Μεταπτυχιακη Εργασια Βιοσυστηματικη Μελετη Του Γενουσ Ηymenonema Cass
Total Page:16
File Type:pdf, Size:1020Kb
ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ - ΤΜΗΜΑ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ ΤΟΜΕΑΣ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ ΦΥΤΩΝ - ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΒΟΤΑΝΙΚΗΣ Μ.Π.Σ.«ΟΙΚΟΛΟΓΙΑ, ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΚΑΙ ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ ΦΥΣΙΚΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ» ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΒΙΟΣΥΣΤΗΜΑΤΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ ΤΟΥ ΓΕΝΟΥΣ ΗYMENONEMA CASS. ΕΛΕΝΗ ΛΙΒΕΡΗ Α.Μ. 511 ΠΑΤΡΑ 2015 Τριμελής Εξεταστική Επιτροπή: Αργυρώ Λιβανίου-Τηνιακού, Επίκουρη Καθηγήτρια, Τμήμα Βιολογίας, Πανεπιστήμιο Πατρών (Επιβλέπουσα). Πανωραία Αρτελάρη, Αναπληρώτρια Καθηγήτρια, Τμήμα Βιολογίας, Πανεπιστήμιο Πατρών. Ελευθερία-Περδίκω Μπαρέκα, Λέκτορας, Τμήμα Επιστήμης Φυτικής Παραγωγής, Γεωπονικό Πανεπιστήμιο Αθηνών. I ΠΡΟΛΟΓΟΣ Η παρούσα μεταπτυχιακή εργασία εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Βοτανικής, του Τομέα Βιολογίας Φυτών του Πανεπιστημίου Πατρών, κατά τη χρονική περίοδο 2012- 2015. Μέρος της πειραματικής διαδικασίας εκπονήθηκε στο Institute of Plant Science του Regensburg University (Germany). Το ερευνητικό αυτό μέρος ενισχύθηκε οικονομικά από το πρόγραμμα «Erasmus + για Πρακτική Άσκηση». Με την ολοκλήρωση αυτής της μεταπτυχιακής εργασίας θα ήθελα να ευχαριστήσω τους ανθρώπους που με βοήθησαν να την φέρω εις πέρας και συνέβαλαν καθοριστικά σε αυτό το αποτέλεσμα. Αρχικά, θα ήθελα να ευχαριστήσω την Επίκ. Καθηγήτρια κ. Αργυρώ Λιβανίου- Τηνιακού, η οποία δέχτηκε να επιβλέψει την παρούσα εργασία. Την ευχαριστώ θερμά για την άψογη συνεργασία μας και τις λεπτομερείς διορθώσεις της καθώς και για την υποστήριξη, ενθάρρυνση και τις συμβουλές της όχι μόνο σε επίπεδο ερευνητικό αλλά και σε προσωπικό, οι οποίες αποτέλεσαν για μένα πολύ σημαντικά εφόδια. Ιδιαίτερες ευχαριστίες οφείλω και στα υπόλοιπα μέλη της Τριμελούς Επιτροπής: την Αναπλ. Καθηγήτρια κ. Ρέα Αρτελάρη, για την βοήθεια, την εμψύχωση και την υλική υποστήριξη που μου παρείχε και την Λέκτορα κ. Πέπη Μπαρέκα για την πολύ καλή συνεργασία μας, το ενδιαφέρον και την λεπτομερή διόρθωσή της. Ένα πολύ μεγάλο ευχαριστώ οφείλω στην Ομότιμη Καθηγήτρια κ. Γεωργία Καμάρη, η οποία εμπνεύστηκε το θέμα της εργασίας και με εμπιστεύτηκε για τη διεκπεραίωσή της. Την ευχαριστώ για την υπομονή της, την καθοδήγησή της, την