Show simple item record

dc.contributor.advisorLeht, Malle
dc.contributor.advisorJaaska, Vello
dc.contributor.authorKaljund, Karin
dc.date.accessioned2013-07-03T10:45:28Z
dc.date.available2013-07-03T10:45:28Z
dc.date.issued2013
dc.identifier.isbn978-9949-484-90-4
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/10492/1379
dc.description.abstractThe thesis addresses three important problems of plant population biology and ecology by studying Estonian populations of sickle medic Medicago sativa L. ssp. falcata (L.) Arcangeli (hereafter falcata), as a model plant occurring here at the northern periphery of its distribution range. The first problem is related to the contamination and subsequent introgressive hybridization of native Estonian populations of falcata by the two introduced cultivated subspecies M. sativa ssp. sativa (hereafter sativa) and M. sativa ssp. x varia (Martyn) Arcang. (hereafter varia). This is a threat to the maintenance of native falcata populations with their historically adapted gene pools. The study showed that most Estonian falcata populations are contaminated by sativa and varia plants, leading to the loss of native, genetically pure falcata populations. Among the 106 populations studied, only 15 were essentially pure falcata populations with only few or no varia or sativa plants. Introgressive hybridization from introduced cultivars of sativa and varia in Estonian natural populations of falcata is ongoing in variable extent. The most favourable habitats for the growth and dispersal of hybrid plants are disturbed man-made habitats. Morphological characteristics distinguishing between varia and falcata have become more diverse in hybrid plants, due to introgressive hybridization in mixed populations. The second problem concerned relationships between habitat fragmentation and genetic diversity. Although theory generally predicts the loss of genetic diversity due to fragmentation, literature data have provided contradictory results for different plant species. The third problem addresses relationships between clonal and sexual reproduction in falcata populations. It is important to be aware of the genotypic diversity of clonal plant populations, which reflects the overall and spatial distribution of genetic diversity between and within populations. Our study is the first one that describes allozyme diversity in fragmented natural populations of falcata in relation to the population size and biological characteristics of falcata, as well as the clonal diversity and spatial structure in relation to the habitat conditions of falcata populations. The results showed that the remaining small and isolated falcata populations still have very high genetic diversity in the seed progeny (He = 0.795-0.893) irrespective of isolation degree and population size. We propose that specific biological features of falcata, like early-acting inbreeding depression, autotetraploidy, perennial life form and a continuously renewing seed bank, are crucial factors that support the persistence of genetic diversity. Wide variation in genotypic richness and spatial clonal structure was recorded both between and within falcata populations, being associated with variable environmental conditions and the different ecological history of populations. The indexes of clonality vary widely within and among the falcata populations, depending on the sampling scale. This indicates the importance of selecting appropriate and different sampling scale to characterise correctly local variation in clonality in response to environmental heterogeneity within populations and the overall clonality between populations. The degree of establishment sexually from seeds of falcata in natural grasslands depends on the vegetation cover and disturbances. Local disturbance events in stable populations with dense vegetation provide opportunities for occasional sexual reproduction from the seed bank and annual seed rain. In stabile and aging populations with dense vegetation cover, reproduction from seeds is locally suppressed and only some successful genets with wide distribution become dominating. We conclude that the sexual recruitment of new genotypes reveals the importance of the seed bank or annual seed rain for the maintenance of genetic diversity in these populations. The rich and unique gene pool of remained Estonian falcata populations adapted to harsh environmental conditions at its northern distribution periphery deserves special attention as a valuable genetic resource.
