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Role of selection versus historical isolation in racial differentiation of ponderosa pine in southern Oregon: an investigation of alternative hypotheses

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Abstract:

Continuous populations identified as Pacific and North Plateau races of ponderosa pine (Pinus ponderosa P. Laws. ex C. Laws.) are parapatric along the crest of the Cascade Range in southern Oregon. A 3-year common-garden study of bud phenology and seedling vigor was performed to estimate the nature and magnitude of differentiation between races, to characterize the transition zone between them, and to relate responses between and within races to topography and climate. Principal component (PC) analyses identified two significant character complexes, PC-1 (phenological traits) and PC-2 (size traits), that explained 73% of the geographic race-related variation. The races were differentiated in two regards. First, PC-1 scores, which were highly correlated with frost-free season and summer-winter temperature differential, displayed a sharp discontinuity in the transition zone. Second, PC-2 scores were significantly correlated with physiographic and climatic variables in the North Plateau but not in the Pacific race, even though these variables had greater ranges in the latter. The data supported a narrow, adaptive transition between races for a complex of traits probably related to cold hardiness, and provided evidence that plant vigor traits were more closely adapted to environments in the North Plateau than in the Pacific region, possibly as a consequence of past climatic-stress selection in the former and competitive-stress selection in the latter.

Les races du Pacifique et du Plateau du Nord qu'on distingue parmi les populations continues de pin ponderosa (Pinus ponderosa P. Laws. ex C. Laws.) sont parapatriques le long de la crête de la chaîne des Cascades dans le Sud de l'Oregon. À l'aide d'une étude en plantation comparative menée pendant 3 ans, les auteurs ont étudié la phénologie du bourgeon et la vigueur des semis afin d'évaluer la nature et l'ampleur de la différenciation des races, de caractériser la zone de transition entre ces dernières, et d'établir le lien entre d'une part le climat et la topographie et d'autre part les différences de réponse au sein des races et entre ces dernières. L'analyse en composantes principales (CP) a permis d'identifier deux groupes de caractères significatifs, CP-1 (les caractères phénologiques) et CP-2 (les caractères de dimension), qui expliquent 73% de la variation géographique liée aux races. Les races sont différenciées de deux manières. D'une part, les valeurs obtenues sur CP-1, qui sont fortement corrélées avec la longueur de la période sans gel et la différence de température entre l'été et l'hiver, montrent une forte discontinuité dans la zone de transition. En second lieu, les valeurs obtenues sur CP-2 sont corrélées significativement avec les variables physiographiques et climatiques chez la race du Plateau du Nord, ce qui n'est pas le cas pour la race du Pacifique et ce, même si ces variables montrent de plus grands écarts chez cette dernière. Les données supportent le concept d'une zone de transition étroite liée à l'adaptation entre ces deux races et ce, pour un ensemble de caractères associés probablement à l'endurcissement au froid. Les données supportent également l'idée voulant que les caractères liés à la vigueur de la plante soient adaptés de façon plus étroite à l'environnement dans la région du Plateau du Nord que dans la région du Pacifique, vraisemblablement en raison d'une sélection passée liée au stress climatique dans la région du Plateau du Nord, comparativement à une sélection liée au stress de compétition dans la région du Pacifique.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: July 1, 2001

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