Genetics of cold hardiness in a cloned full-sib family of coastal Douglas-fir

T. S. Anekonda, W. T. Adams, S. N. Aitken, D. B. Neale, K. D. Jermstad, and N. C. Wheeler

Abstract: Variation in cold-hardiness traits, and their extent of genetic control and interrelationships, were investigated among individuals (clones) within a single large full-sib family of coastal Douglas-fir (Pseudotsuga menziesii var. menziesii (Mirb.) Franco) from Oregon. Cold injury to needle, stem, and bud tissues was evaluated in fall 1996 and spring 1997 following artificial freeze testing of detached shoots collected from 4-year-old ramets (rooted cuttings). Variation among clones in cold-injury scores was significant (p < 0.01) for all shoot tissues in both fall and spring and averaged about three times the magnitude previously observed among open-pollinated families of this species. Thus, improving cold hardiness by within-family selection appears to hold much promise. Striking similarities in relative magnitudes of heritability estimates and genetic correlations in the full-sib family, compared with breeding populations, support the following hypotheses about the quantitative genetics of cold hardiness in this species: (i) heritability of cold hardiness (both broad-and-narrow-sense) is stronger in the spring than in the fall; (ii) cold hardiness of different shoot tissues in the same season is controlled by many of the same genes; and (iii) genetic control of fall cold hardiness is largely independent of cold hardiness in the spring.

Résumé : La variation entre individus pour les caractères associés à la tolérance au froid, ainsi que le degré de contrôle génétique et d'inter-relations, ont été étudiés sur des clones appartenant à une seule grande fratrie de douglas (Pseudotsuga menziesii var. menziesii (Mirb.) Franco) côtier originaire de l'Oregon. Les dommages au froid observés sur les aiguilles, sur la tige et sur les tissus des bourgeons ont été évalués à l'automne de 1996 et au printemps de 1997 à la suite d'un test de gel artificiel sur des pousses excisées recueillies sur des ramets âgés de 4 ans (boutures enracinées). La variation observée dans les dommages au froid parmi les clones était significative (p < 0,01) pour tous les tissus des pousses à l'automne et au printemps et était en moyenne trois fois plus élevée que celle observée parmi les familles de cette espèce issues de la pollinisation libre. Ainsi, l'amélioration de la tolérance au froid par une sélection à l'intérieur d'une famille apparaît prometteuse. Les fortes similitudes observées dans le niveau relatif des estimés d'héritabilité et de corrélations génétiques entre la fratrie et les populations qui interagissent supportent les hypothèses suivantes quant à la génétique quantitative de la tolérance au froid de cette espèce : (i) l'héritabilité de la tolérance au froid (au sens large et au sens strict) est plus forte au printemps qu'en automne; (ii) la tolérance au froid de différents tissus des pousses est contrôlée, pour une même saison, par plusieurs des mêmes gènes; et (iii) le contrôle génétique de la tolérance au froid à l'automne est largement indépendant du même contrôle au printemps.

[Traduit par la Rédaction]