„Biologia rozmnażania i żywotność nasion elismy wodnej (Luronium natans), jako podstawa reintrodukcji tej rośliny na terenie województwa pomorskiego”

Celem projektu jest zbadanie dlaczego siewki elismy wodnej Luronium natans (L.) Raf. nie występują w populacjach na terenie Pojezierza Pomorskiego, gdzie mieści się jedno z najliczniejszych skupisk tego gatunku w Europie, powszechnie uznawanego jako endemit środkowoeuropejski. Na podstawie badań dr Ewy Bazydło (praca doktorska wykonana w Katedrze Ekologii Roślin UG), a także studiów literaturowych wynika, że w zachodnioeuropejskich populacjach siewki tej rośliny są obecne, natomiast w jeziorach na terenie Pomorza, pomimo poszukiwań, ich nie stwierdzono. Na terenie Unii Europejskiej, w tym także w Polsce, elisma wodna jest gatunkiem szczególnej troki i prawnie chronionym (Dyrektywa Siedliskowa – zał. II i IV, Konwencja Berneńska – zał. I). W Polsce jest gatunkiem ściśle chronionym i zagrożonym wyginięciem (EN).

Wiele roślin wodnych rozmnaża się płciowo i wegetatywnie, przy czym z reguły zachowują one równowagę pomiędzy tymi dwoma strategiami reprodukcji. Większość roślin wodnych rozmnaża się wegetatywne i ma klonalną formę wzrostu, jednak zdarza się, że z niektóre ich regionalne populacje tracą możliwość płciowego rozmnażania się, np. powstają w nich nasiona, które nie kiełkują. W takiej sytuacji zasadne są badania biologii rozwoju, zwłaszcza rozmnażania, kiełkowania nasion i/lub genetycznego zróżnicowania takich populacji.

Pomimo licznych starań służb ochrony przyrody w Polsce, ekstynkcja stanowisk niektórych rodzimych gatunków roślin wodnych nadal trwa, głównie z powodu narastającej presji człowieka na ich populacje i środowisko. Chcąc przeciwdziałać tej negatywnej tendencji, niezbędne jest określenie zasobów gatunków ginących lub zagrożonych wyginięciem, a także opracowanie strategii ochronnych, uwzględniających ich biologię rozmnażania oraz poziom istniejącej zmienności genetycznej. Obupłciowe kwiaty elismy są podwodne (klejstogamiczne) lub nawodne (otwarte, chasmogamiczne). Uważa się, że są one prawdopodobnie samopylne, aczkolwiek brakuje dokładnych danych na ten temat.

Dla rozmnażania generatywnego krytyczne są następujące etapy rozmnażania: (1) powstanie spor na drodze mejozy (w pąkach kwiatowych); (2) wytworzenie dojrzałych gametofitów żeńskich i męskich (etap antezy, proces podwójnego zapłodnienia, którego konsekwencją powinno być wytworzenie nasion, zdolnych do kiełkowania i rozwoju w dojrzałą roślinę). Zaproponowane przez nas analizy embriologiczne w sposób szybki i tani pozwolą zidentyfikować możliwe zaburzenia, które mogą się przyczyniać do słabej kondycji nasion w krajowych populacjach elismy wodnej (czynniki predysponujące: kwiaty klejstogamiczne, prawdopodobne samozapylenie/samozapłodnienie). Kluczowym czynnikiem jest również prawidłowa budowa bielma, które zapewnia składniki odżywcze dla rozwijającego się zarodka i młodych siewek. Gdyby przyjąć, że w populacjach elismy na Pojezierzu Pomorskim siewki nie występują lub bardzo rzadko występują, ale pomimo poszukiwań ich nie stwierdzono, to nie ulega wątpliwości, że rozmnażanie generatywne jest w tym przypadku nieskuteczne lub mało skuteczne.  Sprawa jest interesująca, ponieważ w warunkach laboratoryjnych kiełkuje nawet 20–40% nasion (J. Szmeja, inf. ust.); eksperyment wykonano na bibule filtracyjnej nasączonej wodą destylowaną, w temperaturze pokojowej, w oświetleniu oraz w ciemności. Bazując na tych obserwacjach, w następnym etapie projektu, nasiona elismy wodnej planujemy wprowadzić do kultur in vitro (podłoża stałe lub uprawy hydroponiczne). Głównym celem tego zadania będzie uzyskanie siewek, które w ostatniej części projektu będą mogły zostać poddane re introdukcji, wcześniej jednak zostaną one zbadane pod kątem zmienności genetycznej. Siewki po aklimatyzacji w warunkach laboratoryjnych (hodowle w akwarium na warstwie osadu z danego siedliska), zostaną umieszczone  w sąsiedztwie skupień elismy w jeziorze, w którym stale występują.

Istotne znaczenie w ochronie zagrożonych gatunków ma zachowanie ich różnorodności genetycznej, co potwierdzają badania z zakresu genetyki populacji. Znajomość wzoru zmienności genetycznej oraz przepływu genów, jest ważna do poznania wielu cech biologii gatunku, np. systemu rozmnażania, rozprzestrzeniania czy struktury przestrzennej populacji. Umożliwia to wybór odpowiednich populacji do ochrony, a jeśli nie można chronić wszystkich, dobór osobników do ochrony ex situ lub materiału do banku genów. Jedną z metod ochrony zagrożonych gatunków jest również hodowla in vitro i reintrodukcja wyhodowanych osobników do ich naturalnego środowiska. Określenie zmienności genetycznej roślin, z których zostaną pozyskane nasiona, jest najważniejszym etapem przed wprowadzeniem nowych osobników do środowiska, a tym samym stanowi ważny element wiedzy przy podejmowaniu decyzji o sposobie ochrony gatunków rzadkich i zagrożonych. W tym celu, w kolejnym etapie niniejszego projektu, zostanie zastosowana molekularna metoda losowej amplifikacji polimorficznego DNA (RAPD).

Aby zaplanować odpowiednią strategię przyszłych działań ochronnych dla elismy wodnej, należy przede wszystkim zdobyć dokumentację na temat biologii rozmnażania omawianego gatunku, jak również wypracować skuteczne techniki jego reintrodukcyji. Ponadto, wyniki wieloletnich obserwacji, wykonanych w Katedrze Ekologii Roślin UG, odpowiednio dobrana metodyka analiz rozmnażania roślin (embriologia klasyczna/eksperymentalna –  pracownicy Katedry Cytologii i Embriologii Roślin UG oraz opracowane metody monitoringu poziomu zmienności genetycznej dla rodzimych gatunków roślin (dr Aleksandra Naczk z Katedry Ewolucji Molekularnej UG), pozwalają na interdyscyplinarne podejście do problemu i jego pełniejsze zrozumienie.

• 

• 

• 

• 

• 

• 

• 

• 

• 

---

---

---