian), stau la baza înrădăcinării şi separarea noii plante <strong>de</strong> arborele<br />
mamă. Această tehnică este complexă şi relativ costisitoare şi, în consecinţă, se recomandă<br />
a fi aplicată drept completare sau în caz <strong>de</strong> eşec la aplicarea altor tehnici vegetative(ex. la<br />
nuc).<br />
5.1.3. Drajonarea<br />
Este fenomenul prin care se produc lujeri tineri pe rădăcini. Anumite specii (cireş<br />
sălbatic, tei, plopi hibrizi) au capacitatea intrinsecă <strong>de</strong> a <strong>de</strong>zvolta aceste formaţiuni<br />
specifice, rezultând a<strong>de</strong>vărate buchete <strong>de</strong> drajoni, iar fiecare dintre aceştia reprezentă o<br />
clonă. Aceste formaţiuni se pot preleva fie în mănunchiuri <strong>de</strong> 50-100 bucăţi (lungime <strong>de</strong><br />
cca. 8-10 cm) şi care se pot instala în seră, fie câte 2-3 lujeri, lungi <strong>de</strong> 20 cm şi care se pot<br />
instala în pepinieră. Important este faptul ca aceşti lujeri să fie recoltaţi <strong>de</strong> pe plante tinere,<br />
în ve<strong>de</strong>rea inducerii rapi<strong>de</strong> şi eficiente a procesului <strong>de</strong> înrădăcinare.<br />
5.1.4. Butăşirea<br />
Butăşirea reprezintă probabil tehnica cea mai veche dar şi cea mai utilizată în<br />
silvicultura clonală, aceasta în scopul răspândirii materialului selecţionat şi ameliorat<br />
(molid, pin, cireş, sălcii, plopi). Butaşii <strong>de</strong> calitate se disting mai ales prin capacitatea lor<br />
<strong>de</strong>osebită <strong>de</strong> înrădăcinare, iar factorii <strong>de</strong> care <strong>de</strong>pin<strong>de</strong> calitatea butaşilor sunt legaţi <strong>de</strong><br />
vârsta arborelui mamă şi <strong>de</strong> starea fiziologică a materialului vegetal, ca factori endogeni,<br />
respectiv <strong>de</strong> condiţii <strong>de</strong> butăşire sau aplicare <strong>de</strong> tratamente – factori exogeni.<br />
Înaintarea în vârstă conduce invariabil la o <strong>de</strong>screştere a capacităţii <strong>de</strong> înrădăcinare<br />
a butaşilor şi, implicit, la scă<strong>de</strong>rea calităţii materialului. Descreşterea poate fi bruscă (ex. la<br />
nuc) sau progresivă (larice sau molid).<br />
Poziţia lujerilor pe ramuri poate, <strong>de</strong> asemenea, influenţa direct calitatea viitorilor<br />
butaşi. Astfel, lujerii din vârful ramurilor sau cei proveniţi <strong>de</strong> la ramurile aflate la baza<br />
coroanei sunt mai tineri şi pot furniza butaşi <strong>de</strong> calitate superioară, cu un procent superior<br />
58
<strong>de</strong> înrădăcinare. Ca anotimp, este recomandabil ca la răşinoase, recoltarea să se facă<br />
înainte <strong>de</strong> intrarea în vegetaţie, pe când la foioase chiar în plin sezon <strong>de</strong> vegetaţie, în fază<br />
activă <strong>de</strong> creştere.<br />
Legat <strong>de</strong> factori exogeni, mediul <strong>de</strong> butăşire poate avea a<strong>de</strong>sea o influenţă <strong>de</strong>cisivă<br />
asupra procesului <strong>de</strong> formare şi <strong>de</strong>zvoltare a unor rădăcini <strong>de</strong> bună calitate la butaşi. Se<br />
cunoaşte faptul că la duglas, un procent mai mare <strong>de</strong> pietriş în mediul <strong>de</strong> butăşire induce<br />
formarea unor rădăcini groase, puţin ramificate şi fragile la repicaj. Dimpotrivă, utilizarea<br />
unor medii cu un conţinut mai ridicat <strong>de</strong> turbă favorizează formarea <strong>de</strong> rădăcini fine,<br />
lignificate şi ramificate, favorabile repicajului.<br />
Există o relaţie directă între factorul termic şi umiditatea mediului <strong>de</strong> butăşire, în<br />
sensul că la o umiditate suficientă, butaşii pot înrădăcina <strong>de</strong>stul <strong>de</strong> bine şi la temperaturi<br />
mai mari sau mai scăzute, însă optimul termic al mediului este cel cuprins între 21- 24 o C.<br />
Între aceste limite ale temperaturii, viteza <strong>de</strong> înrădăcinare este cea mai favorizată.<br />
În ceea ce priveşte administrarea unor substanţe active (simple sau combinaţii), pe<br />
baza cercetărilor efectuate, se poate afirma că aplicarea acestor produşi, în anumite<br />
concentraţii, combinaţii sau în anumite etape fiziologice <strong>de</strong> creştere, au o influenţă<br />
benefică pentru butaşii aparţinând majorităţii speciilor forestiere. Cele mai indicate<br />
substanţe, în acest sens, sunt cele aparţinând grupei auxinelor (AIA, ANA, AIB, etc.) ce au<br />
un efect rizogen recunoscut.<br />
Strategii <strong>de</strong> butăşire<br />
Dezvoltarea şi aplicarea pe scară tot mai largă a acestei tehnici <strong>de</strong> înmulţire<br />
vegetativă în pomicultură şi viticultură au creat premize favorabile stabilirii şi adoptării<br />
unor programe şi chiar strategii <strong>de</strong> butăşire şi în silvicultură.<br />
- Multiplicarea clonală a arborilor vârstnici. Nu este indicat a se utiliza în mod<br />
direct butaşi prelevaţi <strong>de</strong> la arbori vârstnici, <strong>de</strong>oarece aceşti butaşi înrădăcinează foarte<br />
greu şi, în final, rezultă plante <strong>de</strong> calitate mediocră. În prezent, sunt puse la punct tehnici<br />
<strong>de</strong> revenire le un anumit stadiu <strong>de</strong> juvenilitate a zonei <strong>de</strong> interes la un astfel <strong>de</strong> arbore<br />
Aceste tehnici favorizează <strong>de</strong>zvoltarea mugurilor iniţiaţi <strong>de</strong> mai mulţi ani dar care au fost<br />
menţinuţi reprimaţi. În acest scop, se proce<strong>de</strong>ază la executarea unor tăieri severe, sau la<br />
tăierea puieţilor aproape <strong>de</strong> pământ (recepare), aceste operaţii permiţând multiplicarea<br />
vegetativă la unele specii importante <strong>de</strong> răşinoase (pin) sau foioase (stejar, nuc, frasin). De<br />
asemenea, rejuvenilizarea se mai poate realiza şi prin executarea unor altoiri repetate pe<br />
răsaduri tinere (ex. la duglas, pin, eucalipt).<br />
În ciuda faptului că toate aceste tehnici necesită timp şi se efectuează cu costuri<br />
<strong>de</strong>stul <strong>de</strong> ridicate, totuşi ele sunt <strong>de</strong>zvoltate în cadrul activităţilor specifice <strong>de</strong> înfiinţare a<br />
unor parcuri <strong>de</strong> arbori-mamă <strong>de</strong> butaşi sau chiar în anumite etape ale unor programe <strong>de</strong><br />
ameliorare forestieră.<br />
- Multiplicarea cu selecţie clonală în pepinieră constituie o importantă metodă<br />
pentru multiplicarea materialului juvenil şi fost aplicată, prima dată, la molidul comun, în<br />
Germania.<br />
Este recomandabil <strong>de</strong> a se preleva un număr cât mai mare <strong>de</strong> clone (câteva mii),<br />
<strong>de</strong>oarece este greu a se <strong>de</strong>pista exemplarele valoroase la vârste mai frage<strong>de</strong>. În plus,<br />
<strong>de</strong>finitivarea selecţiei se realizează pe parcursul mai multor etape ale testelor clonale.<br />
Menţinerea stadiului <strong>de</strong> juvenilitate se poate realiza prin butăşire ciclică şi menţinerea<br />
clonelor sub formă <strong>de</strong> nuieliş<br />
- Multiplicarea în vrac a provenienţelor constituie o altă variantă strategică în<br />
cadrul programelor <strong>de</strong> silvicultură clonală şi <strong>de</strong>pin<strong>de</strong> <strong>de</strong> stadiul <strong>de</strong> avansare a programelor<br />
<strong>de</strong> ameliorare. Sistemul <strong>de</strong> butăşire aplicat la populaţiile semincere conduce la obţinerea<br />
rapidă <strong>de</strong> plantaţii foarte performante, permiţând totodată şi menţinerea juvenilă a<br />
parcurilor <strong>de</strong> arbori-mamă. Există posibilitatea ca, la apariţia primelor simptome <strong>de</strong><br />
59
maturare-îmbătrânire la butaşi, respectivele exemplare să fie înlocuite cu noi răsaduri<br />
obţinute din acelaşi lot <strong>de</strong> seminţe. Dezavantajul constă în costul ridicat al activităţii,<br />
situaţie datorită echipamentelor sofisticate necesare creşterii şi formarea plantelor, cât şi<br />
pentru realizarea butăşirii (ex. la Picea mariana) (Lucău, 1988).<br />
5.1.5. Micropropagarea “in vitro”<br />
Înmulţirea “in vitro” a plantelor poartă <strong>de</strong>numirea <strong>de</strong> micropropagare<br />
(micromultiplicare sau microînmulţire). Este o formă <strong>de</strong> multiplicare vegetativă şi asigură<br />
un randament net superior, în comparaţie cu alte proce<strong>de</strong>e practicate, până în prezent, în<br />
horticultură şi silvicultură. Micropropagarea se face prin minibutăşire “in vitro”, atunci<br />
când plantulele din culturile primare sunt bine <strong>de</strong>zvoltate, cu rădăciniţe, tulpiniţe şi<br />
frunzuliţe bine individualizate şi viguroase. Minibutaşii rezultaţi sunt trecuţi, în condiţii<br />
aseptice, pe medii <strong>de</strong> cultură noi şi vor forma culturile secundare.<br />
Faptul că într-un timp relativ scurt (în mai puţin <strong>de</strong> un an) se pot obţine, prin<br />
micropropagare, milioane <strong>de</strong> exemplare (copii fi<strong>de</strong>le ale plantei donatoare), forme care în<br />
condiţii obişnuite s-ar obţine foarte greu sau nu ar putea supravieţui, reprezintă un câştig<br />
enorm privind eficienţa şi implicaţiile practice ale acestei meto<strong>de</strong> în ameliorarea unor<br />
importante specii forestiere. De asemenea, prelevarea şi cultura “in vitro” <strong>de</strong> meristeme<br />
asigură obţinerea şi multiplicarea unui material biologic sănătos, liber <strong>de</strong> viruşi (Fărtăiş,<br />
2002).<br />
5.2. Utilizarea clonelor.<br />
Sistemul <strong>de</strong> cultură a clonelor, <strong>de</strong>venit <strong>de</strong>ja <strong>de</strong> rutină pentru unele specii care<br />
butăşesc uşor (ex. la plopi şi sălcii), a căpătat o nouă dimensiune prin extin<strong>de</strong>rea la tot mai<br />
multe specii forestiere.<br />
5.2.1. Mo<strong>de</strong>le <strong>de</strong> silvicultură clonală<br />
Cultura clonelor la salicacee şi specii ale genului Criptomeria se practică <strong>de</strong> mai<br />
multă vreme, acestea <strong>de</strong>venind între timp mo<strong>de</strong>le <strong>de</strong> referinţă (mo<strong>de</strong>le clasice) pentru<br />
rezolvarea problemelor apar la alte specii forestiere.<br />
Un mo<strong>de</strong>lul mai recent al aplicării culturii clonale, cum este cel adoptat la eucalipt,<br />
prezintă o serie <strong>de</strong> rezultate interesante şi încurajatoare prin butăşire erbacee şi a avut un<br />
succes notabil în Congo, ţară în un<strong>de</strong> s-au plantat în sistem industrial cca. 25.000 ha.<br />
Pentru reuşita acestui program, s-au adaptat pepinierele la cultura <strong>de</strong> butaşi erbacei, s-a<br />
lucrat în sistem mecanizat, iar ecartamentul plantaţiei a fost mărit <strong>de</strong> la 3m x 3m, la 4m x<br />
4m. În acest mod, s-a înregistrat loc o creştere consi<strong>de</strong>rabilă a câştigului genetic în ceea ce<br />
priveşte producţia <strong>de</strong> lemn şi producţia <strong>de</strong> pastă (<strong>de</strong> 3, respectiv 5 ori).<br />
5.2.2. Tentative noi în silvicultura clonală<br />
În unele ţări ale Europei (ex. Suedia, Franţa), molidul constituie obiectul predilect<br />
al noilor tentative privind introducerea varietăţilor policlonale, în acest sens fiind puse la<br />