ώθηση που μου δίνει να «κυνηγώ» τους ερευνητικούς μου στόχους και τη βοήθεια που μου παρέχει για να τους πετυχαίνω. Η συμβολή της στην ερευνητική μου πορεία από το προπτυχιακό επίπεδο έως τώρα είναι ανεκτίμητη. Ιδιαίτερη τιμή για μένα αποτελεί η συνεργασία με τον Ομότιμο Καθηγητή κ. Δημήτριο Φοίτο, και τον ευχαριστώ για τη διάθεση πολύτιμου χρόνου και τις συμβουλές του. Η αφοσίωση του στην επιστήμη της Βοτανικής αποτελεί παράδειγμα προς μίμηση για κάθε ερευνητή. Ευχαριστώ πολύ τον Prof. Dr. Christoph Oberprieler, που με δέχτηκε στην ερευνητική του ομάδα και με έκανε να αισθανθώ μέλος της από την πρώτη κιόλας μέρα. Η συνεργασία μας ήταν εξαιρετική, η μεθοδικότητα και η σχολαστικότητα του II τρόπου εργασίας του είναι υποδειγματική ενώ η καθοδήγησή του στην πρώτη μου επαφή με την Μοριακή Φυλογενετική υπήρξε σπουδαία. Από το University of Regensburg θα ήθελα να ευχαριστήσω θερμά τον Διδάκτορα Salvatore Tomasello για την υπομονή του, την εξαιρετική συνεργασία μας και την πολύτιμη βοήθειά του για την προσαρμογή μου στη ζωή στην Γερμανία και για τον τρόπο εργασίας μου στο Εργαστήριο. Μαζί με τον Salvatore και τον Υποψ. Διδάκτορα David Gutiérrez-Larruscain μοιραστήκαμε τον ίδιο ερευνητικό χώρο και με κάνουν να θυμάμαι με τις καλύτερες αναμνήσεις τους τρεις μήνες που πέρασα στο Εργαστήριο. Ακόμα, θα ήθελα να ευχαριστήσω τον Λέκτορα κ. Γιώργο Μήτσαινα, ο οποίος με βοηθούσε κάθε φορά που αντιμετώπιζα πρόβλημα σε θέματα μικροσκοπίου, με συμβούλευσε σε θέματα αγγλικής ορολογίας και συνεργάστηκε μαζί μου για την απόδοση όλων των φωτογραφιών που περιλαμβάνονται στο υποκεφάλαιο των Μορφολογικών Παρατηρήσεων. Για πάνω από τρία χρόνια μοιραστήκαμε τον ίδιο ερευνητικό χώρο στο Εργαστήριο Βοτανικής με την συνάδελφο και φίλη, Υποψ. Διδάκτωρ κ. Σοφία Σαμαροπούλου, την οποία ευχαριστώ για τις όμορφες στιγμές που περάσαμε, για τις συζητήσεις μας επί ερευνητικών και προσωπικών ανησυχιών αλλά και για την συνεργασία μας σ’ αυτή τη μελέτη με την ανάλυση υλικού με κυτταρογενετικές μεθόδους. Ευχαριστώ τα υπόλοιπα μέλη του Εργαστηρίου Βοτανικής, την Γεωργία Ζαραφωνίτη και τη Μαρία Τσακίρη για τη συνεργασία μας καθ’ όλη τη διάρκεια των μεταπτυχιακών μου σπουδών και για τις ωραίες στιγμές στο Εργαστήριο. Ευχαριστώ τους Υποψ. Διδάκτορες κ. Χαράλαμπο Κυριακόπουλο και κ. Κώστα Κουγιουμουτζή για τη διάθεση υλικού και την βοήθεια που πρόθυμα μου παρείχαν. Σ’ αυτό το σημείο θα ήθελα να ευχαριστήσω τους ανθρώπους οι οποίοι χωρίς να σχετίζονται με τον ακαδημαϊκό χώρο μου έδωσαν σημαντικές πληροφορίες για τις συλλογές του