Morphological and physiological traits influencing biomass productivity in short-rotation coppice poplar

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Abstract

Fast-growing hybrid poplar (Populus spp.) have potential as a short-rotation coppice crop grown for biomass energy. This work identifies traits for fast growth studied in an American interspecific pedigree derived from Populus trichocarpa Torr. & A. Gray × Populus deltoides Marsh. grown in the United Kingdom for the first time. The biomass yield after the first coppice rotation was estimated to range from 0.04 to 23.68 oven-dried t·ha−1·year−1. This great range suggests that genotypes from this pedigree may be used to understand the genetic basis of high yield in short-rotation coppice, which would be advantageous for informing breeding programs for biomass crops. Relationships between stem, leaf, cell traits, and biomass yield were investigated. Partial least-squares analysis was used to order the traits by importance. The traits most influential on biomass were maximum stem height throughout the growing season, basal diameter, number of stems, and number of sylleptic branches, which showed high heritability, indicating excellent potential for breeding programs. The leaf traits, leaf area, number of leaves on the leading stem, and plastochron index were also associated with an increase in biomass, leading to a better understanding of this trait.

Les hybrides de peuplier (Populus spp.) à croissance rapide ont les qualités requises pour la production en taillis sur courte révolution de biomasse à des fins énergétiques. Les auteurs de l'étude ont identifié des caractères liés à la croissance rapide chez une descendance américaine interspécifique provenant d'un croisement entre Populus trichocarpa Torr. & A. Gray × Populus deltoides Marsh. Cette descendance a été testée au Royaume-Uni pour la première fois. Le rendement en biomasse après une première révolution en taillis variait de 0,04 à 23,68 tonnes anhydres·ha−1·an−1. Cet écart considérable indique que les génotypes de cette descendance pourraient être utilisés pour mieux comprendre les bases génétiques du rendement supérieur en taillis sur courte révolution; ce qui contribuerait avantageusement aux programmes d'amélioration pour la production de biomasse. Les auteurs ont étudié les relations entre le rendement en biomasse et les caractères relatifs à la tige, aux feuilles et aux cellules. Ils ont eu recours à l'analyse des moindres carrés partiels pour classer les caractères selon leur importance. Les traits qui avaient le plus d'influence sur le rendement en biomasse étaient la hauteur maximale de la tige au cours de la saison de croissance, le diamètre à la base, le nombre de tiges et le nombre de branches sylleptiques. Ce dernier caractère avait la plus forte héritabilité, démontrant ainsi un excellent potentiel pour l'amélioration génétique. Les caractères relatifs aux feuilles, incluant la surface foliaire, le nombre de feuilles sur la tige principale et l'indice plastochrone étaient également reliés à une biomasse supérieure, permettant ainsi de mieux comprendre les facteurs qui affectent cette dernière.

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