Clonal-row versus random seed orchard designs: interior spruce mating system evaluation

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Abstract

Mating system pattern (selfing or outcrossing and correlated matings levels) comparisons between two interior spruce seed orchard designs (clonal-row and random) managed under intensive crown and pollen management were conducted. Crown manipulation consisted of tree topping and branch pruning, while pollen management involved multiple supplemental mass-pollination applications during peak seed-cone reproductive receptivity and pollen agitation using helicopters. Significant differences between orchards' multilocus outcrossing rate estimates were observed, and both estimates significantly departed from complete outcrossing (t = 1.0). Clonal arrangements in the clonal-row design permitted higher chances for selfing (t = 0.948) in comparison with those of the random design (t = 0.989). Intensive pollen management, while effective, still produced a minor component of selfing. Both orchard designs produced similar individual tree's outcrossing rate trends with the majority showing high outcrossing, while few individuals showed high selfing propensity. Estimates of correlated mating varied substantially between the two seed orchard designs with 9.3% and 4.3% for the clonal-row and random seed orchards, respectively. While small but significant differences in the genetic quality of the seed crops were observed between the two orchard designs, the establishment of clonal-row seed orchards should be given serious considerations specifically under committed pollen and crown management. The ease of crop and orchard management in the clonal-row design outweighs the observed differences in the seed crop genetic quality. A slight modification to the clonal-row design is proposed and is expected to reduce the observed minor genetic quality differences between the two orchard designs.

Les auteurs ont comparé les patrons de croisement (autogamie/allogamie et les degrés de croisements apparentés) entre deux dispositifs de verger à graines (aléatoire et en rangées constituées de clones) d'épinette de l'intérieur caractérisés par une gestion intensive de la cime des semenciers et de leur production de pollen. La gestion intensive des cimes consistait à couper la tête des semenciers et à élaguer les branches alors que la gestion de la production de pollen consistait à effectuer des pollinisations supplémentaires de masse pendant la période de réceptivité maximale des fleurs femelles et à brasser le pollen à l'aide d'un hélicoptère. Des différences significatives entre les types de verger ont été observées dans le cas des taux d'allogamie estimés sur une base de loci multiples et les deux estimations étaient significativement différentes de l'allogamie complète (t = 1,0). Le dispositif en rangées constituées de clones a augmenté la probabilité d'autogamie (t = 0,948) comparativement au dispositif aléatoire (t = 0,989). La gestion intensive de la production de pollen, bien qu'efficace, demeurait tout de même une composante mineure de l'autogamie. Les taux d'allogamie d'arbres individuels suivaient des tendances similaires dans les deux dispositifs de verger:une majorité d'arbres ayant un fort taux d'allogamie avec quelques individus ayant une propension élevée à l'autogamie. Les estimations du degré de croisements apparentés variaient beaucoup d'un dispositif de verger à l'autre avec des valeurs de respectivement 9,3% et 4,3% pour le verger en rangées constituées de clones et le verger en plan aléatoire. Bien que des différences faibles mais tout de même significatives aient été observées entre les deux dispositifs de verger quant à la qualité génétique de la récolte semencière, les auteurs recommandent de porter une attention particulière à l'établissement de vergers à graines en rangées constituées de clones, particulièrement lorsqu'une gestion intensive de la production pollinique et des cimes est pratiquée. En effet, la facilité avec laquelle le dispositif en rangées de clones permet de gérer le verger et la récolte l'emporte sur les différences observées entre les dispositifs relativement à la qualité génétique de la récolte semencière. Les auteurs proposent une légère modification au dispositif en rangées de clones afin de réduire les différences mineures observées entre les deux dispositifs de verger quant à la qualité génétique des semences.

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