Poměr enantiomerů alpha-pinenu, jako možný znak pro identifikaci jedinců smrku ztepilého (Picea abies) s větší odolností proti útoku lýkožrouta smrkového (Ips typographus)

Bc. Libor Mikolášek

Master's thesis

Enantiomeric ratio of alpha-pinene as protentional marker of Norway spruce (Picea abies) resistance against European spruce bark beetle attack (Ips typographus)

Abstract:

Předkládaná diplomová práce pojednává o vlivu poměru enantiomerů α-pinenu na odolnost smrku ztepilého (Picea abies (L.) Karst.) proti útoku lýkožrouta smrkového (Ips typographus (L.)). Stěžejní myšlenkou této práce je stereospecifita detoxikace terpenů lýkožroutem. Za přítomnosti (-)-α-pinenu v lýce lýkožrout během útoku na strom produkuje cis-verbenol, který slouží jako jedna z hlavních složek agregačního feromonu. Při vstupu (+)-α-pinenu do stejné reakce je produktem trans-verbenol, který agregační funkci postrádá. Stromy s nižším poměrem (-)-α-pinenu oproti druhému enantiomeru mají tak větší šanci odolat útoku lýkožrouta. Poměr enantiomerů α-pinenu byl stanoven pro smrky na lokalitě „Cukrák“. Smrky jsou zde pěstovány na provenienční ploše v klonových řadách, které reprezentují tři základní ekotypy smrku. Byly analyzovány vzorky z extraktů lýka, odebraného na jaře 2019, v létě 2019 a v létě 2021. Poměr enantiomerů byl následně stanoven pomocí plynové chromatografie. Sledovaný znak se lišil napříč genotypy. Mezi ekotypy nebyla pozorována odlišnost. Znak se nelišil mezi jednotlivými odběry pro různé sezóny. U genotypů s příznivou hodnotou poměru enantiomerů je vhodné zvážit jejich zařazení do šlechtitelských programů, jelikož se jedná o dědičný znak.

Abstract:

The presented thesis discusses influence of an α-pinene enantiomeric ratio on resistence of Norway spruce (Picea abies (L.) Karst.) against attack of the European spruce bark beetle (Ips typographus (L.)). Key idea of this thesis is the stereospecifity of detoxification of terpenes by the bark beetle. In the presence of (-)-α-pinene in phloem the bark beetle attacking the tree produces a cis-verbenol, which serves as one of the basic component of the agregation pheromone. Upon entry of the (+)-α-pinene into the same reaction the product is a trans-verbenol, which lacks the attractive function. Trees with lower ratio of the (-)-α-pinene, compared to the other enantiomer have higher chances of withstanding the bark beetle's attack. The α-pinene enantiomeric ratio was determinated for spruce in the location „Cukrák“. Spruce here is cultivated on the provenience growth in clone rows, which represent three basic spruce ecotypes. The phloem extract was analysed, the sampling took place in spring 2019, summer 2019 and summer 2021. The enantiomeric ratio was determined by the gas chromatography. The observed trait varied between genotypes. There was no observed difference between ecotypes. The trait did not differ in between samplings during different seasons. For genotypes with a favourable enantiomeric ratio, it is adviseble to consider their inclusion in breeding programmes as this trait is heritable.

Keywords

Smrk ztepilý, (-)-α-pinen, Ips typographus, Lýkožrout smrkový, dědičný znak

Keywords

Norway spruce, (-)-α-pinene, Ips typographus, European spruce bark beetle, heritable trait

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 7. 4. 2023

Thesis defence

• Date of defence: 23. 5. 2023
• Supervisor: Ing. Anna Jirošová, Ph.D.
• Reader: Radka Nagy, externi

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Forestry and Wood Sciences

Master programme / field:
Forestry Engineering / Forest Engineering