PL: Odpowiedź buka zwyczajnego (Fagus sylvatica) na ocieplenie klimatu- zmienność genetyczna w gradiencie temperaturowym | EN: Adaptation to warming: genetic variability and potential range shifts in European beech (Fagus sylvatica) across a temperature gradient in Poland

abstractPL: Wraz ze zmieniającymi się warunkami klimatycznymi na skutek globalnego ocieplenia wiele miejsc występowania buka zwyczajnego staje się coraz mniej sprzyjających. Celem badań było porównanie zmienności genetycznej u młodych i dojrzałych buków występujących na naturalnych stanowiskach wzdłuż gradientu średniej temperatury rocznej. Dobór gradientu, analizy genetyczne oraz modelowanie przeprowadzono na przykładzie badań Capblancqa i in. analizujących buki zwyczajne w południowo-zachodniej Francji (Capblancq i in. 2020). Na obszarze południowo zachodniej Polski wyznaczono 9 stref gradientu temperaturowego, na podstawie warstwy średniej temperatury rocznej (Bio01) dostępnej na stronie chelsa-climate.org. W wyznaczonych strefach przy pomocy Banku Danych o Lasach wyznaczono wydzielania leśne o największym udziale buka zwyczajnego. Z wyznaczonych wydzieleń pobrano liście z dojrzałych osobników (powyżej 29 cm pierśnicy) oraz młodych drzew (do 120 cm wysokości). Z pobranego materiału przy pomocy kitu Sherlock AX (A&A Biotechnology) wyizolowano DNA, które następnie poddano sekwencjonowaniu opartym na redukcji złożoności genomu - DArTseq (University of Canberra, Australia). Analizę danych genetycznych (PCA) oraz analizę redundancji (RDA) przeprowadzono w programie RStudio. Pobrano materiał z 90 osobników oraz dobrano próbę zewnętrzną składającą się z 4 okazów zielnikowych (Herbarium Uniwersytetu Wrocławskiego) zebranych najbliżej badanych populacji. Analizom genetycznym finalnie poddano 86 osobniki. W analizach PCA wyjaśniającej trzy osie (PCA 1= 4,1%, PCA 2= 2,5% PCA 3= 1,7%) wyodrębniły się dwie populacje BWP- Biesiadowka w Pogwizdowie i GBU- Góra Bucza. Pozostałe osobniki utworzyły wspólną chmurę punktów. Natomiast przy analizie klastrów (sNMF) wyróżniły się dwie grupy. Przeprowadzone analizy RDA wykazały istotny statystycznie wynik i wyjaśniły 18,9% zmienności genetycznej, gdzie klimat wyjaśnia 8,6% zmienności genetycznej, geografia 5,2%, pochodzenie 5,3%, a flora 3,6%. Prognozy zmian klimatu przewidują przesunięcie się obecnych warunków środowiskowych, oraz prawdopodobną migrację Fagus sylvatica w kierunku północno - wschodnim, czyli przesunięcie granicy zasięgu występowania.

abstractEN: With changing climatic conditions due to global warming, many beech tree sites are becoming less favorable. The aim of this study was to compare genetic variation in young and mature beech trees occurring at natural sites along a gradient of mean annual temperature. Gradient selection, genetic analyses and modeling were carried out based on the example of a study by Capblancq et al. analyzing common beech trees in southwestern France (Capblancq et al. 2020). Nine temperature gradient zones were delineated in SW- Poland, based on the annual mean temperature layer (Bio01) available at chelsa-climate.org. In the designated zones, forest separations with the highest proportion of beech trees were determined with the help of the Forest Data Bank. Leaves from mature specimens (above 29 cm in breast height) and young trees (up to 120 cm in height) were collected from the delineated divisions. DNA was isolated from the collected material using Sherlock AX kit (A&A Biotechnology), which was then subjected to sequencing based on genome complexity reduction - DArTseq (University of Canberra, Australia). Genetic data analysis (PCA) and redundancy analysis (RDA) were performed using RStudio software. Material was collected from 90 individuals and an external sample consisting of 4 herbarium specimens (Wroclaw University Herbarium) collected closely to the populations under study. 86 individuals were finally analysed genetically. In the analyses of PCA explaining the three axes (PCA 1= 4.1%, PCA 2= 2.5% PCA 3= 1.7%), two populations BWP- Biesiadowka w Pogwizdowie and GBU- Góra Bucza were distinguished. The remaining individuals formed a common point cloud. On the other hand, when analyzing clusters (sNMF), two groups stood out. The RDA analyses conducted showed a statistically significant result and explained 18.9% of genetic variation, where climate explains 8.6% of genetic variation, geography 5.2%, ancestry 5.3%, and flora 3.6%. Projections of climate change predict a shift in current environmental conditions, and a likely migration of Fagus sylvatica toward the northeast, i.e. a shift in the limit of its range.

status: finished