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Population variation in growth and 15-year-old shoot elongation along geographic and climatic gradients in black spruce in Alberta

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Abstract:

Twenty black spruce (Picea mariana (Mill.) BSP) populations from Alberta were tested at one trial to study the variation of shoot elongation at ages of 15 years, height growth at 10 and 15 years, and breast-height diameter (DBH) at 14 years. Significant difference among populations was found for all of the growth traits and some of the shoot elongation traits investigated. Population means for shoot elongation and cumulative growth traits of significant difference were further regressed against the geographic coordinates and climates of seed origins to study patterns of genetic variation in relation to geography and climate. Both linear and quadratic regressions were investigated, but the one with better fit (lower P and standard error) was chosen and further analyzed. Geographic and climatic gradients explained 20%–62.9% of the population variation in regressions that were statistically significant. Shoot elongation and cumulative growth traits were closely related to frost-free periods, but diverged in their relationships to geographic and all other climatic variables considered. While shoot elongation was associated exclusively with latitude, longitude, day length, and negative temperature variables, growth traits were associated with elevation and positive temperature and moisture variables. Climate factors were more effective than geographic coordinates in describing differentiation in shoot elongation and growth traits. The most effective factors in predicting growth traits were mean annual precipitation and summer moisture index of the seed origin.

Les auteurs ont analysé un dispositif de 20 populations d'épinette noire (Picea mariana (Mill.) BSP) d'Alberta établi sur un site unique afin d'étudier la variabilité de l'élongation de la pousse à 15 ans, de la croissance en hauteur à 10 et 15 ans et du diamètre à hauteur de poitrine (DHP) à 14 ans. Des différences significatives ont été observées parmi les populations pour tous les caractères de croissance et certains des caractères d'élongation de la pousse qui ont été étudiés. Afin d'élucider les patrons de variation génétique associés à la géographie et au climat, les moyennes des populations pour les caractères d'élongation de la pousse et de croissance cumulée démontrant des différences significatives ont été soumises à l'analyse de régression en fonction des coordonnées géographiques et des données climatiques des lieux d'origine des graines. Les auteurs ont testé des modèles linéaires et quadratiques, mais le modèle produisant le meilleur ajustement (plus faibles P et erreur standard) a été retenu et analysé plus en détail. Pour les régressions statistiquement significatives, les gradients géographiques et climatiques ont expliqué de 20 à 62,9 % de la variation observée parmi les populations. L'élongation de la pousse et les caractères de croissance cumulée étaient étroitement associés aux périodes sans gel. Cependant, ces caractères affichaient des relations divergentes avec les variables géographiques et les autres variables climatiques étudiées. Alors que l'élongation de la pousse était associée exclusivement à la latitude, la longitude, la photopériode et aux variables de température négative, les caractères de croissance étaient associés à l'altitude et aux variables de température positive et d'humidité. Les facteurs climatiques étaient meilleurs que les coordonnées géographiques pour décrire la différenciation des populations relativement aux caractères de croissance et d'élongation de la pousse. Les meilleurs facteurs pour prédire les caractères de croissance étaient la précipitation annuelle moyenne et l'indice d'humidité estivale du lieu d'origine des graines.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: August 1, 2004

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