Skogsträdsförädling och genetisk mångfald i skogen

Vad avses med genetisk mångfald i skogen?

Skogsträdens biologiska mångfald tar sig uttryck i trädens utseende, tillväxt och andra egenskaper. Variationen är dels genetiskt betingad, dels en följd av miljöfaktorer. Den genetiska variationen orsakas av skillnader i trädens dna-molekyler, som uppkommer genom mutationer. En del av mutationerna påverkar trädens egenskaper, medan andra är neutrala och inte påverkar träden över huvud taget.

Dna:t hos alla individer av ett trädslag är till 99 procent identiskt, och det är förändringar i den sista procenten som åstadkommer hela den iakttagbara genetiska variationen mellan träden. I naturen kan till exempel två tallar som står nära varandra ändå skilja sig från varandra på miljoner olika ställen av sitt dna. Den här variationen är huvudelementet och förutsättningen för både skogsträdsförädling och naturligt urval.

Hos gran varierar tidpunkten för knoppningen på våren till och med mellan träden i samma bestånd. Foto: Erkki Oksanen/Naturresursinstitutet.

Största delen av skogsträden förökar sig generativt. Generativ förökning skapar kombination av arvsanlag och egenskaper som är genetiskt unik. Det innebär att med undantag för arter som förökar sig vegetativt, som aspen som förökar sig genom rotskott, har varje träd i ett bestånd en unik genuppsättning. Likaså är varje fröplanta som dragits upp enligt de finländska skogsträdsförädlingsmetoderna genetiskt unik.

Genflödet bevarar mångfalden bland skogsträden och jämnar samtidigt ut skillnader mellan bestånd. Pollen som bär på arvsanlag sprids till de omgivande bestånden och även över stora avstånd med vinden. Därför är största delen av dna:t hos träden av ett specifikt trädslag mycket homogent över hela Europa. Med andra ord finns största delen av den genetiska variationen redan i varje bestånd. Däremot kan det på olika håll inom utbredningsområdet finnas stora skillnader i de egenskaper som är viktiga för anpassningen till växtplatsen.

Betydelse av skogarnas genetiska mångfald

De individer som har de bästa arvslagen för sin ståndort har större sannolikhet för att överleva, vara friska och få avkomma. Under generationerna anpassar det naturliga urvalet skogarna efter förändringarna i förhållandena. Naturligt urval kan endast ha någon inverkan om populationen redan har lämpliga genetiska drag för anpassning till den nya miljön. I den nationella genresursstrategin har man bedömt behovet av genetisk variation på lång sikt och fastställt särskilda skyddsåtgärder för att bevara variationen.

Genetisk variation behövs också i odlade skogar, eftersom förändringar i klimatet och nya sjukdomar och skadegörare kan orsaka omfattande skogsdöd om odlingsmaterialet är genetiskt alltför homogent.

Inavel och inavelsdepression

Inavel, det vill säga att individer som är nära släktingar förökar sig med varandra, kan också förekomma hos skogsträd. Dessutom är många trädslag självpollinerande, det vill säga att trädet självt pollinerar honblommorna. Hos huvudträdslagen i vårt land, det vill säga björk, gran och tall, leder inavel till gradvis försämring av avkomman, beroende på graden av inavel. Största delen av avkomman efter inavel dör redan som embryon eller som mycket unga. Hos till exempel tallen dör 85 procent av de självpollinerade embryona under fröutvecklingen. De frön som gror ger plantor som växer långsammare och har högre mortalitet än de plantor vars föräldrar inte är besläktade med varandra. Detta kallas inavelsdepression.

Inavelsdepression orsakas av sådana genetiska försämringar som inte ensamma har en negativ inverkan, det vill säga om egenskapen nedärvs endast från ena föräldern och den andra föräldern ger i gengäld en frisk gen. Den skadliga genvarianten förekommer då i heterozygot form. Om en individ däremot ärver genvarianten med den negativa egenskapen från bägge föräldrarna, det vill säga i homozygot form, leder det till problem med tillväxten och utvecklingen. Ju närmare besläktade föräldrarna är – i extrema fall vid självbefruktning – desto större är sannolikheten att avkomman ärver samma skadliga genvarianter i flera genomiska positioner från bägge föräldrarna Inavel höjer med andra ord graden av homozygoti i avkommans arvsmassa och ökar sannolikheten för förekomsten av skadliga genvarianter.

Eftersom inavel och självpollinering är skadliga har träden utvecklat olika mekanismer för att undvika dem. Hos en del träd sitter hon- och hanblommorna i olika delar av kronan eller hon- och hanblommorna på ett träd blommar inte helt samtidigt. Vindpollinering är också ett effekt sätt att minska risken för inavel, eftersom pollen kan transporteras över långa avstånd med vinden. På fröplantager förhindrar man inavel och självpollinering genom att anlägga plantagerna med plusträd som inte är besläktade sinsemellan och plantera ympar från samma plusträd på olika platser på plantagen.

Genetisk mångfald i förädlat skogsodlingsmaterial

Förädlingsprogrammet för skogsträd bygger på ett stort antal plusträd som valts ut på olika håll i Finland genom att de har god tillväxt och goda yttre kvalitetsegenskaper. Plusträdens stora antal och olika provenienser garanterar att den genetiska mångfalden hos skogsträden i Finland är rätt så väl representerad i förädlingsprogrammet.

