Potential Gene Flow From Cultivated Poplar Into Native European Black Poplar (Populus Nigra L.) in Belgium

De Europese zwarte populier (Populus nigra L.), ook zwarte populier
genoemd, behoort tot de meest bedreigde boomsoorten van Europa en is de
meest zeldzame inheemse boomsoort in België. Het is een typische soort voor
rivieroeverbossen, m.n. de zachthout-ooibossen, die spontaan ontwikkelen op de oevers van grote rivieren. Ooibossen behoren tot de meest waardevolle
ecosystemen in Europa (Rotach, 2004). Het behoud van de zwarte populier is
niet enkel belangrijk vanuit het standpunt van natuurbehoud, de zwarte populier
is ook economisch waardevol als genenleverancier in veredelingsprogramma’s
van populier. De sterke achteruitgang van de zwarte populier vindt zijn oorzaak
voornamelijk in de sterke reductie van zijn natuurlijke habitat, de ooibossen.
Rivierbos moest wijken voor menselijke activiteiten, zoals rivierbeheer en
landbouw, en de zwarte populier werd veelal vervangen door de sneller
groeiende, gecultiveerde, hybride populieren zoals de canadapopulier (P. x
canadensis). De alomaanwezigheid van de hybride populier wordt ook
verondersteld een bedreiging te vormen voor de inheemse zwarte populier. De
aanplantingen van cultuurpopulier omvatten een beperkt aantal genetisch
verschillende klonen die grote hoeveelheden zaad of pollen verspreiden. Het
onderling kruisen van cultuurpopulier met de inheemse zwarte populier (ook
genetische pollutie genoemd) zou kunnen leiden tot het verlies van de zwarte
populier als "zuivere soort". Bovendien kan er competitie optreden tussen de
cultuurpopulier en de zwarte populier in de kolonisatie van geschikte
standplaatsen. Niet enkel de hybride cultuurpopulier vormt mogelijks een
bedreiging voor de zwarte populier, ook de kaarspopulier (P. nigra cv. Italica),
een gecultiveerde zwarte populier, die over heel Europa is aangeplant, vormt
vermoedelijk een bedreiging.
Met dit proefschrift trachten we inzicht te verkrijgen in het potentieel
gevaar van genenuitwisseling tussen cultuurpopulier en zwarte populier in het
kader van het behoud van zwarte populier als zuivere soort in België.
Een eerste voorwaarde opdat genenuitwisseling tussen twee
windbestuivers zou kunnen plaatsvinden, is een overlapping in bloeitijdstip. In
een eerste studie wordt de bloeitijd van een aantal klonen van P. nigra, P. nigra
cv Italica en P. x canadensis bestudeerd. Een overlapping in bloeitijdstip tussen
P. nigra en P. x canadensis is waargenomen en het bloeitijdstip blijkt in België
bijgevolg geen barrière te vormen voor spontane hybridisatie. De kaarspopulier
blijkt wel vroeger te bloeien dan de meeste autochtone zwarte populieren maar
de bloeitijd vormt ook hier geen volledige barrière voor hybridisatie. Een grotere
overlapping in bloeitijdstip tussen de kaarspopulier en autochtone zwarte
populier is wel te verwachten in meer zuidelijke Europese gebieden. Ook kan de
kaarspopulier zich voortplanten via bestuiving van hybride cultuurpopulieren in
België.
Om mogelijke genetische pollutie van de canadapopulier verder te
onderzoeken, worden zaadloten, geoogst op vrouwelijke zwarte populieren,
geanalyseerd. Dit gebeurt in twee verschillende studiegebieden: (i) in een
gemengde populierenaanplanting waar zowel mannelijke zwarte populieren als
mannelijke canadapopulieren de onderzochte moederbomen omringen en (ii) in
een open landschap met sterk landbouwkundig karakter, waar de onderzochte
moederboom omgeven is door vele canadapopulieren en geïsoleerd is van
mannelijke soortgenoten. Op deze zaadloten wordt een vaderschapsanalyse
uitgevoerd aan de hand van gecombineerde data van verschillende moleculaire
merkers (isozymen, SSR’s, AFLP’s, de diagnostische STS-merker Win3 en een
cpDNA-merker).
In het eerste studiegebied wordt geen genetische pollutie van de
canadapopulier in de nakomelingschap van de zwarte populier gedetecteerd,
alhoewel het bloeitijdstip tussen de beide soorten in het studiegebied
overlappend is. Deze resultaten bevestigen de resultaten van vorige studies,
waar geen genetische pollutie werd vastgesteld in de nakomelingschap van
zwarte populier, zelfs wanneer pollen producerende mannelijke canadapopulieren
in de nabijheid aanwezig waren. In tegenstelling tot de resultaten in het eerste
studiegebied (de gemengde populierenaanplanting) is er wel duidelijk genetische
pollutie door de canadapopulier vastgesteld in de nakomelingschap van de
zwarte populier die in het open landschap gelokaliseerd is. Dit is de eerste keer
dat genetische pollutie in de nakomelingschap van zwarte populier is
aangetoond.
Het tweede studiegebied verschilde van het eerste en van deze uit vorige
studies, in de afwezigheid van mannelijke zwarte populieren. Om de
contrasterende resultaten te kunnen verklaren hebben we de hypothese van
pollencompetitie bij zwarte populier vooropgesteld. Deze hypothese stelt dat, in
een gemengde pollenwolk waar zowel pollen van de canadapopulier als van de
zwarte populier aanwezig zijn, soorteigen pollen meer succes hebben in het
bevruchten van een vrouwelijke zwarte populier dan pollen van de
canadapopulier. Echter, indien geen soorteigen pollen aanwezig zijn, kunnen
pollen van de canadapopulier toch bijdragen tot een succesvolle bestuiving van
een zwarte populier. Deze hypothese testen we in een experimentele studie,
waar gecontroleerde kruisingen worden uitgevoerd met pollenmengsels van
zowel pollen van de zwarte populier als van de canadapopulier. De zaden,
afkomstig van de zwarte populieren die bestoven zijn met de pollenmengsels,
worden geanalyseerd met SSR merkers en een vaderschapsanalyse wordt
uitgevoerd. De resultaten van deze experimentele studie bevestigen de
hypothese van pollencompetitie tussen pollen van de canadapopulier en die van
de zwarte populier bij de bestuiving van de zwarte populier. Dit kan ook
verklaren waarom geen genetische pollutie wordt gevonden in het gemengde
populierenbestand en waarom ook zeer weinig tot geen genetische pollutie wordt gerapporteerd in natuurlijke populaties zwarte populier.
Op basis van deze resultaten worden enkele aanbevelingen die genetische
pollutie bij zwarte populier kunnen beperken en kunnen bijdragen tot het behoud en herstel van de zwarte populier in België, geformuleerd.