υλικού μελέτης. Ευχαριστώ θερμά τον κ. Γιάννη Κοφινά που με συνόδευσε στις συλλογές και μου έστειλε υλικό και φωτογραφίες του Hymenonema laconicum, τον κ. Σαράντο Δολιανίτη για το υλικό από το Λεωνίδιο και τους κυρίους Παναγιώτη Κουμπέτσο και Ερωτόκριτο Καλογερόπουλο για τις οδηγίες τους για την εύρεση του Hymenonema graecum στην Τήνο. Τέλος, θα ήθελα να ευχαριστήσω τον συνοδοιπόρο μου σε όλες τις βοτανικές μου αναζητήσεις αλλά και στη ζωή μου, τον Βλάση, που με ανέχτηκε με υπομονή και III αγάπη. Πάνω απ’όλα, ένα μεγάλο ευχαριστώ στην οικογένεια μου, και ειδικά στους γονείς μου Γιάννη και Γεωργία, που με στήριξε και με στηρίζει για να φτάσω ως εδώ με απεριόριστη αγάπη! Ε. Λιβέρη Αύγουστος 2015 IV ΠΕΡΙΛΗΨΗ Το γένος Hymenonema Cass. παρουσιάζει ιδιαίτερο ενδιαφέρον, καθώς είναι ένα από τα οκτώ ενδημικά γένη της Ελληνικής Χλωρίδας. Συγχρόνως είναι το μόνο από τα ενδημικά γένη που δεν είναι μονοτυπικό. Το γένος Hymenonema διακρίνεται σε δυο είδη, το Hymenonema laconicum Boiss. & Heldr. και H. graecum (L.) DC. Το H. laconicum Boiss. & Heldr. εξαπλώνεται στα χαμηλά υψόμετρα των ορέων της Πελοποννήσου (Ταΰγετος, Πάρνωνας και Μαίναλο) ενώ το H. graecum (L.) DC απαντά στα περισσότερα νησιά και βραχονησίδες των Κυκλάδων και στην ΒΔ. Κρήτη, αν και η εμφάνισή του στην τελευταία περιοχή θεωρείται αβέβαιη. Στα πλαίσια της παρούσας εργασίας το γένος Hymenonema Cass. μελετήθηκε από ταξινομική, μορφολογική, κυτταρολογική, κυτταρογενετική, μοριακή και φυλογενετική άποψη. Για την πραγματοποίηση αυτής της μελέτης, εξετάσθηκε υλικό, το οποίο καλύπτει μεγάλο τμήμα της περιοχής εξάπλωσης των δυο ειδών. Το υλικό που συλλέχθηκε, καλλιεργήθηκε στον πειραματικό κήπο του Εργαστηρίου Βοτανικής, του Πανεπιστημίου Πατρών. Η κατάταξη του γένους Hymenonema Cass. στα ταξινομικά επίπεδα της οικογένειας και του κλάδου (tribe) δεν παρουσίασε άξιες λόγου αλλαγές από την ανακάλυψη του γένους και μετά. Κατατάσσεται στην οικογένεια Compositae = Asteraceae και στoν κλάδο Cichorieae. Εντός του κλάδου διακρίνονται υποκλάδοι (subtribes), οι οποίοι διαφοροποιούνται ως προς τον αριθμό και τα γένη που περιλαμβάνουν ανάλογα με τους συγγραφείς. Σύμφωνα με τα πιο πρόσφατα δεδομένα, το γένος Hymenonema Cass. συνιστά μαζί με τα γένη Catanananche L., Scolymus L. και Gundelia L. την subtribe Scolyminae. Η μορφολογική μελέτη του γένους περιλαμβάνει παρατηρήσεις ως προς την ταξιανθία, τον καρπό και τους γυρεοκόκκους, καθώς και μετρήσεις δεκατριών μορφολογικών χαρακτήρων, που αφορούν το ύψος του φυτού, την μορφή και τις διαστάσεις της