Mer om urval

Vid skogsträdsförädling korsas plusträd med varandra och de bästa individerna i avkomman väljs ut till korsningsföräldrar för följande förädlingsomgång. Urvalet av avkomman görs dels utifrån de egenskaper som är föremål för förädlingen, dels med tanke på att bevara den genetiska mångfalden. En förädlingspopulation kan till exempel delas upp i linjer för vidare förädling. Då kan man gå vidare med effektiv förädling och samtidigt säkerställa att den genetiska variationen bevaras i hela populationen. Numera kan man också använda sig av genomikbaserade metoder för att säkerställa den genetiska mångfalden, genom att fastställa den genetiska variansen med hjälp av att avläsa genotypen i dna:t.

Mer om korsning

Förädlat skogsodlingsmaterial produceras på fröplantager eller genom vegetativ förökning. På varje fröplantage finns ympar av plusträd från flera olika orter. Pollen blåser också in i fröodlingarna, med undantag för fröplantager som finns i växthus (t.ex. för björk). Vid generativ förökning uppkommer varje gång nya kombinationer av arvsanlagen och varje frö som bildas är unik.

Mer om fröplantager

Vid vegetativ förökning beror nivån av genetisk mångfald på antalet genetiskt unika individer som används vid förökningen. Vegetativt förökat material har hittills använts i relativt liten omfattning i skogarna, främst vid beståndsanläggning av hybridasp och masurbjörk. Avsikten är att tillämpa vegetativ förökning även på barrträd.

Mer om vegetativ förökning

Bestämmelser om produktionen av klonmaterial finns i lagen om handel med skogsodlingsmaterial och i EU-direktivet om saluföring av skogsodlingsmaterial. Utvecklingen av tekniker för vegetativ förökning av barrträd, i synnerhet av gran, och plantering av större vegetativt förökade bestånd kan innebära att det behövs noggrannare bevakning av genetisk modifiering i skogsbestånd. Man har visserligen redan modellerat det säkra minimiantalet av kloner i ett bestånd.

Skogsodling med förädlat odlingsmaterial innebär i praktiken sådd med plantagefrö eller plantering av plantor som dragits upp av plantagefrö på en plantskola. Plantering kan också göras med vegetativt förökade plantor, även om deras andel i skogsodlingen är liten.

Den genetiska mångfalden på varje sådd- eller planteringsyta påverkas med andra ord av det valda frö- eller plantmaterialet och dessutom av naturligt uppkomna plantor som sprids från det omgivande beståndet och som kan utgöra ett betydande inslag. Den lokala genetiska mångfalden höjs också av att närliggande ytor kan ha föryngrats med material från olika fröplantager. För såväl plantagefrö som för vegetativt odlingsmaterial har fastställts specifika användningsområden för vilka materialet anses ha lämpliga egenskaper.

Bestämning av användningsområden för frökällor

Naturlig föryngring och genetisk mångfald

Tallskogar och björkbestånd kan föryngras naturligt genom att lämna en fröträdsställning, det vill säga man lämnar kvar några förväxande träd av god kvalitet (fröträd) som får fröa av sig på figuren. Vid fröträdsställning med tall lämnar man kvar 50–100 tallar per hektar, vid fröträdsställning med björk 10–12 björkar per hektar. Vid hyggesfritt kontinuitetsskogsbruk i grandominerade bestånd utförs avverkningarna som plockhuggning, luckhuggning eller överståndarhuggning och förväntningen är att beståndet föryngras naturligt när de stora träden fröar av sig och ger upphov till nya plantor.

Det finns relativt mycket information om föryngring under fröträd i bestånd av tall och andra ljusträd, också i skogar i de nordiska länderna. Fröträdsställning anses påminna väldigt mycket om naturlig föryngring efter en skogsbrand, då de största träden på eller vid brandytan fröar av sig och ger upphov till nytt plantuppslag. I de flesta studier har man inte sett några större skillnader i den genetiska variationen mellan fröträdsställning och helt naturligt föryngrade bestånd.

Det saknas forskningsdata från de nordiska länderna om genetiken i trakthuggna bestånd eller om avverkningarnas inverkan på den genetiska variationen, och även från andra regioner finns det endast ett fåtal studier. Hos vissa trädslag har man observerat att gammaldags dimensionsblädning (bondblädning) ökar förekomsten av sällsynta och eventuellt skadliga genvarianter och av homozygoti i det kvarlämnade beståndet. Dimensionsblädning hör dock inte till det moderna kontinuitetsskogsbrukets metoder.

Skogsbruksskogarna kommer förhoppningsvis att anpassa sig till klimatförändringarna utan att det uppstår betydande ekonomiska förluster. Genom användning av förädlat material kan man ta hänsyn till klimatförändringarnas effekter på växtsäsongen då man anger användningsområdena för förpartier. Genom skogsträdsförädling kan man också göra träden mer resilienta mot abiotiska och biotiska skadegörare. Proportionerna mellan olika genvarianter förändras efter förhållandena också i naturligt föryngrade bestånd, genom naturligt urval. Förändringen sker dock mycket långsammare än om man använder exempelvis förädlat plantmaterial.