punct unele programe <strong>de</strong> multiplicare vegetativă (inclusiv in vitro). De asemenea, sunt în<br />
plină <strong>de</strong>sfăşurare acţiuni vaste <strong>de</strong> instalare a unor plantaţii clonale, în sistem industrial, la<br />
Sequoia, bazat pe un program sistematizat <strong>de</strong> introducere, selecţie şi clonare, cu rotaţie la<br />
15-18 ani. Cercetări şi experimente în acest sens s-au mai întreprins la pin, precum şi alte<br />
specii <strong>de</strong> răşinoase.<br />
Tot acest ansamblu <strong>de</strong> tehnici şi programe circumscrise sistemului <strong>de</strong> cultură<br />
clonală permite, în final, multiplicarea în masă a <strong>de</strong>scen<strong>de</strong>nţilor foarte avantajoşi,<br />
evitându-se apariţia îmbătrânirii prin multiplicarea <strong>de</strong> răsaduri foarte tinere (Lucău, 1988).<br />
60
Noi tentative <strong>de</strong> cultură în sistem clonal sunt aplicate şi la multe specii <strong>de</strong> foioase,<br />
la unele dintre acestea înregistrându-se succese notabile. Astfel, în ceea ce priveşte<br />
populicultura în zone hidromorfe din Franţa a fost iniţiat şi pus la punct un amplu program<br />
prin care s-au selectat exemplarele cele mai bune din cadrul populaţiilor artificiale hibri<strong>de</strong><br />
cu testare în teren. În acest fel, s-au rentabilizat şi solurile hidromorfe datorită varietăţilor<br />
adaptate la aceste condiţii, varietăţi care produc totodată şi lemn <strong>de</strong> <strong>de</strong>rulaj <strong>de</strong> bună<br />
calitate. S-a adoptat, pentru mai multă siguranţă privind adaptabilitatea, sistemul culturii în<br />
parcele policlonale şi cu o <strong>de</strong>nsitate mai mare, respectiv <strong>de</strong> 500-600 exemplare la ha.<br />
În ceea ce priveşte cireşul sălbatic, tot în Franţa, au fost iniţiate şi perfecţionate<br />
programe în ceea ce priveşte micropropagarea, după reîntinerire, prin drajonare. Mo<strong>de</strong>lul<br />
congolez privind cultura vegetativă în sistem industrial a eucaliptului a fost reluat în<br />
Franţa, un<strong>de</strong> s-au instalat cca. 25.000 <strong>de</strong> ha <strong>de</strong> parcele monoclonale, în imediata vecinătate<br />
a uzinelor <strong>de</strong> celuloză şi hârtie, cu rotaţie a culturilor <strong>de</strong> 8-10 ani şi producţie <strong>de</strong> cca. 20<br />
t/an/ha.<br />
5.2.3. Riscuri şi limite în silvicultura clonală<br />
Adoptarea oricărei strategii sau program <strong>de</strong> silvicultură în sistem clonal presupune<br />
adoptarea unor măsuri prealabile necesare pentru a se evita apariţia unor riscuri majore<br />
legate mai ales <strong>de</strong> îngustarea drastică a bazei genetice în cadrul populaţiei <strong>de</strong> plecare.<br />
Reducerea bazei genetice implică cele mai mari riscuri, <strong>de</strong>oarece populaţia în cauză<br />
îşi reduce enorm potenţialul <strong>de</strong> adaptabilitate în cadrul staţiunii respective, dovedind o tot<br />
mai mare lipsă <strong>de</strong> uniformitate în ceea ce priveşte reacţia la acţiunea diferiţilor factori<br />
nocivi biotici şi abiotici. Pe această linie, rezistenţa pe ansamblu a populaţiei diminuează<br />
vizibil, iar cele mai expuse pericolului <strong>de</strong> <strong>de</strong>stabilizare a echilibrului genetic sunt parcelele<br />
monoclonale.<br />
Pentru a se preîntâmpina apariţia acestor nedorite efecte, este necesar, ca la<br />
<strong>de</strong>mararea oricărui program <strong>de</strong> ameliorare bazat pe sistem silvic clonal, să se ţină cont <strong>de</strong><br />
unele măsuri extrem <strong>de</strong> utile în acest sens:<br />
- alegerea celor mai bune staţiuni şi situri mecanizabile;<br />
- utilizarea numai a fazei juvenile a creşterii speciilor;<br />
- utilizarea <strong>de</strong> genotipuri cu un grad foarte mare <strong>de</strong> heterozigote, posedând gene<br />
<strong>de</strong> la mai multe provenienţe sau specii;<br />
- asigurarea unei diversităţi genetice şi a unui număr <strong>de</strong> clone direct proporţional<br />
cu suprafaţa plantată şi cu vârsta <strong>de</strong> exploatabilitate;<br />
- selecţia iniţială în ce priveşte rezistenţa orizontală (toleranţa poligenică la mai<br />
multe adversităţi);<br />
- selecţia finală în ce priveşte rezistenţa verticală (la un patogen precis şi care<br />
<strong>de</strong>pin<strong>de</strong> <strong>de</strong> puţine gene);<br />
- ameliorarea genetică permanentă, prin introducerea <strong>de</strong> noi clone la fiecare<br />
rotaţie, mai performante, mai productive şi mai rezistente;<br />
- suprafaţă totală relativ redusă (Lucău, 1998).<br />
61
VI. CONSERVAREA RESURSELOR GENETICE FORESTIERE<br />
6.1 Definiţie, generalităţi şi grupe <strong>de</strong> resurse genetice la principalele specii<br />
<strong>de</strong> arbori<br />
Resursele genetice vegetale cuprind aproape toate formele <strong>de</strong> plante superioare (<strong>de</strong> la<br />
cele sălbatice sau primitive până la cele ameliorate), care pot aduce cea mai mare contribuţie<br />
la sporirea adaptabilităţii şi a rezistenţei la agresiunea mereu crescândă a factorilor biotici şi<br />
abiotici. Toate aceste forme <strong>de</strong> plante asigură amelioratorilor (creatori <strong>de</strong> noi soiuri, hibrizi şi<br />
varietăţi) materialul “<strong>de</strong> plecare“ necesar <strong>de</strong>rulării şi realizării cu succes a unor programe<br />
complexe şi eficiente <strong>de</strong> ameliorare. Şansele realizării acestor programe cresc cu cât acest<br />
material biologic este mai diversificat, mai bine evaluat şi, cel mai important, mai bine<br />
conservat.<br />
Resursele genetice forestiere (RGF) sunt reprezentate <strong>de</strong> acele fonduri <strong>de</strong> gene<br />
(germoplasmă forestieră) care pot exprima la nivelul unei populaţii (unitate <strong>de</strong> bază în<br />
genetica populaţiilor) o diversitate genetică intraspecifică largă, însuşiri cantitative<br />
(auxologice - specifice bioacumulărilor) şi calitative <strong>de</strong>osebite şi, nu în ultimul rând, o mare<br />
capacitate <strong>de</strong> adaptare şi rezistenţă sporită la factorii abiotici şi biotici. Acest concept cuprin<strong>de</strong><br />
asociaţii <strong>de</strong> arbori – arborete naturale şi unele artificiale, cu specii autohtone sau exotice, pe<br />
suprafeţe mai mari sau mai mici, toate reprezentând culturi forestiere <strong>de</strong> mare interes ştiinţific,<br />
economic şi practic pentru prezent, dar mai ales pentru viitor.<br />
Valoarea strategică (<strong>de</strong> perspectivă) a acestor comunităţi <strong>de</strong> arbori ce conţin fonduri <strong>de</strong><br />
gene <strong>de</strong>osebit <strong>de</strong> valoroase nu exclu<strong>de</strong>, <strong>de</strong> multe ori, valoarea practică imediată sau<br />
economică. Este cazul unor arborete din care, cu anumite limite, se recoltează periodic<br />
anumite cantităţi <strong>de</strong> seminţe.<br />
La noi în ţară, fondul valoros <strong>de</strong> germoplasmă forestieră ocupă un loc <strong>de</strong> prim rang în<br />
ceea ce priveşte fondul strategic <strong>de</strong> perspectivă al continentului european (tab. 3).<br />
Cele mai importante specii forestiere din ţara noastră prezintă populaţii mari <strong>de</strong> arbori,<br />
cu o structură genotipică foarte complexă, relieful carpatic armonios permiţând transformări şi<br />
readaptări continue ale tuturor populaţiilor <strong>de</strong> arbori autohtoni. Prin urmare, aceste arborete<br />
sunt <strong>de</strong>osebit <strong>de</strong> dotate sub aspectul creşterilor şi bioacumulărilor, însuşirilor calitative ale<br />
tulpinilor, coroanelor şi lemnului, capacitate ridicată <strong>de</strong> regenerare şi adaptare la diverse<br />
condiţii ecologice.<br />
Molidul în ţara noastră aparţine varietăţii montana şi, din multe puncte <strong>de</strong> ve<strong>de</strong>re, se<br />
prezintă ca o grupă <strong>de</strong>stul <strong>de</strong> unitară. În mod <strong>de</strong>osebit, formele din Carpaţii Orientali se<br />
remarcă printr-o vitalitate sporită, o mare capacitate <strong>de</strong> biosinteză, lemn cu calităţi <strong>de</strong>osebite şi<br />
un mare grad <strong>de</strong> variabilitate. Capacitatea <strong>de</strong> regenerare este maximă la molidişurile din Valea<br />
Bistriţei şi Depresiunea Ciucului (Stănescu, 1998).<br />
Tot în Carpaţii Orientali (Bucovina, Maramureş) dar şi în bazinul superior al<br />
Mureşului îşi are exclusivitatea molidul <strong>de</strong> rezonanţă, formă la care lemnul, cu inelele sale<br />
regulate şi creştere uniformă în direcţia longitudinală, posedă proprietăţi <strong>de</strong> ordin acustic<br />
excepţionale. Manifestarea acestor însuşiri ale lemnului <strong>de</strong> rezonanţă este sub control<br />
poligenic şi este puternic influenţată <strong>de</strong> anumite condiţii staţionale caracteristice acestei zone.<br />
62
Tabelul 3<br />
Situaţia actuală a resurselor genetice la principalele specii forestiere din ţara noastră<br />
Denumirea ştiinţifică Denumirea populară Suprafaţă (ha)<br />
Picea abies<br />
Abies alba<br />
Fagus sylvatica<br />
Quercus petraea<br />
Quercus robur<br />
Quercus cerris<br />
Quercus frainetto<br />
Quercus pedunculiflora<br />
Tilia tomentosa<br />
Fraxinus excelsior<br />
Alnus glutinosa<br />
Populus alba<br />
Robinia pseudacacia<br />
Acer pseudoplatanus<br />
Carpinus betulus<br />
Acer campestre<br />
după Lalu, citat <strong>de</strong> Stănescu, V., 1998<br />
molid<br />
brad<br />
fag<br />
gorun<br />
stejar<br />
cer<br />
stejar brumăriu<br />
stejar pufos<br />
tei argintiu<br />
frasin comun<br />
anin negru<br />
plop alb<br />
salcâm<br />
paltin <strong>de</strong> munte<br />
carpen<br />
jugastru<br />
2715,9<br />
1315,8<br />
3268,1<br />
1728,2<br />
776,6<br />
313,1<br />
221,6<br />
194,4<br />
166,1<br />
154,0<br />
24,5<br />
31,8<br />
21,2<br />
19,9<br />
218,6<br />
30,1<br />
Deşi este relativ unitar sub aspect morfologic, prezenţa anumitor obstacole ecologice a<br />
<strong>de</strong>terminat totuşi şi la molidul carpatic apariţia mai multor forme şi ecotipuri <strong>de</strong> ordin climatic<br />
şi edafic, ca <strong>de</strong> exemplu molidul din zona munţilor Apuseni – rasă climatică specifică unei<br />
zone cu climă mai caldă şi umedă, molidul din zonele cu discontinuităţi <strong>de</strong> areal din Văile<br />
Jiului şi Oltului (evoluţie <strong>de</strong> natură ecologică) sau molidul cu o oarecare izolare reproductivă<br />
din <strong>de</strong>presiunile intramontane din bazinele superioare ale râurilor Mureş şi Olt, aceste<br />
regiuni fiind caracterizate <strong>de</strong> un climat rece, sărac în precipitaţii şi cu îngheţuri timpurii<br />
frecvente. De asemenea, în zona Carpaţilor <strong>de</strong> Curbură, molidul este cantonat în populaţii<br />
reprezentative aflate într-un climat bogat în precipitaţii şi cu ierni lungi.<br />
Bradul (Abies alba Mill.) avea în zona ţării noastre un areal mult mai întins în<br />
perioada interglaciară, retrăgându-se apoi treptat, astfel că în urma ultimei glaciaţiuni să<br />
rămână cantonat în regiuni <strong>de</strong> câmpie sau cu mici şi izolate refugii carpatice (Moldova,<br />
Muntenia, Transilvania, Banat şi Oltenia)(Pop, 1932, citat <strong>de</strong> Stănescu 1998).<br />