dc.description.abstractDoktoritöö käsitleb kolme olulist populatsioonibioloogia ning ökoloogia probleemi looduslike sirplutsernipopulatsioonide Medicago sativa L. ssp. falcata (L.) Arcangeli (2n=32, 2n=16) näitel taksoni levila põhjapiiril Eestis. Esimene probleem puudutab sirplutserni ristumist Eestisse introdutseeritud hariliku M. sativa ssp. sativa (2n=32) ning hübriidlutserniga M. sativa ssp. x varia (Martyn) Arcang (2n=32). Samal ploidsuse astmel ristuvad kolm taksonit vabalt ja nende järglased on elujõulised, mistõttu tõstatub küsimus geneetiliselt puhaste looduslike sirplutsernipopulatsioonide säilimisest. Uurides Eesti sirplutsernipopulatsioonide risustumist hariliku ning hübriidlutserni taimedega, selgus, et 106 vaadeldud populatsioonist oli puhtaid vaid 15, s.t. nendes populatsioonides ei kasvanud ei hariliku ega hübriidlutserni taimi. Sirplutserni ristumine kultuuris kasvatatavate hariliku ning hübriidlutserniga looduses on laialdane ning jätkuv protsess, mis toimub nii kimalastest tolmeldajate abil kui seemnete leviku kaudu. Puhastes sirplutsernipopulatsioonides on sirplutserni taimede morfoloogilised tunnused püsivad kuid segapopulatsioonides võib üks indiviid omada morfoloogilisi tunnuseid, mis on iseloomulikud kõigile kolmele taksonile. Kõige soodsamad tingimused hübriidsete taimede levikuks on tugeva inimmõjuga aladel. Teiseks uurisime veel säilinud puhastes populatsioonides geneetilise mitmekesisuse varieeruvuse sõltuvust populatsioonide suurusest ning isoleeritusest. Mitmed autorid on pööranud tähelepanu kasvukohtade killustumise ning geneetilise mitmekesisuse kao omavahelisele seotusele, kuid tulemused eri liikide kohta on olnud vastuolulised. Kolmandaks käsitlesime vegetatiivse ning seksuaalse paljunemise osakaalu sirplutserni populatsioonides. On teada, et vegetatiivselt levivate liikide genotüüpne mitmekesisus on sama suur kui sugulisel teel paljunevatel liikidel, kuna enamikul klonaalselt levivatest liikidest on erineval määral säilinud ka suguline paljunemine. Klonaalsete taimede genotüüpne mitmekesisus peegeldub ka üleüldises ning ruumilises geneetilise mitmekesisuse jaotumises populatsioonide vahel ja sees. Veel säilinud puhaste sirplutsernipopulatsioonide suuruse ning isloeerituse astme vahelise seose väljaselgitamisel allosüümmarkeritga selgus, et geneetiline mitmekesisus (He) on kõrge kõigis uuritavates populatsioonides, olenemata nende suurusest ning isoleerituse astmest, ulatudes 0.795-0.893. Kõrge geneetilise mitmekesisuse uuritavates populatsioonides võib tagada liigi autotetraploidsus, pikaealisus, iseviljastumisel tekkinud homosügootide elimineerimine seemnete moodustumisel ja järglaskonnas ning seemnepangast lisanduvad uued kõrge heterosügootsusega isendid. Genotüüpne mitmekesisus, genetite ruumiline paigutus ja suurus varieerusid nii populatsioonide sees kui vahel ning samuti erinevate uurimisskaalade võrdluses: 1m2, 4m2 ja 30-60 m transektidel. Selgus, et sirplutsern on võimeline paljunema seemneliselt ka suhteliselt tiheda taimkattega looduslikel rohumaadel, kuid selle ulatus sõltub lokaalsetest häringutest. Häiringud võimaldavad uute isendite kasvu seemnepangast või iga-aastasest seemnelisest paljunemisest, kindlustades sellega kõrge geneetilise mitmekesisuse säilumise ka väikestes populatsioonides. Erinev populatsioonide ajalugu ning maakasutus ja sellest tulenevad ökoloogilised tingimused seletavad väga suurt varieeruvust genotüüpses mitmekesisuses ning ruumilises struktuuris nii populatsioonide vahel kui ka sees. Käesolev töö on esimene, mis kirjeldab looduslike sirplutsernipopulatsioonide geneetilist ning genotüüpset varieeruvust sõltuvalt kasvukohatingmustest. Leidsime, et looduslikud sirplutsernipopulatsioonid on kõrge geneetilise varieeruvusega ning geneetilise mitmekesisuse säilitamisel on oluline osa uute genotüüpide lisandumisel seemnepangast ja iga-aastasel seemnelisel uuenemisel. Loodusliku sirplutserni säilinud puhtad populatsioonid liigi levila põhjapiiril väärivad looduskaitselist tähelepanu kui väärtuslik omamaine, karmidele kasvutingimustele kohastunud geneetiline ressurss.EST
dc.publisherEesti Maaülikoolest
dc.subjectsirplutsernEST
dc.subjectlutsernEST
dc.subjectpopulatsioonigeneetikaEST
dc.subjectgeneetiline muutlikkusEST
dc.subjectgenotüüpEST
dc.subjectEestiEST
dc.subjectdissertatsioonidEST
dc.titleGenetic diversity, genotypic structure and vulnerability of native populations of sickle medic (Medicago sativa ssp. falcata) in Estoniaen_US
dc.title.alternativeSirplutserni (Medicago sativa ssp. falcata) looduslike populatsioonide geneetiline mitmekesisus, genotüüpne struktuur ja ohustatus Eestisen_US
dc.typeThesisen_US
dc.date.defensed2013-08-27
dc.type.qualificationnamePhD


Files in this item

Thumbnail

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record


DSpace software copyright © 2002-2015  DuraSpace
All items in EMU digital archive DSpace are protected by original copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.