Achieving higher heritabilities through improved design and analysis of clonal trials


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Abstract

Clonal testing was studied under different environmental patterns and experimental designs through simulation with the criteria of maximizing broad-sense heritability estimates and genetic gain from clonal selection. Several experimental designs were studied together with three patterns of environmental variability. In addition, empirical 95% confidence intervals for heritability estimates were compared with Dickerson's approximate method. Other elements studied included (i) conditions under which different environmental patterns yield high or low heritabilities and (ii) effects of varying the number of ramets per clone. Row-column designs produced the highest mean individual broad- sense heritability, but these designs were only slightly more efficient than incomplete block designs with small block sizes. For all experimental designs, Dickerson's approximate method for estimating the variance of heritability estimates produced reasonable 95% confidence intervals but overestimated the upper confidence limit of complex designs. Larger heritabilities were found with higher tree-to-tree spatial correlations and lower amounts of microsite residual variance, and varying gradients had negligible influence. The effect of implementing Latinization was significant on increasing heritability, but small in practical terms, and was more important for patchy surfaces. Experiments with more ramets per clone yielded higher clonal mean heritabilities, and using between four and six ramets per clone per site is recommended.RésuméLes auteurs ont étudié les essais clonaux dans différentes situations environnementales et avec différents plans expérimentaux à l'aide de simulations en cherchant à maximiser les estimations d'héritabilité au sens large ainsi que le gain génétique découlant de la sélection clonale. Plusieurs plans expérimentaux ont été étudiés conjointement avec trois situations environnementales. De plus, les auteurs ont comparé les intervalles de confiance empiriques à 95% des estimations d'héritabilité avec les résultats de la méthode d'approximation de Dickerson. D'autres éléments ont été étudiés, à savoir (i) les conditions dans lesquelles les différentes situations environnementales entraînent de faibles ou de fortes estimations d'héritabilité et (ii) les effets associés à un nombre plus ou moins élevé de ramets par clone. Les plans en rangées et colonnes ont engendré les plus fortes valeurs d'héritabilité individuelle au sens large, mais ces plans expérimentaux étaient seulement un peu plus efficaces que les plans en blocs incomplets avec des blocs de petite taille. Pour tous les plans expérimentaux testés, la méthode d'approximation de Dickerson, qui permet d'estimer la variance des estimations d'héritabilité, a produit des intervalles de confiance à 95% raisonnables, mais a surestimé la limite de confiance supérieure des plans expérimentaux complexes. De plus fortes héritabilités ont été observées lorsque les corrélations spatiales d'arbre à arbre étaient élevées et lorsque la variance résiduelle due aux microsites était plus faible. Les divers gradients testés avaient un impact négligeable sur les estimations d'héritabilité. La mise en place d'une disposition en carré latin avait un effet significatif sur l'augmentation de l'héritabilité. Cependant, en termes pratiques, cet effet était faible et il était plus important dans le cas des surfaces hétérogènes. Les expériences avec un plus grand nombre de ramets par clone ont produit des héritabilités clonales moyennes plus élevées. Les auteurs recommandent d'utiliser entre quatre et six ramets par clone et par site.[Traduit par la Rédaction]

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