Din punct <strong>de</strong> ve<strong>de</strong>re morfologic, comparativ cu molidul, bradul prezintă o variabilitate<br />
mult mai redusă, <strong>de</strong>osebindu-se tipuri doar sub aspectul unor caractere distincte ale conurilor,<br />
scoarţei (cu sau fără ritidom) sau ale lemnului (brad cu lemn roşu sau alb).<br />
Sub aspectul creşterilor active, coroane bine <strong>de</strong>zvoltate şi dimensiuni excepţionale, au<br />
provenienţele <strong>de</strong> brad din Maramureş, Bucovina, acestea fiind şi cele mai reprezentative.<br />
Ca tipuri ecoclimatice, se remarcă provenienţele <strong>de</strong> brad din Munţii Apuseni, din zona<br />
Banatului (forme relativ termofile), din bazinul superior al râului Mureş, din zona Carpaţilor<br />
<strong>de</strong> Curbură şi din vestul ţării (Stănescu 1998).<br />
Un caz aparte în problematica i<strong>de</strong>ntificării şi conservării surselor <strong>de</strong> germoplasmă la<br />
răşinoase îl ocupă zâmbrul (Pinus cembra), specie forestieră caracteristică limitei superioare<br />
(subalpin) a etajului forestier. Astăzi, această specie ocupă în ţara noastră zone foarte restrânse<br />
şi constituie un relict al glaciaţiunii cuaternare. Practic, îl găsim în mici grupuri (populaţii<br />
reduse şi izolate) în Munţii Călimani şi Rodnei din Carpaţii Orientali dar şi în masive din<br />
Carpaţii Meridionali (Bucegi, Retezat, Parâng, Făgăraş). Gradul <strong>de</strong>stul <strong>de</strong> accentuat <strong>de</strong><br />
63
consangvinizare în cadrul acestor grupuri mici şi izolate <strong>de</strong> zâmbru, se caracterizează prin<br />
apariţia unui mare număr <strong>de</strong> seminţe nefertile şi o redusă putere <strong>de</strong> adaptare la introducerea în<br />
culturi în zone mai extinse. Sub acest ultim aspect, mai viguroase se prezintă numai formele<br />
<strong>de</strong> zâmbru cantonate în zona munţilor Călimani, Rodnei şi Retezat, un<strong>de</strong> specia<br />
supravieţuieşte pe arii mai extinse.<br />
Înfiinţarea, în ultimii ani, <strong>de</strong> noi zone (arii) cu statut <strong>de</strong> rezervaţii (chiar parcuri<br />
naţionale, cum este cazul în munţii Călimani) va crea posibilitatea ca unele dintre populaţiile<br />
<strong>de</strong> zâmbru din zonă să <strong>de</strong>vină surse extrem <strong>de</strong> valoroase <strong>de</strong> germoplasmă, utile şi nesesare<br />
refacerii zonei <strong>de</strong> limită superioară a pădurilor din arcul carpatic.<br />
Fagul (Fagus sylvatica) reprezintă una dintre cele mai importante specii forestiere <strong>de</strong><br />
la noi din ţară, ocupând unul din cele mai întinse arealuri (aproape egal cu cel al molidului). În<br />
sistem <strong>de</strong> rezervaţii <strong>de</strong> seminţe, această specie cuprin<strong>de</strong> peste 3.300 <strong>de</strong> astfel <strong>de</strong> arborete<br />
(conform datelor cartării seminologice 1976-1978) în care este prioritar sistemul <strong>de</strong> regenerare<br />
naturală (Giurgiu 1978, citat <strong>de</strong> Stănescu 1998). Acest tip <strong>de</strong> regenerare naturală “in situ” a<br />
condus la păstrarea unui fond genetic foarte puţin (chiar <strong>de</strong>loc) alterat, la acesta contribuind şi<br />
lipsa unor culturi artificiale cu surse străine <strong>de</strong> germoplasmă.<br />
În regim <strong>de</strong> rezervaţii sunt conservate numai câteva populaţii (arborete) cu un înalt<br />
grad <strong>de</strong> reprezentativitate (cca. 5% din fondul forestier la fag) şi care trebuie exceptate <strong>de</strong> la<br />
tăieri. Dintre aceste tipuri, se <strong>de</strong>taşează în mod <strong>de</strong>osebit făgetele din zona <strong>de</strong> nord a Dobrogei,<br />
grupuri restrânse şi izolate <strong>de</strong> arbori ce trebuie să constituie obiectul unor măsuri stricte <strong>de</strong><br />
conservare.<br />
Stejarul pedunculat (Quercus robur) <strong>de</strong>ţine la nivelul întregii ţări cca. 3800 ha<br />
arborete surse <strong>de</strong> seminţe, aceasta ca urmare a diminuării puternice a suprafeţelor arboretelor<br />
<strong>de</strong> stejar din ultimii 40-50 <strong>de</strong> ani. În aceste condiţii, arboretele rămase ar trebui încadrate <strong>de</strong><br />
urgenţă în categoria pădurilor <strong>de</strong> protecţie (Giurgiu 1978, citat <strong>de</strong> Stănescu). Principalele<br />
rezervaţii forestiere <strong>de</strong> stejar în ţara noastră se găsesc în ju<strong>de</strong>ţele Mureş (Mociar), Braşov<br />
(Prejmer), Neamţ (Vânători), Buzău (Frasin), Tulcea (Letea). Masivele <strong>de</strong> stejar pedunculat<br />
încă existente în Muntenia (Comana-Piteşti-Alexandria), partea <strong>de</strong> nord a Moldovei sau în<br />
centrul Transilvaniei, impun luarea imediată a unor măsuri stricte în sensul prelungirii vârstei<br />
pentru tăieri spre limita exploatabilităţii fizice, coroborat cu instituirea unui sistem eficient <strong>de</strong><br />
regenerare (Giurgiu 1978, citat <strong>de</strong> Stănescu 1986).<br />
Gorunul (Quercus petraea), în momentul actual, în ţara noastră, se întâlneşte pe arii<br />
ceva mai extinse comparativ cu stejarul pedunculat, fiind catalogate peste 13.500 ha arborete<br />
surse <strong>de</strong> seminţe.<br />
Există arborete surse <strong>de</strong> seminţe <strong>de</strong> categoria A (cu o mare precocitate), cu<br />
prepon<strong>de</strong>renţă în regiunile <strong>de</strong> <strong>de</strong>al şi coline ale ţării noastre. Cele cu caracter marginal sunt<br />
reprezentate <strong>de</strong> populaţiile <strong>de</strong> gorun din zone silvostepice (Moldova <strong>de</strong> Nord) şi populaţii <strong>de</strong><br />
altitudine (Harghita, Postăvarul, Perşani sau Munţii Dobrogei).<br />
6.2. Importanţa studiului diversităţii biologice în perspectiva i<strong>de</strong>ntificării,<br />
conservării şi utilizării durabile a resurselor genetice forestiere<br />
Fondul <strong>de</strong> gene (gene pool) reprezintă…”totalitatea genelor care există la un moment<br />
dat într-o populaţie şi care se găsesc într-un echilibru dinamic” (Dobjansky, 1951).<br />
Genotipul este individul luat ca o unitate în care genele manifestă interacţiuni alelice şi<br />
nealelice, alelism multiplu, polialelie sau pleiotropie. Pe <strong>de</strong> altă parte, selecţia naturală,<br />
acţionând asupra fenotipurilor, tin<strong>de</strong> spre o stabilizare (homeostazie genetică), fenomen<br />
64
cunoscut şi sub <strong>de</strong>numirea <strong>de</strong> coadaptare a genelor. Prin urmare, genele nu acţionează izolat,<br />
iar fenotipurile sunt <strong>de</strong>terminate în populaţie <strong>de</strong> constelaţia <strong>de</strong> gene existentă. Homeostazia<br />
genetică nu este altceva <strong>de</strong>cât o problemă <strong>de</strong> coadaptare a genelor.<br />
Variabilitatea genetică este însă opusul homeostaziei genetice. Având ca sursă primară<br />
mutaţiile ce se acumulează <strong>de</strong>-a lungul generaţiilor şi ca sursă secundară recombinarea<br />
genetică (redistribuirea alelelor mutante într-un număr enorm <strong>de</strong> combinaţii), variabilitatea<br />
genetică se manifestă printr-un număr foarte mare <strong>de</strong> programe genetice, diferite unul <strong>de</strong><br />
celălalt. La organismele cu reproducere asexuată, sursa unică <strong>de</strong> variabilitate genetică o<br />
reprezintă mutaţia.<br />
Fenomenul sexualităţii şi variabilitatea genetică au o importanţă cu totul excepţională,<br />
ele reprezentând o garanţie a adaptării organismelor la condiţiile mereu schimbătoare ale<br />
mediului înconjurător.<br />
De aceea, studiul variabilităţii genetice are o importanţă covârşitoare în situaţia când se<br />
pune problema inventarierii şi mai ales a i<strong>de</strong>ntificării unor categorii <strong>de</strong> arborete extrem <strong>de</strong><br />
valoroase, respectiv clase sau categorii <strong>de</strong> resurse genetice forestiere <strong>de</strong> mare valoare (cu o<br />
mare capacitate <strong>de</strong> recombinare).<br />
Pădurile reprezintă surse regenerabile extrem <strong>de</strong> valoroase, atât ca furnizori <strong>de</strong> materii<br />
prime (lemn dar şi produse nelemnoase) cât şi pentru o serie <strong>de</strong> servicii (protecţie a mediului<br />
ambiant, conservare a biodiversităţii, odihnă şi recreere).<br />
Din păcate, în zilele noastre, tot mai întinse suprafeţe împădurite sunt supuse unor<br />
uriaşe presiuni şi ameninţări (<strong>de</strong>frişări, poluări, calamităţi naturale, atacuri masive <strong>de</strong> boli şi<br />
dăunători). De aceea, se impune cu tot mai intensă acuitate problema luării <strong>de</strong> măsuri cât mai<br />
grabnice şi hotărâte privind protejarea şi conservarea fondului forestier existent, <strong>de</strong> plantare a<br />
noi păduri cu specii <strong>de</strong> arbori mai productive şi mai rezistente, precum şi exploatarea<br />
ecologică şi judicioasă a pădurilor.<br />
O problemă <strong>de</strong> foarte mare importanţă pentru noul mileniu, în care abia am intrat, o<br />
constituie aceea privind stabilirea şi punerea în aplicare a unei strategii optime comune dintre<br />
economie şi ecologie, în beneficiul societăţii umane.<br />
Degradarea accentuată a mediului înconjurător la nivel planetar a constituit un subiect<br />
foarte important <strong>de</strong> <strong>de</strong>zbatere în numeroase întruniri la nivel internaţional.<br />
Fără îndoială, componenta cea mai importantă a naturii o reprezintă vegetaţia, <strong>de</strong><br />
această componentă <strong>de</strong>pinzând viaţa tuturor celorlalte vieţuitoare <strong>de</strong> pe pământ, inclusiv viaţa<br />
omului. Formele <strong>de</strong> plante sălbatice şi cele introduse în vechime în cultură, sub acţiunea<br />
permanentă a factorilor <strong>de</strong> mediu în foarte în<strong>de</strong>lungatul proces al evoluţiei, conţin în structura<br />
lor ereditară însuşiri <strong>de</strong> adaptare <strong>de</strong> mare importanţă pentru supravieţuire. Toată această<br />
biodiversitate vegetală conţine surse <strong>de</strong> gene extrem <strong>de</strong> valoroase, nu numai pentru<br />
supravieţuirea plantelor respective dar şi pentru însăşi existenţa omului.<br />
Ecosistemele forestiere trebuie să răspundă <strong>de</strong>ci, la cerinţe din cele mai complexe, ele<br />
însele constituind ecosisteme foarte complexe care găzduiesc o floră şi o faună specifică.<br />
Aceste ecosisteme <strong>de</strong>ţin rolul absolut majoritar în ceea ce priveşte purificarea şi păstrarea<br />
calităţii aerului, apelor şi solului.<br />
Pe baza acestor consi<strong>de</strong>rente, se poate lesne <strong>de</strong>duce faptul că investigarea variabilităţii<br />
genetice a speciilor forestiere şi prezervarea pe termen lung a acestei biodiversităţi reprezintă,<br />
în prezent, o problemă <strong>de</strong> mare importanţă care se ridică în faţa silviculturii mondiale.<br />
65
6.3 Conservarea germoplasmei forestiere<br />
Conservarea resurselor genetice forestiere constituie mijlocul cel mai eficient <strong>de</strong> a<br />
garanta disponibilitatea acestora pentru generaţiile prezente şi, mai ales, viitoare.<br />
În această sferă este inclus un mare număr <strong>de</strong> activităţi specializate cum ar fi<br />
