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Male reproductive success and pedigree error in red spruce open-pollinated and polycross mating systems

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Abstract:

Open-pollinated and polycross mating systems are widely used in forest genetics and breeding to quickly, simply, and inexpensively generate progenies assumed to be related as half-sibs (coefficient of relationship, r = 0.25) from a random mating population. However, nonrandom mating, such as unequal male reproductive success (RS) or selfing, can increase the genetic correlation among offspring, and thus, genetic variance and heritability are overestimated. Conversely, pedigree errors will cause additive genetic variance and heritability to be underestimated. Unequal male reproductive success and three types of potential pedigree errors (volunteers, mishandled maternal identities, and foreign pollen) were detected in operational open-pollinated and polycross red spruce (Picea rubens Sarg.) progeny tests, through paternity testing using microsatellite (simple sequence repeat) DNA markers. The potential impact of unequal RS and pedigree errors on quantitative genetic parameters is discussed. Paternity and parentage analyses could be used to reconstruct the pedigree of any plantation consisting of sibships, where candidate parents (e.g., members of seed orchard) can be identified. This offers an alternative to traditional progeny testing for estimation of quantitative genetic parameters.

Le plan de croisements polycross et la pollinisation libre sont largement utilisés en génétique et en amélioration des arbres afin de produire de façon simple, rapide et abordable des descendances supposées de demi-frères (coefficient de parenté, r = 0,25) à partir d’une population panmictique. Toutefois, les croisements non aléatoires comme l’hétérogénéité du succès des mâles en reproduction ou l’autogamie peuvent augmenter la corrélation génétique entre les descendants. Dans de telles circonstances, la variance génétique et l’héritabilité peuvent être surestimées. D’autre part, les erreurs de pedigree entraîneront des sous-estimations de la variance génétique additive et de l’héritabilité. À l’aide de l’analyse de paternité effectuée avec des marqueurs d’ADN microsatellites (séquence simple répète), les auteurs ont observé une hétérogénéité du succès des mâles en reproduction et trois types d’erreurs potentielles de pedigree (le recrutement volontaire, les erreurs d’identité maternelle et le pollen exogène) au sein de tests de descendances d’épinette rouge (Picea rubens Sarg.) issues de pollinisation libre et d’un plan de croisements polycross. L’impact potentiel de l’hétérogénéité du succès des mâles en reproduction et des erreurs de pedigree sur l’estimation des paramètres génétiques des caractères quantitatifs est abordé. L’analyse de paternité et des liens de parenté pourrait être utilisée afin de reconstruire le pedigree de n’importe quelle plantation constituée de descendances pour lesquelles les parents supposés (les semenciers d’un verger à graines par exemple) peuvent être identifiés. Cette approche offre une alternative au testage traditionnel de descendances afin d’estimer les paramètres génétiques des caractères quantitatifs.

Document Type: Research Article

Publication date: July 1, 2008

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