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Inter- and intra-population variation in seedling performance of Rio Grande cottonwood under low and high salinity

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Abstract:

The Rio Grande watershed ecosystem has been increasingly threatened since the construction of dams and severe channelization in the past century. Rio Grande cottonwood (Populus deltoides var. wislizenii (S. Wats.) Eckenw.) has been suffering stress and high mortality rates with decreased water availability and increased salinity levels. Genetic variation in salt tolerance has been documented in adult cottonwoods, and we hypothesized that these traits might be heritable. This potential heritable genetic variation in seedling offspring might be advantageous in reforestation efforts along the Rio Grande. We screened four New Mexican Rio Grande populations for seedling genotypes that might be salt tolerant and correlated seedling performance under both high- and low-salt treatments with the physiological performance of their open-pollinated family. For all populations, we found significant stunting effects of high salinity on mean leaf size, plant height, total plant mass, root mass, and shoot mass, with no effects on chlorophyll content (as measured by a Minolta SPAD-502 meter) or root/shoot ratio. Although there were no significant differences between the four populations, there were highly significant differences between open-pollinated families within each site. In addition, at one site (San Antonio), genetically based open-pollinated family physiology, as measured in a common garden, was significantly correlated with seedling performance, especially under low-salt conditions. This indicates these traits are heritable, and adult salt tolerance may convey an advantage in offspring establishment under high-salt conditions.

L'écosystème du bassin versant du Rio Grande est de plus en plus menacé par la construction de barrages et la canalisation intense survenues au cours du siècle dernier. Le peuplier deltoïde du Rio Grande (Populus deltoides var. wislizenii (S. Wats.) Eckenw.) montre des signes de stress et connaît un taux élevé de mortalité dû à la diminution de la disponibilité en eau et à l'augmentation du degré de salinité. La variabilité génétique de la tolérance au sel a été étudiée chez les peupliers adultes et nous avons fait l'hypothèse que ces traits pourraient être héréditaires. Cette variabilité génétique pourrait présenter un avantage pour le reboisement avec des semis le long du Rio Grande si elle est transmissible. Nous avons criblé quatre populations du Rio Grande au Nouveau-Mexique pour trouver des semis avec des génotypes potentiellement tolérants au sel et nous avons corrélé la performance des semis soumis à des traitements de faible et forte salinité avec la performance physiologique de leur famille issue de pollinisation libre. Nous avons observé un rabougrissement significatif chez toutes les populations dû à une salinité élevée qui affectait la dimension moyenne des feuilles, la hauteur des plants, la masse totale des plants, la masse des racines et la masse des pousses sans qu'il y ait d'effets sur le contenu en chlorophylle (mesuré avec l'appareil Minolta SPAD-502) ou sur le rapport racine:tige. Alors qu'il n'y avait pas de différence significative entre les quatre populations, il y avait des différences très significatives entre les familles issues de pollinisation libre à chaque endroit. De plus, à un endroit (San Antonio), la physiologie génétiquement déterminée des familles issues de pollinisation libre, telle qu'elle fut mesurée dans un test de provenance, était significativement corrélée avec la performance des semis, particulièrement dans des conditions de faible salinité. Ces résultats indiquent que ces traits sont héréditaires et que la tolérance au sel des arbres adultes peut représenter un avantage pour l'établissement de leurs descendants dans des conditions de salinité élevée.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: July 1, 2004

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nrc/cjfr/2004/00000034/00000007/art00010
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