prospectarea, colectarea, gestiunea şi schimbul <strong>de</strong> germoplasmă. În situaţia în care nimeni nu<br />
poate preve<strong>de</strong>a necesităţile viitoare privind mediul înconjurător şi ale omului, este foarte<br />
important <strong>de</strong> a se conserva o cât mai largă variabilitate genetică în cadrul fiecărei specii. Cu<br />
cât este conservată mai multă variabilitate, cu atât există şanse mai mari <strong>de</strong> a se găsi, <strong>de</strong> către<br />
utilizatori, caracterele (trăsăturile) necesare <strong>de</strong>zvoltării unor programe eficiente <strong>de</strong> ameliorare<br />
genetică.<br />
Resursele genetice forestiere se pot conserva în cadrul habitatului lor natural –<br />
conservare in situ – sau în afara acestuia – conservare ex situ. Ambele meto<strong>de</strong> <strong>de</strong> conservare<br />
au avantaje dar şi inconveniente. De aceea, pentru o sporire a eficienţei activităţii <strong>de</strong><br />
conservare a resurselor genetice forestiere este necesar <strong>de</strong> a se asocia meto<strong>de</strong> in situ cu alte<br />
meto<strong>de</strong> ex situ.<br />
6.3.1 Conservarea “in situ” a resurselor genetice forestiere<br />
Modalităţile <strong>de</strong> conservare in situ implică menţinerea arborilor şi plantelor, în general,<br />
în habitatul original sau în sisteme agricole tradiţionale. Conservarea in situ este metoda<br />
preferată în cazul mai multor esenţe forestiere, cu <strong>de</strong>osebire a celor din zona tropicală.<br />
Comparativ cu speciile agricole care cresc în medii <strong>de</strong>stul <strong>de</strong> bine controlate, majoritatea<br />
arborilor se <strong>de</strong>zvoltă în medii “sălbatice” şi au cicluri lungi <strong>de</strong> viaţă. În consecinţă, arborii<br />
trebuie conservaţi ca parte integrantă a ecosistemului stabilit, medii în care se pot adapta şi<br />
evolua.<br />
Cele mai importante măsuri ce pot lua pe linia unei conservări in situ sigure şi eficiente<br />
a celor mai valoroase surse <strong>de</strong> germoplasmă forestieră constau în crearea <strong>de</strong> parcuri şi<br />
rezervaţii naturale, rezervaţii semincere, interzicerea accesului total neîngrădit sau exploatare<br />
preferenţială <strong>de</strong> arbori valoroşi din punct <strong>de</strong> ve<strong>de</strong>re fenotipic şi genotipic.<br />
6.3.1.1. Crearea <strong>de</strong> parcuri şi rezervaţii naturale<br />
Această modalitate <strong>de</strong> conservare in situ reprezintă, în mod cert, acţiunea <strong>de</strong> cea mai<br />
mare responsabilitate civică pe linia păstrării patrimoniului genetic al unor populaţii naturale<br />
<strong>de</strong>osebit <strong>de</strong> valoroase, acţiune care solicită eforturi economice şi administrative mari şi un<br />
imens volum <strong>de</strong> muncă privind documentarea, cercetarea şi evaluarea fondului <strong>de</strong><br />
germoplasmă existent în cadrul acestor arii protejate.<br />
La noi în ţară, Parcul Naţional Retezat, Parcul Naţional Munţii Rodnei, Parcul<br />
Naţional Călimani şi Parcul Naţional Ceahlău sunt patru dintre cele mai reprezentative arii<br />
protejate, cu caracter predominant forestier şi o anumită specificitate eco-geografică. Prin<br />
specificul şi unicitatea lor, aceste zone constituie arii <strong>de</strong>osebit <strong>de</strong> valoroase, primele două fiind<br />
incluse, încă din anul 1992, în dosarele MAB/UNESCO ca rezerve ale Biosferei (WCMC,<br />
citat <strong>de</strong> Enescu,1997).<br />
A. Parcul Naţional Retezat, în actuala configuraţie organizatorică, are o suprafaţă <strong>de</strong><br />
peste 38000 ha, din care suprafaţa aflată sub protecţie absolută <strong>de</strong>ţine 9503 ha, restul fiind<br />
consi<strong>de</strong>rată zonă tampon. (fig.7).<br />
Înfiinţat în anul 1935, în urma constituirii Comisiei pentru protecţia monumentelor<br />
naturii, sub patronajul Aca<strong>de</strong>miei Române şi pe baza Legii privind protecţia Naturii din<br />
România, Parcul Naţional Retezat se întin<strong>de</strong>a iniţial pe o suprafaţă <strong>de</strong> 13.700 ha, extin<strong>de</strong>rea<br />
66
consi<strong>de</strong>rabilă fiind efectuată în ultimele două <strong>de</strong>cenii prin încorporarea unei vaste zone<br />
împădurite. Aceste păduri <strong>de</strong>ţin pon<strong>de</strong>rea majoritară în cele trei rezervaţii ale parcului,<br />
respectiv Zlata, Piatra Iorgovanului şi Gugu – Piatra Mâţului, toate însumând peste 9000 ha.<br />
Vegetaţia, prin distribuţia şi structurarea unităţilor taxonomice, prezintă mari variaţii în<br />
special pe orizontală, reflectând din plin marea varietate topică a zonei (rocă, expoziţie şi<br />
forme <strong>de</strong> relief). Pădurile acoperă aproape jumătate din suprafaţa parcului (48.5%), în timp ce<br />
alte formaţii sunt mai puţin reprezentative (jnepenişuri – 16,9%, pajişti alpine şi stâncării –<br />
21,4%) (Botnariuc et al.,1984). Parcul, în general, are aspect <strong>de</strong> pădure întinsă, iar o<br />
schematizare pe verticală a zonei se poate prezenta în linii mari astfel:<br />
- făgete pure 700 – 1250 m altitudine;<br />
- făgete <strong>de</strong> amestec cu răşinoase (brad, molid) 1250 – 1450 m altitudine;<br />
- molidişuri climax 1450 – 1650 m altitudine;<br />
- molidişuri <strong>de</strong> limită pre şi subalpine 1500 – 1780 m altitudine;<br />
- jnepenişuri 1780 – 2200 m altitudine;<br />
- vegetaţie ierboasă şi tufărişuri boreale 2150 – 2400 m altitudine.<br />
Sub limita <strong>de</strong> 700 m, în amestec cu făgetele, sunt prezente şi amestecuri <strong>de</strong> pin cu<br />
gorun.<br />
Pădurile parcului au fost i<strong>de</strong>ntificate ca făcând parte din următoarele formaţii vegetale:<br />
15 făgete, 15 molidişuri, 13 amestecuri <strong>de</strong> fag cu răşinoase şi 3 păduri extrazonale (montane şi<br />
<strong>de</strong> lunci înalte), majoritatea aparţinând clasei <strong>de</strong> productivitate mijlocii (Doniţă, citat <strong>de</strong><br />
Enescu 1997).<br />
B. Parcul Naţional Munţii Rodnei, cu cele peste 46.000 <strong>de</strong> hectare cuprinse în<br />
suprafaţă, reprezintă una dintre cele mai mari arii protejate din ţară. Mai mult <strong>de</strong> 3.300 ha sunt<br />
<strong>de</strong>clarate ca rezervaţie a biosferei, iar parcul, pe ansamblul său, adăposteşte multe specii<br />
en<strong>de</strong>mice din faună şi floră, unele a<strong>de</strong>vărate relicte glaciare.<br />
Din punct <strong>de</strong> ve<strong>de</strong>re teritorial-administrativ, această arie protejată se situează pe<br />
teritorii aparţinând ju<strong>de</strong>ţelor Maramureş, Bistriţa-Năsăud şi <strong>Suceava</strong>, în grupa <strong>de</strong> nord a<br />
Carpaţilor Orientali, din care Munţii Rodnei au cele mari cele mai mari altitudini (Vf.<br />
Pietrosul cu peste 2.300 m) şi care păstrează foarte bine urmele gheţarilor din cuaternar<br />
(circuri glaciare precum Pietrosu, Buhăescu Mare, Negoescu) (fig.24). Climatul în această<br />
zonă prezintă influenţe baltice şi, datorită marilor altitudini, este <strong>de</strong>stul <strong>de</strong> aspru, temperatura<br />
medie anuală la peste 2.000 m fiind sub limita <strong>de</strong> îngheţ (-1,5 o C).<br />
În ceea ce priveşte vegetaţia forestieră, în Parcul Naţional Munţii Rodnei se pot<br />
<strong>de</strong>limita câteva formaţiuni reprezentative, ţinând cont <strong>de</strong> structura şi tectonica munţilor<br />
precum şi <strong>de</strong> evoluţia climatică specifică urmărilor glaciaţiunilor cuaternare cu platformele <strong>de</strong><br />
eroziune ce domină relieful actual.<br />
În partea superioară a versanţilor predomină molidişuri pure iar pe pantele inferioare<br />
sunt evi<strong>de</strong>nte amestecurile cu fagul, bradul, paltinul <strong>de</strong> munte, aninul alb şi mesteacănul. La<br />
limita superioară (cca. 1800 m), <strong>de</strong>stul <strong>de</strong> frecvent întâlnim jnepenii (Pinus mugo) în asociaţie<br />
cu ienuperii (Juniperus communis var. nana) şi mai rar exemplare <strong>de</strong> zâmbru (Pinus cembra)<br />
ca diseminaţii dar care au atins vârste apreciabile (peste 300 ani) şi înălţimi <strong>de</strong> peste 30 m<br />
(Enescu et al.,1997).<br />
Tufărişuri mai mult sau mai puţin compacte <strong>de</strong> jnepeni şi ienuperi au rol extrem <strong>de</strong><br />
important în menţinerea unui echilibru natural relativ stabil în zonă, prin limitarea unor<br />
eroziuni excesive ale solului şi <strong>de</strong> atenuare a daunelor provocate <strong>de</strong> numeroasele avalanşe<br />
produse în zonă.<br />
67
Vegetaţia, prin distribuţia şi structurarea unităţilor taxonomice, prezintă mari variaţii în<br />
special pe orizontală, reflectând din plin marea varietate topică a zonei (rocă, expoziţie şi<br />
forme <strong>de</strong> relief). Pădurile acoperă aproape jumătate din suprafaţa parcului (48.5%), în timp ce<br />
alte formaţii sunt mai puţin reprezentative (jnepenişuri – 16,9%, pajişti alpine şi stâncării –<br />
21,4%) (Botnariuc et al.,1984).<br />
Figura 24. Configuraţia actuală a Parcului Naţional Retezat (după MMGA,2003)<br />
Parcul, în general, are aspect <strong>de</strong> pădure întinsă, iar o schematizare pe verticală a zonei<br />
se poate prezenta în linii mari astfel:<br />
- făgete pure 700 – 1250 m altitudine;<br />
- făgete <strong>de</strong> amestec cu răşinoase (brad, molid) 1250 – 1450 m altitudine;<br />
- molidişuri climax 1450 – 1650 m altitudine;<br />
- molidişuri <strong>de</strong> limită pre şi subalpine 1500 – 1780 m altitudine;<br />
- jnepenişuri 1780 – 2200 m altitudine;<br />
- vegetaţie ierboasă şi tufărişuri boreale 2150 – 2400 m altitudine.<br />
Sub limita <strong>de</strong> 700 m, în amestec cu făgetele, sunt prezente şi amestecuri <strong>de</strong> pin cu<br />
gorun.<br />
Pădurile parcului au fost i<strong>de</strong>ntificate ca făcând parte din următoarele formaţii vegetale:<br />
15 făgete, 15 molidişuri, 13 amestecuri <strong>de</strong> fag cu răşinoase şi 3 păduri extrazonale (montane şi<br />
<strong>de</strong> lunci înalte), majoritatea aparţinând clasei <strong>de</strong> productivitate mijlocii (Doniţă, citat <strong>de</strong><br />
Enescu 1997).<br />
B. Parcul Naţional Munţii Rodnei, cu cele peste 46.000 <strong>de</strong> hectare cuprinse în<br />
suprafaţă, reprezintă una dintre cele mai mari arii protejate din ţară. Mai mult <strong>de</strong> 3.300 ha sunt<br />
<strong>de</strong>clarate ca rezervaţie a biosferei, iar parcul, pe ansamblul său, adăposteşte multe specii<br />
en<strong>de</strong>mice din faună şi floră, unele a<strong>de</strong>vărate relicte glaciare.<br />
68
Din punct <strong>de</strong> ve<strong>de</strong>re teritorial-administrativ, această arie protejată se situează pe<br />
teritorii aparţinând ju<strong>de</strong>ţelor Maramureş, Bistriţa-Năsăud şi <strong>Suceava</strong>, în grupa <strong>de</strong> nord a<br />
Carpaţilor Orientali, din care Munţii Rodnei au cele mari cele mai mari altitudini (Vf.<br />
Pietrosul cu peste 2.300 m) şi care păstrează foarte bine urmele gheţarilor din cuaternar<br />
(circuri glaciare precum Pietrosu, Buhăescu Mare, Negoescu) (fig. 25). Climatul în această<br />
zonă prezintă influenţe baltice şi, datorită marilor altitudini, este <strong>de</strong>stul <strong>de</strong> aspru, temperatura<br />
