Consequences of reducing a full model of variance analysis in tree breeding experiments

An analysis of variance was performed on height measurement of 11-year-old trees (7 in the field), using the results of a non-orthogonal progeny within provenance experiment established for Norway spruce (Picea abies (L.) Karst.) at 2 locations in Poland. The full model including locations, provenances, progenies within provenances, blocks within locations and trees within plots is used assuming all sources of variation to be random. This model is compared with various models reduced by 1 factor or the other within the model. Theoretical modifications of estimated variance components and heritabilities are tested with experimental data. By referring to the original model it is shown how changes came to be and where the losses of information occurred. A method is proposed to reduce the factor level number without bias. The general conclusion is that it pays to make the effort and work with the full model.Conséquences de la réduction d'un modèle complet d'analyse de variance pour des expériences d'amélioration forestière. La hauteur totale à 11 ans, après 7 ans de plantation, a été mesurée en Pologne dans deux sites pour 12 provenances d'Epicéa commun originaires de Pologne, avec environ 8 familles par provenance. Les différents termes et indices sont explicités dans le tableau 1. L'analyse de la variance selon un modèle complet (localité, bloc dans localité, provenance, famille dans provenance, et les diverses interactions) a été réalisée en considérant les facteurs comme aléatoires (tableau 2). Elle est comparée à des analyses selon des modèles simplifiés qui ignorent successivement les niveaux provenance, famille ou bloc, ou les valeurs individuelles. Dans le cas du modèle simplifié sans facteur provenance, les nouvelles espérances des carrés moyens (tableau 3) peuvent être strictement comparées à celles obtenues avec le modèle complet. Les modifications théoriques ont été calculées et sont présentées de façon schématique pour l'estimation des composantes de la variance (tableau 4) et des paramètres génétiques (tableau 5). Les résultats théoriques associés aux autres modèles sont également reportés dans ces deux derniers tableaux. En outre, l'implication du nombre de niveaux par facteur sur les biais entraînés a été précisée. En général, les simplifications surestiment fortement les composantes de la variance et augmentent de façon illicite les gains espérés. Les résultats obtenus avec les données expérimentales montrent effectivement des changements au niveau des composantes de la variance ou des tests associés (tableau 7) et de légères modifications pour les paramètres génétiques (tableau 8). Les biais que de telles simplifications peuvent entraîner dans un programme d'amélioration forestière sont discutés. En conclusion, une proposition est formulée pour réduire par étapes mais de façon fiable le nombre de niveaux à étudier

Genetic variation of the pilodyn-girth relationship in Norway spruce (Picea abies L [Karst])

Genetic variability in the relationship between pilodyn pin penetration (an indirect measure of wood density) and stem girth of individual trees was assessed at three levels (provenance, family [half-sib] and clone) in 15-year-old Norway spruce. The relationship between pilodyn and girth was found to be linear at all three levels, but estimated parameters of the linear regression differed among genetic entities at the three genetic levels: provenance, family and clone. Hence, accuracy of models relating wood density to stem growth is increased when using parameters specific to the genetic entity of interest. Nevertheless, model parameters for specific genetic entities were moderately correlated with mean values for pilodyn and girth. Therefore, and at least at clone level, selecting for high girth is a way to select for low intra-clone variability for wood density.Variabilité génétique de la relation pilodyn-circonférence chez l'épicéa commun (Picea abies L [Karst]). La variabilité génétique de la relation entre la profondeur de pénétration de l'aiguille du pilodyn (une méthode indirecte de mesure de la densité du bois) et la circonférence de la tige a été étudiée aux niveaux provenance, famille (demi-frères) et clone chez des épicéas communs âgés de 15 ans. Cette relation peut être décrite de façon satisfaisante pour tous les génotypes à tous les niveaux par un modèle linéaire simple. Mais il existe des différences significatives entre génotypes pour les paramètres de cette relation linéaire aux trois niveaux génétiques provenance, famille et clone. Donc la précision d'un modèle décrivant la relation entre densité du bois et croissance en grosseur de la tige est accrue quand on utilise les paramètres calculés au niveau du génotype plutôt que ceux calculés au niveau général. La forte relation entre paramètres des modèles et moyennes des génotypes pour les variables étudiées suggère l'idée que les modèles génotypiques peuvent se déduire d'un modèle général. Cette relation signifie également qu'en sélectionnant pour une circonférence élevée on sélectionne des génotypes ayant une plus faible variabilité intraclone pour la densité du bois

Variabilité génétique de quinze provenances roumaines d'épicéa commun (Picea abies (L) Karst). Premiers résultats

