Implementation of Monmonier's algorithm of maximum differences for the regionalization of forest tree populations as a basis for the selection of seed sources

Abstract

The regionalization of forest tree populations was researched on an example of beech, as the species with the largest range and the widest ecological amplitude in Serbia. The implementation of Monmonier's algorithm of maximum differences to analyze the spatial distances and the matrix of genetic distances generated by RAPD markers produced different results, depending on the method of addressing the genetic distances, so that data processing should be planned in accordance with the number of samples and their geographic location. The analysis is simple and enables a good visualization of genetic variability barriers which, in combination with the data on the distribution and the geographic barriers, can be utilized for recommending the transfer of forest tree reproductive material.

U radu je istražena mogućnost određivanja granica regiona populacija šumskog drveća, u cilju davanja preporuka za transfer reproduktivnog materijala, na primeru bukve. Na osnovu podataka iz Nacionalne inventure šuma dobijena je rasprostranjenost bukve u Srbiji sa rezolucijom 4h4 km. Na osnovu ovako dobijene karte areala, odabrane su oblasti koje će na najrelevantniji način predstavljati bukvu u Srbiji. U okviru ovog istraživanja, ispitano je 27 populacija, koje relativno ravnomerno pokrivaju prostornu i ekološku distribuciju populacija bukve. Analiza primenom RAPD markera, urađena je sa 28 prajmera. Ukupno su dobijene 82 trake. Za vizualizaciju onih podataka koji su sadržani u matrici genetičkih podataka, putem crtanja granica na geografskoj karti, korišćen je Monmonijeov algoritam u programu AIS. Prikazani su rezultati tri načina pripreme genetičkih distanci za analizu, sa zadatim brojem od 5 barijera za detekciju. Rezultati korišćenja sirovih genetičkih distanci pokazuju najveći broj segmenata (regiona), što nagoveštava malu prostornu autokorelaciju. Rezultati korišćenja genetičkih distanci ispravljenih na osnovu geografskih distanci pokazuju nešto manji broj segmenata (regiona), što ukazuje na veću preciznost dobijenu ovakvom pripremom genetičkih distanci za relativno mali broj uzoraka koji su prostorno udaljeni. Rezultati korišćenja ostataka genetičkih distanci pokazuju najmanji broj segmenata (regiona), što ukazuje na veliku snagu ovakve pripreme genetičkih distanci u slučajevima slabo izražene prostorne autokorelacije. Ovim pristupom, najverovatnije je omogućena i najtačnija vizualizacija genetičkog diverziteta. Analiza je jednostavna i omogućuje dobru vizualizaciju barijera genetičke varijabilnosti, što se u kombinaciji sa poznavanjem areala i geografskih barijera, može uspešno iskoristiti za davanje preporuka za transfer reproduktivnog materijala šumskog drveća. Vizualizacija se može dodatno poboljšati korišćenjem rezultata ove analize za crtanje karata u nekom od široko korišćenih programa GIS-a, i njihovim preklapanjem sa kartama fizičkog reljefa i drugim tematskim kartama.