medie anuală la peste 2.000 m fiind sub limita <strong>de</strong> îngheţ (-1,5 o C).<br />
În ceea ce priveşte vegetaţia forestieră, în Parcul Naţional Munţii Rodnei se pot<br />
<strong>de</strong>limita câteva formaţiuni reprezentative, ţinând cont <strong>de</strong> structura şi tectonica munţilor<br />
precum şi <strong>de</strong> evoluţia climatică specifică urmărilor glaciaţiunilor cuaternare cu platformele <strong>de</strong><br />
eroziune ce domină relieful actual.<br />
În partea superioară a versanţilor predomină molidişuri pure iar pe pantele inferioare<br />
sunt evi<strong>de</strong>nte amestecurile cu fagul, bradul, paltinul <strong>de</strong> munte, aninul alb şi mesteacănul. La<br />
limita superioară (cca. 1800 m), <strong>de</strong>stul <strong>de</strong> frecvent întâlnim jnepenii (Pinus mugo) în asociaţie<br />
cu ienuperii (Juniperus communis var. nana) şi mai rar exemplare <strong>de</strong> zâmbru (Pinus cembra)<br />
ca diseminaţii dar care au atins vârste apreciabile (peste 300 ani) şi înălţimi <strong>de</strong> peste 30 m<br />
(Enescu et al.,1997).<br />
Tufărişuri mai mult sau mai puţin compacte <strong>de</strong> jnepeni şi ienuperi au rol extrem <strong>de</strong><br />
important în menţinerea unui echilibru natural relativ stabil în zonă, prin limitarea unor<br />
eroziuni excesive ale solului şi <strong>de</strong> atenuare a daunelor provocate <strong>de</strong> numeroasele avalanşe<br />
produse în zonă.<br />
Figura 25. Configuraţia actuală a Parcului Naţional Munţii Rodnei (după<br />
MMGA,2003)<br />
C. Parcul Naţional Călimani. Masivul Călimani, cel mai extins masiv vulcanic din<br />
România, se situează în partea nord vestică a grupei centrale a Carpaţilor Orientali şi este<br />
69
foarte bine conturat ca individualitate geologică prin frecvenţa <strong>de</strong>osebit <strong>de</strong> mare a rocilor<br />
eruptive şi prezenţa craterelor vechilor vulcani.<br />
Parcul Naţional Călimani, cu cele peste 24.000 ha, ocupă aproape întreaga suprafaţă a<br />
masivului muntos Călimani, acest masiv conferindu-i şi forma actuală. (fig. 26). Din punct <strong>de</strong><br />
ve<strong>de</strong>re teritorial administrativ, această arie protejată se situează pe teritoriul a 4 ju<strong>de</strong>ţe,<br />
respectiv <strong>Suceava</strong>, Harghita, Mureş şi Bistriţa-Năsăud.<br />
În cadrul zonei, cele mai reprezentative şi mai importante tipuri <strong>de</strong> pădure (arborete<br />
naturale) sunt cele <strong>de</strong> amestec <strong>de</strong> răşinoase cu fag (cu floră <strong>de</strong> mull) şi <strong>de</strong> molidişuri (cu<br />
Vaccinium myrtilis şi Oxalis acetosella).<br />
Figura 26. Configuraţia actuală a Parcului Naţional Călimani (după MMGA,2003)<br />
O notă aparte şi foarte caracteristică în această arie protejată o reprezintă vegetaţia<br />
lemnoasă <strong>de</strong> limită <strong>de</strong> altitudine, la peste 1700 m, constituită din arborete naturale <strong>de</strong> zâmbru<br />
(Pinus cembra) sau din amestecuri <strong>de</strong> molid, jneapăn şi zâmbru . Unele dintre aceste suprafeţe<br />
conţin ecosisteme forestiere ameninţate sau periclitate, cum ar fi complexe <strong>de</strong> rarişti cu<br />
zâmbru sau tufărişuri subalpine <strong>de</strong> jneapăn şi tufărişuri <strong>de</strong> smârdar (Rhodo<strong>de</strong>ndron<br />
kotschyi)(Cenuşă, 2005).<br />
70
D. Parcul Naţional Ceahlăul reprezintă una dintre cele mai importante ariile protejate<br />
ale zonei central-nordice din Carpaţii Orientali datorită bogăţiei faunei dar mai ales a<br />
vegetaţiei ierboase şi lemnoase. Frumuseţea inegalabilă a peisajelor din zona înaltă a<br />
masivului conferă o notă cu totul aparte acestei zone <strong>de</strong> o inegalabilă frumuseţe şi neasemuit<br />
pitoresc.<br />
Situat în parte vestică a ju<strong>de</strong>ţului Neamţ, la poalele staţiunii Durău la nord, lacul <strong>de</strong><br />
acumulare Izvorul Muntelui la est şi localitatea cu acelaşi nume la sud, având zona centrală<br />
stabilită ca Parc Naţional, masivul Ceahlău este format din roci sedimentare, cu gresii şi<br />
blocuri <strong>de</strong> calcar în sistem <strong>de</strong> conglomerate şi intercalaţii (MAPAM, 2003)(fig. 30).<br />
În cadrul ecosistemelor forestiere, predomină tipurile moli<strong>de</strong>to-bră<strong>de</strong>t normal cu floră<br />
<strong>de</strong> mull, moli<strong>de</strong>to-laricet cu Oxalis acetosella, moli<strong>de</strong>to-făget cu floră <strong>de</strong> mull, bră<strong>de</strong>to-făget<br />
cu floră <strong>de</strong> mull şi amestec normal <strong>de</strong> răşinoase cu fag.<br />
În ceea ce priveşte compoziţia pe specii lemnoase, molidul <strong>de</strong>ţine 45%, fagul 28%,<br />
bradul 24%, restul <strong>de</strong> 3% fiind reprezentat <strong>de</strong> unele specii <strong>de</strong> amestec.<br />
Figura 30. Configuraţia actuală a Parcului Naţional Ceahlău (după MMGA,2003)<br />
Un loc cu totul aparte în cadrul vegetaţiei lemnoase din Parcul Naţional Ceahlău îl<br />
reprezintă arboretele naturale <strong>de</strong> larice – Larix <strong>de</strong>cidua var. carpathica, acestea ocupând<br />
brânele (poliţe) calcaroase însorite <strong>de</strong> pe versantul sudic al masivului, la circa 1400 m<br />
altitudine. Exemplarele <strong>de</strong> zadă din aceste arborete unicat ating dimensiuni impresionante<br />
(peste 30 m înălţime şi aproape 1 m în diametru), iar formaţiunea (cca. 370 h) s-a constituit în<br />
renumitul monument al naturii Poliţa cu crini, <strong>de</strong>numirea provenind <strong>de</strong> la numele local al<br />
laricelui.<br />
6.3.1.2. Rezervaţiile <strong>de</strong> seminţe<br />
Interesul constant manifestat <strong>de</strong> către specialiştii din silvicultură în obţinerea unor<br />
cantităţi însemnate <strong>de</strong> seminţe ameliorate (capacitate <strong>de</strong> germinaţie <strong>de</strong> peste 60%), necesită<br />
71
luarea unor măsuri <strong>de</strong> protejare şi conservare a arborilor remarcabili, dincolo <strong>de</strong> vârsta <strong>de</strong><br />
exploatabilitate economică, până la vârsta <strong>de</strong> exploatabilitate fiziologică, stadiu apropiat <strong>de</strong><br />
<strong>de</strong>perisarea fizică a arborilor. Conservarea acestor arbori <strong>de</strong>osebit <strong>de</strong> valoroşi se face în cadrul<br />
rezervaţiilor <strong>de</strong> seminţe – populaţii superioare a căror conservare în generaţia următoare se<br />
poate face prin regenerare naturală sau chiar prin crearea <strong>de</strong> plantaţii conservatoare in situ.<br />
Rezervaţiile <strong>de</strong> seminţe sunt arborete pure sau <strong>de</strong> amestec, prepon<strong>de</strong>rent naturale şi<br />
care, în cadrul aceleaşi regiuni <strong>de</strong> provenienţă, se <strong>de</strong>osebesc distinct <strong>de</strong> celelalte arborete cu<br />
aceeaşi compoziţie specifică (Enescu et al, 1997). Lucrările <strong>de</strong> bază <strong>de</strong>sfăşurate în aceste<br />
populaţii sunt cele <strong>de</strong> igienizare şi <strong>de</strong> curăţire, lucrări specifice selecţiei negative al criteriului<br />
valorii relative a arborilor, prin care sunt eliminaţi arborii mai slab dotaţi, cei mai buni fiind<br />
păstraţi şi îngrijiţi pentru a produce cantităţi cât mari <strong>de</strong> seminţe <strong>de</strong> calitate superioară.<br />
Selecţia şi <strong>de</strong>limitarea principalelor arborete ca rezervaţii <strong>de</strong> seminţe la noi în ţară s-a<br />
efectuat pe baza unui sistem original <strong>de</strong> cartare seminologică <strong>de</strong> către specialişti din cadrul<br />
ICAS, în perioada 1965-1996. Desfăşurarea acestei acţiuni <strong>de</strong> mare importanţă şi <strong>de</strong> o<br />
anvergură fără prece<strong>de</strong>nt în ţara noastră s-a bazat pe respectarea câtorva principii clare, spre<br />
exemplu cel privind evitarea <strong>de</strong> la reproducere a arboretelor slabe ca productivitate şi cu<br />
seminţe <strong>de</strong> calitate inferioară, acordarea unei priorităţi absolute provenienţelor locale în<br />
iniţierea <strong>de</strong> experimente cu limitarea drastică a transferărilor <strong>de</strong> material biologic <strong>de</strong><br />
reproducere şi, nu în ultimul rând, prezervarea arboretelor <strong>de</strong>osebit <strong>de</strong> valoroase până la limita<br />
longevităţii fiziologice. În urma efectuării acestei acţiuni, la noi în ţară au fost <strong>de</strong>limitate peste<br />
2300 rezervaţii <strong>de</strong> seminţe care acoperă peste 70.000 ha (peste 32.000 ha răşinoase şi peste<br />
37.000 ha foioase) şi care includ toate speciile principale forestiere (tabel 4).<br />
Nr<br />
crt.<br />
1.<br />
2.<br />
3.<br />
4.<br />
5.<br />
6.<br />
7.<br />
8.<br />
9.<br />
10.<br />
11.<br />
12.<br />
13.<br />
14.<br />
15.<br />
16.<br />
17.<br />
18.<br />
19.<br />
20.<br />
Tabelul 4<br />
Rezervaţiile <strong>de</strong> seminţe înscrise în catalogul naţional din 1986<br />
Specia<br />
Molid<br />
Brad<br />
Larice<br />
Pin silvestru<br />
Pin negru austriac<br />
Pin negru <strong>de</strong> Banat<br />
Pin strob<br />
Zâmbru<br />
Duglas ver<strong>de</strong><br />
Duglas brumăriu<br />
Chiparos <strong>de</strong> baltă<br />
Tuia occi<strong>de</strong>ntală<br />
Fag<br />
Gorun<br />
Cer<br />
Gârniţă<br />
Stejar brumăriu<br />
Stejar pufos<br />
Stejar roşu<br />
american<br />
Suprafaţă<br />
efectivă (ha)<br />
13.849,1<br />
8.268,6<br />
507,3<br />
2643,4<br />
668,8<br />
4,3<br />
24,1<br />
3,1<br />
38,5<br />
3,2<br />
5,8<br />
0,6<br />
7980,9<br />
13.875,4<br />
4253,2<br />
711,8<br />
1395,2<br />
673,6<br />
19,8<br />
25,0<br />
72<br />
Suprafaţă<br />
totală (ha)<br />
16.887,9<br />
10.830,1<br />
966,4<br />
3403,2<br />
663,2<br />
21,7<br />
26,2<br />
3,9<br />
64,5<br />
4,5<br />
9,4<br />
0,6<br />
8121,2<br />
17409,4<br />
5194,5<br />
880,9<br />
1851,9<br />
870,4<br />
23,7<br />
44,8<br />
Observaţii<br />
artificial şi natural<br />
artificial şi natural<br />
artificial<br />
natural<br />
artificial<br />
natural<br />
artificial<br />
artificial<br />
artificial<br />
artificial<br />
natural<br />
natural<br />
natural<br />
natural<br />
natural<br />
natural<br />
artificial<br />
artificial
21.<br />
22.<br />
23.<br />
24.<br />
25.<br />
26.<br />
27.<br />
28.<br />
29.<br />
Stejar <strong>de</strong> baltă<br />
Tei pucios<br />
Tei cu frunză mare<br />
Tei argintiu<br />
Frasin<br />
Anin negru<br />
Castan comestibil<br />
Plop alb<br />
Salcâm<br />
după Enescu, 1986 şi adptat<br />
27,6<br />
383,2<br />
148,8<br />
708,7<br />
820,4<br />
74,9<br />
155,8<br />
21,8<br />
594,4<br />
54,5<br />
396,1<br />
171,4<br />
841,1<br />
887,1<br />
78,3<br />
197,2<br />
32,0<br />
598,0<br />
natural<br />
natural<br />
natural<br />
natural<br />
natural<br />
natural<br />
natural<br />
artificial<br />
artificial<br />
Toate aceste arborete constituie cele mai valoroase fonduri <strong>de</strong> germoplasmă forestieră<br />
<strong>de</strong> la noi din ţară, cu bază ereditară intactă şi caracter permanent, cu cel mai mare număr <strong>de</strong><br />
arbori plus şi care sunt excluse <strong>de</strong> la tăieri. În<strong>de</strong>părtarea exemplarelor <strong>de</strong> slabă calitate, prin<br />
