The influence of floral bud phenology on the potential mating system of a wind-pollinated Douglas-fir orchard

Donald L. Copes and Richard A. Sniezko

Abstract: Reproductive bud phenology from 1983 through 1989 limited potential outcross efficiency to a maximum of 58 to 87%, in a Douglas-fir (Pseudotsugamenziesii (Mirb.) Franco) clonal orchard near Monmouth, Oregon. Potential outcross efficiency was calculated for 20 clones from dates of male and female bud opening and pollination mechanism information. Cool weather before bud opening of the earliest clones delayed and compressed the breeding period and resulted in a greater percentage of trees having synchronous periods of pollen release and receptive seed strobili. Length of breeding season among years averaged 20 days and ranged from 16 to 27 days. Differences in phenology significantly impacted the breeding system because the overall breeding period of the orchard clones exceeded the 8-day receptive period of individual clones by two or three times and often prohibited or limited potential outcrossing between the earliest and latest clones. Outcrossing was greatest in clones with intermediate phenology and least in the earliest clones. The breeding system appears to be an almost continuous series of overlapping breeding subpopulations. Each year's breeding subpopulations were different from those of other years because of large shifts in rank order of bud opening by 10 to 20% of the clones and because of great differences in the length of breeding season. Average temperature during March was linearly associated with time of floral bud opening. Geneticists may be able to use average temperature of the 4-week periods prior to opening of the earliest floral buds as a tool to identify seed crops formed during years with compressed breeding seasons. Such seed crops have potential of being more diverse than do seed crops produced during years with extended breeding seasons. Use of procedures in this report will allow tree-improvement workers to calculate the maximum outcross efficiency of each seed crop produced by their orchards.

Résumé : La phénologie des bourgeons reproductifs a limité, de 1983 à 1989, l'efficacité potentielle de l'inter-fécondation à un maximum de 58 à 87% dans un verger à graines de sapin de Douglas (Pseudotsugamenziesii (Mirb.) Franco) près de Monmouth, Orégon. L'efficacité potentielle de l'inter-fécondation a été calculée pour 20 clones à partir des dates d'ouverture des bourgeons mâles et femelles et d'informations au sujet des mécanismes de pollinisation. Une température froide précédant l'ouverture des bourgeons des clones hâtifs reportait et comprimait la période d'accouplement, et résultait en un plus grand pourcentage d'arbres démontrant des périodes synchrones de libération du pollen et de réceptivité des chatons femelles. La longueur moyenne de la saison d'accouplement au fil des ans était de 20 jours, la longueur annuelle variant de 16 à 27 jours. Les différences au niveau de la phénologie avaient un impact significatif sur le système d'accouplement puisque la période entière d'accouplement des clones du verger était de deux à trois fois plus grande que la période de réceptivité des clones individuels qui était de 8 jours, empêchant ou limitant souvent l'inter-fécondation entre les clones les plus hâtifs et les plus tardifs. L'inter-fécondation était la plus grande pour les clones avec une phénologie intermédiaire, et la plus faible pour les clones les plus hâtifs. Le système d'accouplement apparaît être tel une série presque continue de sous-populations d'accouplement se juxtaposant. À chaque année, les sous-populations d'accouplement étaient différentes à cause de changements de rang considérables dans l'ordre d'ouverture des bourgeons de 10 à 20% des clones, et à cause de différences importantes dans la longueur de la saison d'accouplement. La température moyenne du mois de mars était linéairement associée au temps d'ouverture des bourgeons floraux. Les généticiens pourraient utiliser la température de la période de 4 semaines précédant l'ouverture des bourgeons floraux des plus hâtifs comme un outil permettant d'identifier les récoltes de semences produites lors d'années où la saison d'accouplement est comprimée. Ces récoltes de semences ont le potentiel d'être plus diversifiées que les récoltes produites lors d'années où la saison d'accouplement est allongée. L'utilisation des procédures décrites dans cet article permettra au personnel impliqué en amélioration des arbres de calculer l'efficacité maximale d'inter-fécondation pour chaque récolte de semences produites par leurs vergers.

[Traduit par la rédaction]