Adaptative variation of Scots pine (Pinus sylvestris L.) needles along a climatic transect from Northern Scandinavia to North European Plain

Wydział BiologiiCelem badań było poznanie przystosowań morfologicznych i anatomicznych igieł sosny zwyczajnej do siedlisk o niskich temperaturach. Analiza materiału zebranego w transekcie geograficznym in situ wykazały, że zmienność cech anatomicznych igieł jest silnie skorelowana z warunkami klimatycznymi, zwłaszcza ze średnią temperaturą roczną oraz minimalną w badanych lokalizacjach. Obniżeniu temperatury towarzyszyło m.in. nasilenie cech anatomicznych wzmacniających odporność układu hydraulicznego na embolizację oraz zwiększających ochronę igieł przed atakami roślinożerców. Porównanie korelacji cech igieł z temperaturą miejsca pochodzenia materiału zebranego z drzew dorosłych w transekcie i z drzew uprawianych w warunkach doświadczenia proweniencyjnego dowiodły, że większość spośród uwzględnionych cech anatomicznych podlega silnej kontroli środowiskowej a jedynie w przypadku nielicznych cech (jak wskaźnik LMA czy charakterystyka kanałów żywicznych) korelacje z temperaturą siedlisk są genetycznie utrwalone. Dodatkowo pomiary cech anatomicznych wzdłuż igły wykazały, że zróżnicowanie wielkości liści może być ważnym czynnikiem regulującym ich zmienność na poziomie anatomicznym, niezależnie od innych czynników bezpośrednio kształtujących cechy anatomiczne. Podsumowując należy stwierdzić, że zmienność budowy anatomicznej igieł sosny zwyczajnej w badanym obszarze obrazuje proces adaptacji liści do siedlisk o niskich temperaturach, w którym rolę odgrywają zarówno niezależne modyfikacje poszczególnych cech jak i ich allometryczna regulacja, spowodowana redukcją wielkości liścia.The main objective of this doctoral dissertation was to develop understanding of morphological and anatomical adaptations of Scots pine needles to cold habitats. Analysis of material collected in the geographic transect showed that the variability of several needle anatomical features was strongly correlated with climatic conditions, especially with the mean annual temperature and minimal temperature in the studied locations. Needles form colder sites exhibited increased scleromorphism, enhancement of traits responsible for xylem resistance to embolization and for protection of needles against herbivory. Comparisons of trait vs. climate correlations between needles collected in situ and those originating from provenance experiments have shown that in adult needles most anatomical features are subject to strong environmental control (i.e., show phenotypic plasticity), and only in the case of a few traits (such as the LMA index and resin duct characteristics) the correlations with habitat temperature have a genetic basis. In addition to the standard assessment of traits in the central cross-sections of the needles. These results suggest that variation in leaf size may be an important factor regulating leaf anatomical variability, independently of external factors directly influencing anatomical traits. In conclusion, the variability of the anatomical structure of Scots pine needles within the study area illustrates the process of adaptation of evergreen leaves to low-temperature habitats, in which both independent modifications of individual traits and their allometric regulation caused by the reduction of leaf size, play a role.Badania wykonano w ramach Projektu NCN 2011/02/A/NZ9/0018, tytuł projektu: „Geograficzne trendy zmienności cech funkcjonalnych sosny zwyczajnej w Europie w kontekście zmian klimatycznych i procesów ekologicznych’’. Projekt finansowany przez Narodowe Centrum Nauki