efectuarea <strong>de</strong> răriri a<strong>de</strong>cvate, conduce la realizarea unei consistenţe optime a rezervaţiei<br />
(obişnuit 0,7-0.6), consistenţă care se atinge treptat prin mai multe cicluri <strong>de</strong> selecţie. Aceste<br />
populaţii <strong>de</strong> arbori reprezintă baza populaţiilor <strong>de</strong> ameliorare, ca arbori seminceri alegându-se<br />
exemplarele din categoria arborilor “plus”, exemplare situate întot<strong>de</strong>auna în plafonul dominant<br />
şi consi<strong>de</strong>rate drept a<strong>de</strong>vărate „centre <strong>de</strong> gene” ale speciilor lemnoase (Stănescu, 1984).<br />
6.3.1.3. Interzicerea accesului şi a exploatării preferenţiale a arborilor<br />
valoroşi<br />
Aceste măsuri constituie măsuri clasice ce trebuie luate urgent şi aplicate imediat, pot<br />
avea caracter temporar sau permanent şi se aplică în ve<strong>de</strong>rea opririi pier<strong>de</strong>rilor genetice,<br />
precum şi a evitării perturbării unor lucrări extrem <strong>de</strong> importante cum ar fi, <strong>de</strong> exemplu,<br />
răriturile sau tăierile <strong>de</strong> regenerare (Lucău, 1998).<br />
Eficacitatea selecţiei este mult mărită prin aplicarea acestor măsuri şi, drept urmare, are<br />
loc o reinstalare progresivă a unui patrimoniu genetic valoros, perturbat iniţial prin extrageri<br />
masive, necontrolate, <strong>de</strong> arbori valoroşi. Tot pe această linie, este recomandabil a se cunoaşte,<br />
pe cât posibil, limitele eritabilităţii celor mai importante caractere (calitative şi cantitative) şi<br />
expresia câştigului genetic pe fondul lucrărilor legate <strong>de</strong> ciclurile <strong>de</strong> selecţie<br />
Mai este <strong>de</strong> reţinut şi faptul că, spre <strong>de</strong>osebire <strong>de</strong> măsurile menţionate anterior, această<br />
metodă este mult mai uşor <strong>de</strong> aplicat, are un caracter imediat, este mult mai puţin costisitoare<br />
şi contribuie din plin la salvarea integrală a fondului <strong>de</strong> germoplasmă <strong>de</strong>ţinut <strong>de</strong> rezervaţia<br />
respectivă.<br />
6.3.2 Conservarea “ex situ” a resurselor genetice forestiere<br />
În cadrul acestui concept sunt reunite modalităţile <strong>de</strong> conservare a fondurilor valoroase<br />
<strong>de</strong> germoplasmă forestieră în afara locului <strong>de</strong> un<strong>de</strong> provin, respectiv în afara arealului lor<br />
natural. Prin aplicarea acestei meto<strong>de</strong>, <strong>de</strong> multe ori se încearcă şi se reuşeşte reproducerea la o<br />
scară redusă a unor populaţii originale ce conţin o largă variabilitate genetică intraspecifică<br />
datorată unei ample panmixii.<br />
În cadrul acestor plantaţii grupate, producerea controlată <strong>de</strong> sămânţă este relativ uşor<br />
<strong>de</strong> realizat, aceasta facilitând producerea <strong>de</strong> puieţi în masă. Această modalitate s-a dovedit<br />
extrem <strong>de</strong> utilă la unele plantaţii <strong>de</strong> molid în afara arealului natural, exemplarele din aceste<br />
culturi dovedindu-şi din plin valoarea genetică şi adaptativă. Tot în categoria <strong>de</strong> resurse<br />
genetice forestiere valoroase conservate ex situ se includ şi unele culturi comparative <strong>de</strong><br />
provenienţe, hibrizi sau clone cu certă semnificaţie biologică, ştiinţifică şi practică.<br />
73
Spre <strong>de</strong>osebire <strong>de</strong> conservarea resurselor genetice forestiere in situ, conservarea ex situ<br />
preconizează abordarea mult mai multor modalităţi privind prezervarea celor mai valoroase<br />
fonduri <strong>de</strong> germoplasmă forestieră, pornind <strong>de</strong> la crearea <strong>de</strong> arboretum-uri, parcuri<br />
<strong>de</strong>ndrologice, colecţii <strong>de</strong> clone sau grădini botanice şi terminând cu băncile <strong>de</strong> gene ce includ<br />
colecţii <strong>de</strong> seminţe, polen, culturi in vitro şi chiar secvenţe ADN. Majoritatea acestor activităţi<br />
constituie, în fapt, obiectul a numeroase şi complexe programe <strong>de</strong> ameliorare genetică<br />
forestieră, iar faptul că unele se bazează pe durata lungă a vieţii arborilor (arboretum-urile sau<br />
parcuri <strong>de</strong>ndrologice), aceasta nu face <strong>de</strong>cât să permită şi o conservare eficientă a resurselor<br />
existente, unele provenind <strong>de</strong> la populaţii naturale (aşa numitele populaţii <strong>de</strong> plecare) cu o<br />
foarte largă bază genetică.<br />
6.3.2.1. Arboretum-urile şi parcurile <strong>de</strong>ndrologice<br />
Acestea reprezintă plantaţii grupate care cuprind anumite specii, iar fiecare specie este<br />
reprezentată <strong>de</strong> un număr limitat <strong>de</strong> indivizi. De regulă, provin dintr-o singură sursă geografică<br />
şi constituie mijlocul <strong>de</strong> bază prin care se face selecţia unor specii privind capacitatea acestora<br />
<strong>de</strong> a se adapta şi <strong>de</strong> a creşte în condiţii noi. Este foarte important ca fiecare specie să aibă la<br />
bază din cel puţin două provenienţe, cu origine cunoscută şi structură ereditară aproape<br />
intactă, iar instalarea unei reţele <strong>de</strong> subarboretum-uri mai mici, perfect adaptate ecologic în<br />
nişele respective, ar fi mult mai utilă ca în cazul creării <strong>de</strong> plantaţii mari (Bauvarel citat <strong>de</strong><br />
Enescu, 1997). Aceste subansambluri forestiere, în care o genă rară şi valoroasă poate avea o<br />
frecvenţă mai mare <strong>de</strong>cât la specie pe ansamblu, constituie, <strong>de</strong> fapt, puncte <strong>de</strong> plecare ale celei<br />
mai eficiente meto<strong>de</strong> <strong>de</strong> selecţie în cadrul ameliorării arborilor, respectiv varianta selecţiei<br />
reciproce recurente. Aceasta face posibilă valorificarea efectelor combinaţiilor <strong>de</strong> gene legate<br />
<strong>de</strong> manifestarea diferitelor caractere (creşterea câştigului genetic), precum şi gruparea acestor<br />
combinaţii <strong>de</strong> gene şi asociaţii <strong>de</strong> caractere într-un genotip (individ) selecţionat.<br />
Pe <strong>de</strong> altă parte, longevitatea vieţii exemplarelor din aceste plantaţii permite şi o<br />
conservare genetică eficientă a zestrei genetice dobândite şi totul ia alura unui proces dinamic,<br />
specific ameliorării pe termen lung, dar care, din păcate, necesită şi costuri ridicate. Cu toate<br />
acestea, arboretum-urile şi parcurile <strong>de</strong>ndrologice constituie o formă extrem <strong>de</strong> eficientă şi<br />
utilă în cadrul activităţii <strong>de</strong> conservare ex situ a fondurilor valoroase <strong>de</strong> germoplasmă<br />
forestieră, iar interesul ştiinţific, didactic, cultural şi chiar estetic din partea specialiştilor şi a<br />
publicului larg, în această privinţă, se manifestă tot mai intens.<br />
6.3.2.2. Culturile comparative <strong>de</strong> provenienţe şi hibrizi<br />
Aceste culturi au un caracter <strong>de</strong>osebit şi o semnificaţie biologică şi ştiinţifică<br />
multilaterală şi se înfiinţează în scopul estimării influenţei geografice asupra capacităţii <strong>de</strong><br />
creştere, asupra calităţii lemnului şi asupra rezistenţei la acţiunea nocivă a factorilor biotici şi<br />
abiotici. Pe <strong>de</strong> altă parte, aceste plantaţii permit testarea diferitelor combinaţii hibri<strong>de</strong> intra şi<br />
interspecifice, comparativ cu genitorii.<br />
Pornind <strong>de</strong> la aceste consi<strong>de</strong>rente, cât şi pentru faptul că sunt înfiinţate pentru un timp<br />
relativ în<strong>de</strong>lungat, aceste culturi permit conservarea unui material genetic foarte diversificat,<br />
creând totodată condiţii <strong>de</strong> conservare şi a unor provenienţe rare, pe cale <strong>de</strong> dispariţie sau chiar<br />
unicat.<br />
6.3.2.3. Parcurile <strong>de</strong> clone<br />
Parcurile <strong>de</strong> clone sunt cultivare ce conţin genotipuri valoroase provenite din material<br />
vegetativ, cel mai a<strong>de</strong>sea butaşi (plop, salcie) sau prin altoire (răşinoase şi foioase). În cadrul<br />
acestor colecţii s-au creat numeroase varietăţi multiclonale, <strong>de</strong> mare productivitate şi cu o<br />
mare viteză <strong>de</strong> creştere.<br />
74
Capacitatea celulei vegetale <strong>de</strong> a “reconstitui” o nouă plantă, copie fi<strong>de</strong>lă din punct <strong>de</strong><br />
ve<strong>de</strong>re genetic cu planta mamă (totipotenţa celulei vegetale) a făcut posibilă inclu<strong>de</strong>rea în<br />
cadrul acestor colecţii şi a exemplarelor multiplicate in vitro, prin micropropagare intensivă<br />
(cireş sălbatic).<br />
Sursa principală <strong>de</strong> material biologic vegetativ o constituie arborii plus, exemplare din<br />
etajul dominant care se <strong>de</strong>osebesc <strong>de</strong> vecinii lor prin creşteri excepţionale, vigoare <strong>de</strong>osebită<br />
şi, nu în ultimul rând, prin fructificaţie abun<strong>de</strong>ntă şi seminţe cu capacitate <strong>de</strong> germinaţie<br />
superioară.<br />
În ceea ce priveşte conservarea genetică, plantajele <strong>de</strong> clone <strong>de</strong>ţin un fond valoros <strong>de</strong><br />
germoplasmă prin exemplarele care le alcătuiesc şi care sunt copii vegetative, sistemul clonal<br />
păstrând intactă zestrea ereditară iniţială a populaţiei <strong>de</strong> origine.<br />
6.3.2.4. Livezile <strong>de</strong> seminţe<br />
Livezile <strong>de</strong> seminţe (plantaţii <strong>de</strong> seminţe sau plantaje) sunt plantaţii speciale <strong>de</strong> arbori<br />
(clone sau <strong>de</strong>scen<strong>de</strong>nţe selecţionate), cât mai bine izolate pentru reducerea la minimum a<br />
polenizărilor exogene nedorite, create în scopul producerii frecvente a unor cantităţi mari <strong>de</strong><br />
seminţe <strong>de</strong> calitate superioară şi uşor <strong>de</strong> recoltat la vârste cât mai mici.<br />
Exemplarele din aceste culturi sunt <strong>de</strong> provenienţă cunoscută, fiind i<strong>de</strong>ntificaţi prin<br />
<strong>de</strong>scen<strong>de</strong>nţa lor sau prin clona <strong>de</strong> care aparţin. Chiar dacă aceşti arbori nu ating vârstele<br />
exemplarelor din cadrul arboretum-urilor sau parcurilor <strong>de</strong>ndrologice, aceste formaţiuni<br />
forestiere pot în<strong>de</strong>plini şi funcţia <strong>de</strong> conservare a unor fonduri valoroase <strong>de</strong> germoplasmă prin<br />
păstrarea unor genotipuri şi clone performante şi bine adaptate.<br />
6.3.2.5. Băncile <strong>de</strong> gene<br />
În ultimii 25-30 ani, activitatea <strong>de</strong> i<strong>de</strong>ntificare, colectare şi conservare a resurselor<br />
genetice vegetale, inclusiv a celor forestiere, a cunoscut o tot mai accentuată preocupare. Din<br />
ce în ce mai multe state, organisme guvernamentale şi nonguvernamentale, instituţii şi<br />
personalităţi ştiinţifice <strong>de</strong> prestigiu, etc., se implică tot mai activ în această activitate pentru a<br />
se evita sau limita pier<strong>de</strong>rile irecuperabile <strong>de</strong> material genetic extrem <strong>de</strong> valoros, pier<strong>de</strong>ri<br />
