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Multivariate patterns of adaptive genetic variation and seed source transfer in Picea mariana

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Abstract:

A short-term retrospective test trial was carried out using 90 open-pollinated families representing 30 provenances of black spruce (Picea mariana (Mill.) BSP) from Quebec. Seedlings were transplanted on three sites along a latitudinal gradient, and eleven growth and phenological traits were measured during the second and the third growing seasons. Analyses of variance indicated for most of the traits significant differences among provenances and families-within-provenances. Principal component analysis was used to summarize the variation observed among provenances into two principal components, which accounted for 79% of the total variation for all traits. Regression models developed to relate each trait and the principal component scores to geoclimatic variables explained between 55% and 86% of the variation observed among provenances. Variation in growth traits and phenological traits appeared to be related to geoclimatic factors. The models were validated using data from a range-wide provenance test, and relative risks associated with seed source transfer were estimated. The R2 values between the transfer risk and the provenance heights ranged from 0.02 to 0.58, whereas they were slightly lower for diameters. On average, the relative risks varied from 36% to 67%. Individual provenance values ranged from 4% to 94%. A geographic information system tool was designed to assist the forest managers in making seed transfer decisions.

Les auteurs ont réalisé une étude de test rétrospectif à court terme à l'aide de 90 descendances issues de pollinisation libre représentant 30 provenances d'épinette noire (Picea mariana (Mill.) BSP) du Québec. Les semis ont été transplantés sur trois sites suivant un gradient de latitude, et 11 caractères de croissance et de phénologie ont été mesurés durant la deuxième et trosième saisons de croissance. Les analyses de variance ont révélé des différences significatives parmi les provenances et parmi les familles au sein des provenances pour la plupart des caractères. L'analyse en composantes principales a été utilisée afin de résumer la variation observée parmi les provenances en deux composantes principales, qui expliquaient 79 % de la variation totale pour l'ensemble des caractères. Des modèles de régression permettant de relier les variables géoclimatiques à chaque caractère et composantes principales ont permis d'expliquer entre 55 et 86 % de la variation observée parmi les provenances. La variation observée chez les caractères de croissance et de phénologie apparaît donc reliée aux facteurs géoclimatiques. Les modèles ont été validés à l'aide de données découlant d'un test de provenances couvrant l'aire de répartition naturelle de l'espèce et les risques relatifs associés au transfert de semences ont été estimés. Les valeurs R2 entre le risque de transfert et les hauteurs des provenances variaient de 0,02 à 0,58, alors qu'elles étaient légèrement inférieures pour les diamètres. En moyenne, les risques relatifs variaient de 36 à 67 %, Les valeurs individuelles de provenance variaient de 4 à 94 %. Un outil d'aide à la décision pour les transferts de semences a été développé à l'aide d'un système d'information à références spatiales pour faciliter la tâche de l'aménagiste forestier.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: March 1, 2004

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