ταξιανθίας του (κεφαλίου), τον αριθμό των βρακτίων, τις διαστάσεις των φύλλων βάσης και βλαστού, τις διαστάσεις των σπερμάτων του (αχαινίων) και του πάππου. Από τις μορφολογικές παρατηρήσεις διαπιστώθηκε για πρώτη φορά ότι ορισμένοι πληθυσμοί (από τις νήσους Σύρο και Τήνο) του Hymenonema graecum (L.) DC εμφανίζουν ενδιάμεσους μορφολογικούς χαρακτήρες μεταξύ των δυο ειδών. Η ποικιλότητα των μορφολογικών χαρακτήρων μετρήθηκε μεταξύ των πληθυσμών του ιδίου είδους και μεταξύ των δυο ειδών. Η διαπληθυσμιακή ποικιλότητα δεν V παρουσίασε έντονη διαφοροποίηση, αντίθετα με την ποικιλότητα σε επίπεδο ειδών, η οποία κατέδειξε στατιστικώς σημαντικές διαφορές σε επτά μορφολογικά γνωρίσματα, μερικά δε εξ’ αυτών φαίνεται να αποτελούν σημαντικά ταξινομικά γνωρίσματα μεταξύ των δυο ειδών, όπως είναι το μήκος των τριχών του πάππου, το μέγεθος των αχαινίων και το πλάτος του τελικού λοβού των φύλλων βάσης. Τα αποτελέσματα αυτά σε συνδυασμό με τις μορφολογικές παρατηρήσεις οδήγησαν στη δημιουργία νέων κλειδών προσδιορισμού των δύο ειδών και λεπτομερέστερης περιγραφής αυτών. Για το γένος Hymenonema Cass. οι κυτταρολογικές αναφορές ήσαν πολύ περιορισμένες, ενώ δεν είχε εξετασθεί μέχρι σήμερα με κυτταρογενετικές τεχνικές. Πραγματοποιήθηκε κυτταρολογική μελέτη των δυο ειδών με την κλασσική μέθοδο σύνθλιψης κυττάρων και την χρώση με το αντιδραστήριο Feulgen. Μελετήθηκαν και δόθηκαν, για πρώτη φορά, η ανάλυση της μορφολογίας του καρυοτύπου, των καρυογραμμάτων και των ιδιογραμμάτων, καθώς και η μέτρηση έξι χρωμοσωματικών δεικτών, των δύο ειδών του γένους Hymenonema Cass. Ο χρωμοσωματικός αριθμός 2n = 20, τον οποίο διαπιστώσαμε κατά την παρούσα μελέτη μας, συμφωνεί με ήδη προηγούμενες αναφορές. Ο καρυότυπος και για τα δυο είδη βρέθηκε διπλοειδής και συμμετρικός, αποτελούμενος από μετακεντρικά και υπομετακεντρικά χρωμοσώματα μεσαίου μεγέθους (1,92-4,48 μm), με το μικρότερο σε μέγεθος 10ο ζεύγος να φέρει πάντοτε δορυφόρους (SAT-χρωμοσώματα). Σε όλους τους πληθυσμούς του H. laconicum Boiss. & Heldr. το δορυφορικό ζεύγος χρωμοσωμάτων είναι υπομετακεντρικό, ενώ στο H. graecum (L.) DC μπορεί να αποτελείται από δυο υπομετακεντρικά ή από ένα μετακεντρικό κι ένα υπομετακεντρικό χρωμόσωμα (δομική ετεροζυγωτία). Σημειώνεται ότι ο αριθμός των μετακεντρικών και υπομετακεντρικών χρωμοσωμάτων ποικίλλει μεταξύ των πληθυσμών. Η κυτταρογενετική τεχνική που χρησιμοποιήθηκε είναι η χρώση με φθορισμό με χρήση χρωμομυκίνης A3 (CMA3) για τον εντοπισμό των πλούσιων σε GC περιοχών. Τα αποτελέσματα έδειξαν φθορισμό σε ένα ζεύγος χρωμοσωμάτων,