catalogate <strong>de</strong> către biologul J.R. Harlan ca „genetica <strong>de</strong>zastrului”.<br />
Crearea unei reţele <strong>de</strong> bănci <strong>de</strong> gene la nivel mondial, sub coordonarea Institutului<br />
Internaţional <strong>de</strong> Resurse Genetice Vegetale (I.P.G.R.I.) şi a Comisiei <strong>de</strong> Resurse Genetice<br />
F.A.O., constituie un uriaş succes în ceea ce priveşte asigurarea unei protecţii sigure a surselor<br />
<strong>de</strong> germoplasmă împotriva eroziunii genetice. Aceste instituţii, dotate cu echipament mo<strong>de</strong>rn<br />
<strong>de</strong> conservare şi bază completă <strong>de</strong> date, au fost înfiinţate în scopul prospectării, colectării,<br />
evaluării şi conservării celor mai valoroase dar şi a celor mai ameninţate categorii <strong>de</strong> resurse<br />
genetice vegetale. Inaugurarea Băncii <strong>de</strong> Resurse Genetice Vegetale din <strong>Suceava</strong>, în anul<br />
1991, se înscrie perfect pe coordonatele imperativului major <strong>de</strong> salvare şi ocrotire a ceea ce a<br />
mai rămas valoros din fondul existent <strong>de</strong> germoplasmă vegetală <strong>de</strong> la noi din ţară, prioritate <strong>de</strong><br />
top având formele rare sau ameninţate cu dispariţia (fig. 15).<br />
Metoda cea mai utilizată <strong>de</strong> conservare a germoplasmei vegetale într-o bancă <strong>de</strong> gene<br />
este cea <strong>de</strong> prezervare a materialului biologic sub formă <strong>de</strong> „eşantioane”, mostre <strong>de</strong> material<br />
viu, respectiv probe <strong>de</strong> seminţe cu conţinut redus <strong>de</strong> umiditate (max.6%), stocate la<br />
temperaturi scăzute (+4, -20 o C).<br />
75
Conservarea prin culturi <strong>de</strong> ţesuturi<br />
În pofida faptului că încă necesită costuri <strong>de</strong>stul <strong>de</strong> ridicate, conservarea germoplasmei<br />
forestiere, prin culturi in vitro, este o modalitate mo<strong>de</strong>rnă <strong>de</strong> conservare, aflată în plină<br />
expansiune datorită aplicabilităţii acesteia la un număr tot mai mare <strong>de</strong> specii şi forme <strong>de</strong><br />
arbori şi arbuşti cum ar fi unele varietăţi hibri<strong>de</strong> performante dar care se reproduc foarte greu<br />
în condiţii normale, cele cu înmulţire exclusiv vegetativă sau la specii cu seminţe recalcitrante<br />
(tropicale şi temperate).<br />
La cireşul sălbatic, spre exemplu, datorită aptitudinii sale <strong>de</strong>osebite <strong>de</strong> regenerare şi<br />
micropropagare (minibutăşire in vitro), s-au elaborat şi sunt în <strong>de</strong>rulare, în Franţa, programe<br />
interesante <strong>de</strong> silvicultură clonală (Lucău, 1998).<br />
Trebuie remarcată, în primul rând, eficienţa <strong>de</strong>osebită a acestei meto<strong>de</strong>, concretizată<br />
prin faptul că dintr-un singur meristem apical caulinar (material biologic iniţial) se pot obţine,<br />
în mai puţin <strong>de</strong> 1 an, câteva milioane <strong>de</strong> copii i<strong>de</strong>ntice din punct <strong>de</strong> ve<strong>de</strong>re genetic cu planta<br />
mamă donatoare. Pe <strong>de</strong> altă parte, în lucru este introdus un ţesut aproape perfect sănătos (liber<br />
<strong>de</strong> viruşi), acest fapt oferind certe garanţii asupra calităţii materialului biologic utilizat şi<br />
multiplicat prin micropropagare.<br />
În prezent, băncile <strong>de</strong> gene mo<strong>de</strong>rne, pe lângă seminţe sau fragmente <strong>de</strong> plante, conţin<br />
şi colecţii <strong>de</strong> inoculi cultivaţi in vitro.<br />
Principiul <strong>de</strong> bază în crearea şi menţinerea unei colecţii in vitro active este acela că tot<br />
materialul biologic (plantule) rezultă dintr-un proces ciclic, ce are la bază multiplicarea<br />
culturilor, iar menţinerea întregii colecţii se face prin operarea <strong>de</strong> subculturi. Procesele vitale,<br />
în acest caz, sunt mult diminuate prin asigurarea unor condiţii <strong>de</strong> creştere lentă (temperaturi<br />
pozitive scăzute, iluminat cu intensitate redusă, reducerea la jumătate a concentraţiei<br />
componentei minerale în mediul <strong>de</strong> conservare şi adaos <strong>de</strong> inhibitori osmotici şi <strong>de</strong> creştere).<br />
Tot materialul obţinut şi conservat este testat şi controlat periodic.<br />
Conservarea in vitro, prin menţinerea plantulelor în condiţii <strong>de</strong> creştere lentă şi<br />
operarea <strong>de</strong> subculturi la intervale cât mai lungi <strong>de</strong> timp, constituie o tehnică aplicată pe scară<br />
largă şi la unele specii <strong>de</strong> arbori şi arbuşti.<br />
Stocarea surselor valoroase <strong>de</strong> germoplasmă prin imersarea materialului biologic<br />
(seminţe, vârfuri <strong>de</strong> creştere) în azot lichid, la –196 o C, are ca rezultat stoparea completă a<br />
creşterii culturilor şi conservarea acestora pe perioa<strong>de</strong> lungi şi foarte lungi <strong>de</strong> timp (zeci şi<br />
peste 100 ani) sau chiar pe termen nelimitat.<br />
Conservarea germoplasmei forestiere prin obţinerea <strong>de</strong> embrioni somatici (proces<br />
analog embriogenezei zigotice) are la bază procesul <strong>de</strong> inducere şi diferenţiere a unei singure<br />
celule sau a unui grup restrâns <strong>de</strong> celule vegetative (axe hipocotile, cotiledoane, părţi ale<br />
inflorescenţei, ţesuturi tinere din punctele <strong>de</strong> creştere) şi formarea aşa numitelor seminţe<br />
artificiale. Astăzi este cunoscut faptul că regenerarea prin embriogeneză somatică s-a putut<br />
realiza la peste 50 <strong>de</strong> specii lemnoase, din care 20 angiosperme (ex. la stejar) şi cel puţin 30 <strong>de</strong><br />
gimnosperme (specii ale genurilor Picea, Abies, Pinus, Larix, Pseudotsuga şi Sequoia).<br />
Succesul acestei iniţiative în silvicultură, în ciuda costurilor ridicate, este garantat în<br />
cazul utilizării acestor meto<strong>de</strong> la unele varietăţi hibri<strong>de</strong> cu genotip greu <strong>de</strong> reprodus prin<br />
meto<strong>de</strong> clasice, <strong>de</strong>osebit <strong>de</strong> performante şi foarte greu <strong>de</strong> obţinut pe cale naturală. Aceste<br />
genotipuri, <strong>de</strong> multe ori, se dove<strong>de</strong>sc extrem <strong>de</strong> rezistente la factorii nocivi biotici şi abiotici<br />
sau prezintă o toleranţă crescută la produşii chimici acumulaţi în sol.<br />
Pe <strong>de</strong> altă parte, la anumite conifere (pin, molid, larice) embriogeneza somatică<br />
constituie mijlocul <strong>de</strong> bază <strong>de</strong> răspândire în masă a materialului performant rezultat din<br />
diferite programe <strong>de</strong> ameliorare genetică forestieră.<br />
76
Conservarea polenului pe o durată limitată <strong>de</strong> timp (câteva săptămâni) nu implică<br />
luarea unor măsuri speciale <strong>de</strong> păstrare, ci important este ca să se asigure păstrarea integrităţii<br />
structurii membranare, formaţiuni care adăpostesc majoritatea sistemelor enzimatice cu rol<br />
important în <strong>de</strong>clanşarea şi evoluţia ulterioară a procesului germinativ.<br />
Păstrarea fondurilor <strong>de</strong> germoplasmă vegetală (inclusiv cea forestieră) prin stocarea<br />
ADN sau a secvenţelor <strong>de</strong> ADN (gene responsabile ale manifestării unor caractere extrem <strong>de</strong><br />
utile în procesul <strong>de</strong> ameliorare), constituie modalitatea cea mai mo<strong>de</strong>rnă şi, totodată, cea mai<br />
performantă în cadrul activităţii <strong>de</strong> conservare a resurselor genetice vegetale. Progresul rapid<br />
şi spectaculos înregistrat în ultimii ani, pe linia perfecţionării şi utilizării unor tehnici tot mai<br />
performante şi sofisticate ale biotehnologiei vegetale, este o realitate evi<strong>de</strong>ntă în prezent, dar<br />
cu un imens potenţial pentru viitor.<br />
Tehnicile <strong>de</strong> secvenţionalizare a ADN (principalul <strong>de</strong>ţinător al informaţiei genetice),<br />
bazate pe funcţionarea unor analizoare <strong>de</strong> mare fineţe şi extrem <strong>de</strong> performante precum<br />
marquerii genetici ADN (“amprente” genetice) utilizaţi în cuantificarea variabilităţii intra şi<br />
interpopulaţionale pentru conservare, reprezintă unele dintre cele mai importante tehnologii<br />
specifice celor mai mo<strong>de</strong>rne bănci <strong>de</strong> gene.<br />
Caracterizarea la nivel subcelular (molecular) reprezintă o alternativă ultramo<strong>de</strong>rnă la<br />
evaluarea morfologică şi a caracterelor cantitative, suscitând un interes <strong>de</strong>osebit al<br />
specialiştilor prin faptul că aceşti indici, pe lângă relevanţa şi precizia privind exprimarea şi<br />
interpretarea rezultatelor investigării, sunt foarte puţin influenţaţi <strong>de</strong> factorii <strong>de</strong> mediu sau <strong>de</strong><br />
stadiul <strong>de</strong> <strong>de</strong>zvoltare al indivizilor.<br />
Strauss, Bousquet et all. (1992) au stabilit 2 categorii importante <strong>de</strong> marcheri<br />
moleculari: marcheri biochimici, reprezentaţi <strong>de</strong> produşii direcţi ai activităţii genelor cum sunt<br />
izoenzimele, terpenele ş.a. şi marcheri genetici moleculari ca <strong>de</strong>rivaţi proprii din analiza<br />
secvenţelor polimorfice <strong>de</strong> ADN.<br />
Marcherii biochimici<br />
Izoenzimele, <strong>de</strong>finind la modul general, reprezintă acele enzime care diferă ca structură<br />
dar catalizează aceeaşi reacţie metabolică. Aceste <strong>de</strong>osebiri <strong>de</strong> structură în cazul izoenzimelor<br />
sunt rezultatul unui polimorfism alelic. Existenţa a cel puţin două alele la nivelul locusului<br />
specific unei aloenzime, situaţie întâlnită la indivizii heterozigoţi, creează premizele apariţiei<br />
mai multor tipuri <strong>de</strong> lanţuri polipeptidice, i<strong>de</strong>ntice însă din punct <strong>de</strong> ve<strong>de</strong>re funcţional. În acest<br />
caz, aloenzimele reprezintă marcheri codominanţi.<br />
Tehnica electroforetică în cercetarea forestieră a început să fie aplicată, pe scară largă,<br />
la sfârşitul anilor ’70, în Germania (Gőtingen), Suedia şi Statele Unite ale Americii.<br />
Apariţia mutaţiilor la nivelul cromozomilor complică situaţia în sensul că, în cadrul<br />
sistemelor enzimatice, apar benzi duble, triple şi în cazul homozigoţilor, rezultând aşa<br />
numitele enzime hibri<strong>de</strong> interloci. Prin această tehnică nu se pot evi<strong>de</strong>nţia genele nule sau cele<br />
„silenţioase” din genomul multor specii forestiere, fapt ce <strong>de</strong>naturează calculul statistic privind<br />
frecvenţa genică şi proporţia exactă a heterozigoţilor într-o populaţie <strong>de</strong> arbori.<br />
Cu toate acestea, metoda electroforetică privind studiul izoenzimelor prezintă o<br />
<strong>de</strong>osebită importanţă pentru genetica populaţională, pentru analiza structurii genotipice dar şi<br />
pentru evaluarea gradului <strong>de</strong> heterozigoţie existent intr-o populaţie naturală <strong>de</strong> arbori. De<br />
asemenea, se poate face o estimare a ratei autofecundării şi, implicit, a fluxului <strong>de</strong> gene în<br />