Quinze provenances roumaines d'épicéa commun d'origines naturelle et artificielle, structurées en 118 familles issues de pollinisation libre, sont testées sur 2 sites (Gennes, près de Besançon et Amance, près de Nancy). Deux provenances françaises, Gérardmer et Chapois, et un polycross sont utilisées comme témoins. Les caractères étudiés sont la hauteur à 10 ans, le débourrement végétatif, l'angle de branchaison et la fourchaison. Comparées aux témoins, les populations roumaines sont vigoureuses, assez tardives (sauf les 2 provenances artificielles) et ont un bon angle de branchaison. La fourchaison présente une corrélation défavorable avec la hauteur (r = 0,55 *) et l'angle de branchaison (r = 0,57 *). L'utilisation des provenances CIMP et MOLD permettrait, par rapport aux meilleurs témoins, un gain de 27% sur la hauteur et de 13% sur l'angle de branchaison avec un débourrement presqu'aussi tardif que Chapois, témoin de tardiveté. L'étude des paramètres génétiques montre une absence de variabilité interfamiliale pour 2 provenances. D'après l'homogénéité des variances-covariances, les autres provenances sont regroupées en 2 ensembles sur Gennes (dont l'un est composé des 2 provenances artificielles) et en un seul sur Amance. Les héritabilités au sens strict sont de 0,16-0,37 pour l'angle de branchaison et de 0,32-0,46 pour la hauteur; celles du débourrement sont un peu supérieures (0,24-0,78). Les corrélations génétiques additives sont en général favorables mais non significatives. Les gains génétiques espérés par intercroisement des 50 meilleurs individus sélectionnés sur un index combiné individu-famille sont, par rapport aux meilleurs témoins, de 34% sur la hauteur et de 17% sur l'angle de branchaison, avec un débourrement aussi tardif que Chapois. Ces résultats montrent l'intérêt de quelques provenances roumaines et particulièrement de certaines origines de Bucovine et du Bihor. Ils devront être confirmés à un âge moins juvénile et pour d'autres caractères.Genetic variability of fifteen Romanian provenances of Norway spruce (Picea abies (L) Karst) : preliminary results. A collection of 15 Romanian provenances of Norway spruce has been studied: 13 are natural and originate from Bucovine (north-eastern), Bihor (north-western) and central Romania; 2 others are artificial. They are represented by 118 open-pollinated progenies and compared with 3 standards: 2 French provenances and a polycross. The material was sown in 1979 and planted in 1982 at 2 sites located in the Eastern part of France (Gennes, near Besançon; and Amance, near Nancy). The traits studied here are the height at 10 yr, bud burst in 1986, branch angle and forkness. Compared to the standards, the Romanian provenances are fast-growing, relatively late flushing (except the 2 artificial ones) and have a good branch angle. The provenance effect for this last trait seems to be weaker than for growth or flushing (table III). Forkness (table V) has an unfavourable correlation with total height (r = 0.55 *) and branch angle (r = 0.57 *). The provenance x site interaction for height is significant, but caused by one unstable provenance only (fig 3). Two stable provenances may be selected: 1 from Bucovine and 1 from Bihor. Compared to the best standard, they give a gain of 27% for total height, 13% for branch angle, and with almost the same flushing time as the latest standard (table VI). The study of genetic parameters shows a lack of variability between families for 2 provenances originating from the central area. According to the variances— covariances homogeneity, the other provenances are pooled into 2 groups in Gennes (one is composed of the 2 artificial provenances) and only 1 group in Amance. Narrow sense heritability (table VII) is 0.16-0.37 for branch angle, 0.32-0.46 for height, and is a little higher for flushing (0.24-0.78). Genetic additive correlations between traits are generally favourable but not significant (table VIII). Forkness has an unfavourable correlation with total height (0.25**) and branch angle (0.36**), as at the provenance level. The family x site interaction is only significant for height, but is caused by only one unstable family. The expected genetic gains for a clonal seed orchard option are estimated by a multi-trait combined individual and family selection and compared to the best standards, the 50 higher index give an expected genetic gain of 34% for 10 yr height and 17% for branch angle and are as late as the Chapois standard (table IX). These results show the interest of some Romanian provenances particularly those from Bucovine and Bihor, but this should be confirmed at a less juvenile stage and for other traits

Programme de Génétique et Amélioration des Arbres Forestiers

* INRA, Centre de Recherche d'Orléans, URD, Ardon 45160 Olivet (FRA) Diffusion du document : INRA, Centre de Recherche d'Orléans, URD, Ardon 45160 Olivet (FRA)National audienc

Geographical variation in random amplified polymorphic DNA and quantitative traits in Norway Spruce

International audienc

Analyse au stade juvénile d'un test multilocal de clones d'épicéa commun (Picea abies (L.) Karst.). Variabilité génétique

International audienc

Programme de génétique et amélioration des arbres forestiers

* INRA, Unité de Recherches Forestières Méditerranéennes, Avenue Vivaldi, 84000 Avignon (FRA) Diffusion du document : INRA, Unité de Recherches Forestières Méditerranéennes, Avenue Vivaldi, 84000 Avignon (FRA)National audienc