Allozyme variation in interior Douglas-fir: association with growth and resistance to western spruce budworm herbivory

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Abstract:

We used starch gel electrophoresis to investigate levels of genetic variation between trees of interior Douglas-fir (Pseudotsuga menziesii (Mirb.) Franco var. glauca) that were phenotypically resistant versus susceptible to defoliation by the western spruce budworm (Choristoneura occidentalis Freeman). We also investigated the association between allozyme variation and tree growth traits. Overall, the phenotypically resistant trees had a lower allelic heterozygosity (p = 0.020) compared with susceptible trees. However, this difference between resistant and susceptible trees primarily occurred at the Buena Vista, Colorado, site rather than the Deckers, Colorado, and Jacob Lake, Arizona, sites. Among 25 loci we examined, the resistant trees also had a higher frequency of the most common alleles (p = 0.057) and a higher proportion of homozygous genotypes, especially at loci FEST-1 (p = 0.004), ACO-1 (p = 0.080), and 6PGD-1 (p = 0.084). The higher allelic heterozygosity in susceptible trees was mainly due to their higher proportion of uncommon and (or) rare alleles. Compared with susceptible trees, resistant trees had higher mean radial growth rates (p = 0.047) and less temporal variability in growth rate over 25 years (p = 0.037). Mean radial growth rate and average tree heterozygosity were not related at any site (p = 0.316). Relationships between temporal variability in growth rate and tree heterozygosity were inconsistent among sites. Our results suggest that phenotypic differences in resistance of interior Douglas-fir to western spruce budworm defoliation are partly caused by genetic differences among trees.

Les auteurs ont utilisé l'électrophorèse sur gel d'amidon afin de comparer l'ampleur de la variabilité génétique entre des phénotypes de sapin de Douglas de l'intérieur (Pseudotsuga menziesii (Mirb.) Franco var. glauca) résistants ou susceptibles à la défoliation par la tordeuse des bourgeons de l'épinette de l'Ouest (Choristoneura occidentalis Freeman). Les auteurs ont également étudié la relation entre la variabilité d'alloenzymes et les caractères de croissance des arbres. Globalement, l'hétérozygotie allélique des arbres résistants était plus faible (p = 0,020) que celle des arbres susceptibles. Cependant, cette différence entre arbres résistants et susceptibles a été principalement observée pour le site de Buena Vista au Colorado plutôt que pour les sites de Deckers au Colorado et Jacob Lake en Arizona. Parmi les 25 loci étudiés, les arbres résistants affichaient également une fréquence plus élevée d'allèles les plus communs (p = 0,057) et une plus grande proportion de génotypes homozygotes, spécialement aux loci FEST-1 (p = 0,004), ACO-1 (p = 0,080) et 6PGD-1 (p = 0,084). L'hétérozygotie allélique plus élevée remarquée chez les arbres susceptibles découlait principalement de leur plus grande proportion d'allèles rares ou peu communs. Comparativement aux arbres susceptibles, les arbres résistants affichaient des taux de croissance radiale plus élevés (p = 0,047) et une variabilité temporelle des taux de croissance moindre (p = 0,037) sur une période de 25 ans. Le taux moyen de croissance radiale et l'hétérozygotie moyenne des arbres ne démontraient pas d'association significative pour aucun site (p = 0,316). Les relations entre la variabilité temporelle du taux de croissance et l'hétérozygotie des arbres n'étaient pas congruentes d'un site à l'autre. Les résultats suggèrent que les différences phénotypiques de résistance du sapin de Douglas de l'intérieur à la tordeuse des bourgeons de l'épinette de l'Ouest sont dues en partie à des différences génétiques entre les arbres.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: October 1, 2001

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