cadrul unei populaţii forestiere artificiale.<br />
Terpenele. Studii privind compoziţia răşinii la conifere în monoterpene (α şi β-pinenul,<br />
mircenul, β-felandrenul,etc.), produşi cu <strong>de</strong>terminism monogenic şi caracter dominant, s-au<br />
77
efectuat în special pe specii ale genului Pinus, în Franţa şi în Statele Unite ale Americii. Pe<br />
baza studiilor privind concentraţia <strong>de</strong> monoterpene în scoarţa <strong>de</strong> Pinus elliotti, s-a putut face o<br />
diferenţiere a provenienţelor pe axa nord-sud (clinal) şi s-a elucidat modalitatea <strong>de</strong> răspândire<br />
postglaciară a speciei Pinus caribaea var. bahamensis în Florida şi introgresiunea genetică<br />
parţială cu Pinus elliotti.<br />
Efectuarea unor astfel <strong>de</strong> analize pe diferite ecotipuri naturale <strong>de</strong> Pinus pinaster a făcut<br />
posibilă reconstituirea principalelor căi <strong>de</strong> recolonizare postglaciară a acestei specii în su<strong>de</strong>stul<br />
Europei. Tot pe baza studiului monoterpenelor, s-a putut estima gradul <strong>de</strong> contaminare<br />
alopolenică în unele livezi <strong>de</strong> seminţe şi, <strong>de</strong> aici, posibilitatea evaluării consecinţelor acestui<br />
fenomen asupra câştigului genetic.<br />
Marcheri genetici moleculari<br />
După 1990, la concurenţă cu analizele electroforetice ale marcherilor biochimici, s-au<br />
<strong>de</strong>zvoltat impetuos tehnicile <strong>de</strong> utilizare a marcherilor genetici moleculari ce pătrund în<br />
intimitatea structurii macromoleculei <strong>de</strong> ADN, secvenţele fiind legate <strong>de</strong> un locus anume al<br />
materialului genetic (locus marcher).<br />
Reacţia <strong>de</strong> polimerizare în lanţ (PCR - Polymerase Chain Reaction) reprezintă<br />
tehnica <strong>de</strong> multiplicare enzimatică in vitro a unei secvenţe din macromolecula <strong>de</strong> ADN<br />
alcătuită din câteva perechi <strong>de</strong> nucleoti<strong>de</strong> (oligonucleoti<strong>de</strong> specifice – primeri – cu max. 20 <strong>de</strong><br />
perechi <strong>de</strong> baze azotate). Enzima specifică acestei reacţii este ADN-polimeraza, enzimă<br />
termostabilă (+95 o C) şi <strong>de</strong>numită Taq polimerază.<br />
Reacţia implică parcurgerea câtorva etape importante: <strong>de</strong>naturarea ADN-ului, fixarea<br />
iniţiatorului (<strong>de</strong> la nivelul enzimei) şi elongaţia catenelor. Cele 2 fragmente sunt apoi replicate<br />
<strong>de</strong> foarte multe ori (milioane <strong>de</strong> copii), pe parcursul mai multor cicluri, fiecare <strong>de</strong> câte 20-50<br />
<strong>de</strong> ori. De fiecare dată se dublează numărul copiilor <strong>de</strong> fragmente, analiza acestora urmând să<br />
fie făcută electroforetic.<br />
Această metodă (reacţie) stă la baza tuturor celorlalte tehnici mai performante privind<br />
marcherii genetici moleculari.<br />
Polimorfismul lungimii lanţurilor <strong>de</strong> restricţie (RFLPs – Restriction Fragment<br />
Length Polymorphism) este o tehnică extrem <strong>de</strong> performantă şi <strong>de</strong> vârf în genetica<br />
moleculară, bazată pe hidroliza (digestia) ADN cu ajutorul unei enzime specifice acestei<br />
reacţii (endonuclează <strong>de</strong> restricţie). Polimorfismul este relevat după o „hibridare” a<br />
fragmentului <strong>de</strong> ADN, <strong>de</strong>ja separat electroforetic, cu o „sondă” marcată cu izotopi radioactivi<br />
şi transferarea ulterioară pe membrană (tehnica Southern).<br />
Endonucleaza <strong>de</strong> restricţie taie fragmentul din macromolecula ADN până la o secvenţă<br />
<strong>de</strong> bază <strong>de</strong> recunoaştere (4-8 perechi <strong>de</strong> baze azotate). Sunt <strong>de</strong>ja i<strong>de</strong>ntificate câteva sute <strong>de</strong><br />
endonucleaze, fiecare cu specificitate proprie legată <strong>de</strong> recunoaşterea secvenţei <strong>de</strong> bază.<br />
Numărul şi lungimea fragmentelor rezultate <strong>de</strong>pind <strong>de</strong> numărul şi distribuţia siturilor <strong>de</strong><br />
recunoaştere.<br />
Comparativ cu izoenzimele, marcherii RFLP sunt cu mult mai numeroşi şi, prin<br />
aceasta, metoda <strong>de</strong>schi<strong>de</strong> o arie <strong>de</strong> investigaţie mult mai largă în ceea ce priveşte analiza<br />
variabilităţii genetice în cadrul populaţiilor naturale, chiar dacă această tehnică este mai<br />
laborioasă şi mai costisitoare.<br />
Amplificarea nedirijată <strong>de</strong> ADN polimorfic (RAPD – Random Amplified<br />
Polymorphic DNA) este o tehnică ce implică utilizarea unui iniţiator (primer – oligonucleotid<br />
scurt ce inclu<strong>de</strong> maximum 10 perechi <strong>de</strong> baze) ce poate începe amplificarea ca şi în cazul<br />
tehnicii PCR. Amplificarea fragmentelor se face la întâmplare în cadrul unui genom, în urma<br />
78
procesului rezultând cel puţin 10 astfel <strong>de</strong> fragmente <strong>de</strong> iniţiere (aşa-numitele amprente), după<br />
care are loc separarea electroforetică pe gel <strong>de</strong> agaroză sau poliacrilamidă. În final, secvenţele<br />
rezultate în urma amplificării sunt colorate cu bromură <strong>de</strong> etidium şi pot fi analizate în câmp<br />
<strong>de</strong> radiaţii UV.<br />
Pe baza acestei tehnici se poate estima gradul <strong>de</strong> polimorfism existent într-o populaţie,<br />
analiza populaţiei şi chiar i<strong>de</strong>ntificarea indivizilor.<br />
Ca şi în cazul RFLP, marcherii RAPD sunt marcheri dominanţi şi, în principiu, pot<br />
rezulta în număr nelimitat. În acest caz, însă, avantajul constă în faptul că nu se utilizează<br />
izotopi radioactivi şi nu sunt necesari iniţiatori (primeri) pentru fiecare specie. Din aceste<br />
motive, metoda utilizării marcherilor RADP este mai simplă, mai rapidă şi mai puţin<br />
costisitoare ca cea a marcherilor RFLP.<br />
Ca <strong>de</strong>zavantaj menţionăm că această tehnică permite numai <strong>de</strong>tectarea genelor<br />
dominante, nepermiţând <strong>de</strong>terminarea structurii genotipice a unei populaţii, pe ansamblu (AA,<br />
Aa, aa), mai ales în ceea ce priveşte proporţia heterozigoţilor.<br />
Microsateliţii sunt secvenţe ale macromoleculei <strong>de</strong> ADN rezultaţi în urma repetiţiei în<br />
tan<strong>de</strong>m a unei secvenţe simple din întregul genom. Sunt formaţi doar din două nucleoti<strong>de</strong>, sunt<br />
foarte comuni şi, totodată, polimorfici. Segmentul care încorporează microsatelitul poate fi<br />
replicat, iar lungimea acestuia se va <strong>de</strong>termina electroforetic.<br />
Microsateliţii sunt microformaţiuni <strong>de</strong> natură multialelică şi codominantă, sunt foarte<br />
numeroşi şi bine repartizaţi în genom şi au un înalt grad <strong>de</strong> polimorfism. Analiza lor poate fi<br />
uşor automatizabilă, nefiind necesară o mare cantitate <strong>de</strong> material şi nici prezenţa <strong>de</strong> izotopi<br />
radioactivi. Ca <strong>de</strong>zavantaj ar fi doar faptul că la separarea electroforetică este necesară<br />
utilizarea unui gel cu un grad mare <strong>de</strong> rezoluţie (din cauza separării unor fragmente foarte<br />
mici), ceea ce implică o mai mare atenţie în pregătirea substratului şi un cost mai ridicat al<br />
operaţiunii.<br />
Trebuie remarcat faptul că, prin analiza microsateliţilor, s-au putut <strong>de</strong>scifra genomurile<br />
şi stabili majoritatea hărţilor genetice, aceste microformaţiuni constituind marcherii predilecţi<br />
ai geneticii animale şi umane. De asemenea, pe baza analizelor microsateliţilor, s-a putut<br />
efectua studiul complet al introgresiunii genetice între 2 specii forestiere foarte importante,<br />
respectiv stejarul şi gorunul.<br />
Principalele domenii <strong>de</strong> utilizare a marcherilor moleculari în ameliorare şi conservare<br />
genetică sunt:<br />
a) Cuantificarea diversităţii genetice<br />
Utilizarea marcherilor biochimici şi moleculari (izoenzime, produşi <strong>de</strong> metabolism sau<br />
marcheri ADN) pentru <strong>de</strong>terminarea gradului <strong>de</strong> variabilitate genetică în interiorul unei<br />
populaţii sau între populaţiile <strong>de</strong> arbori constituie astăzi, în multe ţări, o prioritate în<br />
activităţile complexe <strong>de</strong> evaluare şi conservare a resurselor genetice forestiere. De menţionat,<br />
totuşi, că rezultatele acestor studii bazate pe utilizarea <strong>de</strong> marcheri genetici moleculari trebuie<br />
luate în calcul şi interpretate cu pru<strong>de</strong>nţă <strong>de</strong>oarece, nu <strong>de</strong> puţine ori, s-a constatat un nivel<br />
scăzut privind corelaţia cu variabilitatea unor caractere legate <strong>de</strong> adaptabilitate, trăsături foarte<br />
importante în practica forestieră.<br />
b) Verificarea genotipurilor<br />
Marcherii moleculari sunt foarte mult utilizaţi în i<strong>de</strong>ntificarea genotipurilor, în diferite<br />
studii taxonomice şi biologice (care includ şi tehnica „amprentelor” genetice). Este cert faptul<br />
că <strong>de</strong>rularea cu succes a diferitelor programe <strong>de</strong> ameliorare şi conservare forestieră presupune<br />
existenţa unei taxonomii clare. De asemenea, prin utilizarea marcherilor biochimici (studiul<br />
terpenelor), s-au înregistrat progrese remarcabile în ceea ce priveşte studiul <strong>de</strong> dispersie a<br />
79
seminţelor sau <strong>de</strong> împrăştiere a polenului, aceasta pentru <strong>de</strong>zvoltarea şi perfecţionarea<br />
meto<strong>de</strong>lor <strong>de</strong> polenizare dirijată (controlată).<br />
Rezultatele diferitelor studii ce utilizează marcheri moleculari au o <strong>de</strong>osebită<br />
însemnătate practică în ceea ce priveşte reuşita unor programe <strong>de</strong> ameliorare, cu precă<strong>de</strong>re în<br />
practica amenajării şi gestionării diferitelor populaţii <strong>de</strong> arbori sau livezi <strong>de</strong> seminţe<br />
(constituite din clone sau răsaduri provenite <strong>de</strong> la arbori valoroşi selecţionaţi), cultivate pentru<br />
producţii rapi<strong>de</strong> şi abun<strong>de</strong>nte <strong>de</strong> seminţe <strong>de</strong> calitate superioară pentru reîmpăduriri.<br />
c) Hărţi genetice şi selecţia asistată <strong>de</strong> marcheri moleculari<br />
Hărţile genetice <strong>de</strong> linkage se pot folosi pentru a localiza gene răspunzătoare <strong>de</strong><br />
manifestarea unor caractere cantitative (QTL) cu un <strong>de</strong>osebit impact economic, precum<br />
producţia <strong>de</strong> masă lemnoasă sau cantitatea <strong>de</strong> pastă. Detectarea QTL din genomul diferitelor<br />
specii forestiere presupune constituirea unor hărţi genetice bazate pe consegregarea<br />
marcherilor (zone i<strong>de</strong>ntificate prin marcare moleculară ADN) în încrucişări controlate (în<br />
generaţia a doua prin retroîncrucişare).<br />
Studiul <strong>de</strong> perspectivă al selecţiei asistate <strong>de</strong> marcheri moleculari la speciile forestiere<br />
presupune, în principal, construirea unei reţele <strong>de</strong> marcheri polimorfici, repartizaţi relativ<br />
uniform în cromozomi, care să se constituie în hărţi genetice.<br />
80