Improving models of wood density by including genetic effects: A case study in Douglas-fir

Philippe Rozenberg , Alain Franc , Catherine Bastien , Christine Cahalan

Many models have been published for relating wood characteristics, such as wood density, to growth traits. At a tree population level, ring density is known to be significantly correlated with cambial age and ring width. However, at the individual tree level, the predictive value of models based on this relationship is usually poor, as there is an important, so-called "tree effect"in the residuals of such models. We hypothesise that this effect arises from within population genetic variability, and have tested this hypothesis by adjusting linear models for Douglas-fir populations with different levels of genetic variability, ranging from provenances to clones. The addition of a genetic effect significantly increased the predictive value of the model and decreased the residuals. At the clone level, for example, inclusion of the genetic effect increased the explained variance (adjusted $R^2$ value) from 20% to 54% . It is suggested that most of the observed variability in the wood density/growth relationship of Douglas-fir populations has a genetic origin.

Amélioration de modèles de densité du bois par l'introduction d'effets génétiques : une étude de cas chez le Douglas. De nombreux modèles ont été publiés, mettant en relation chez de nombreuses espèces des propriétés du bois avec des caractères de croissance. À l'échelle de la population d'arbres, on sait que la densité d'un cerne dépend significativement de sa largeur et de son âge cambial. Toutefois, la valeur prédictive de ce type de relation est généralement faible, à cause de l'existence d'un fort effet "arbre "sur les résidus du modèle. Nous proposons l'hypothèse que cet effet arbre est lié à l'existence d'une variabilité génétique intra-population. Nous avons testé cette hypothèse en ajustant un modèle linéaire à plusieurs populations de douglas structurées génétiquement, selon des niveaux génétiques différents variant de la provenance au clone. L'ajout d'un paramètre génétique au modèle permet d'augmenter significativement la qualité prédictive du modèle, et diminue les résidus. Au niveau clone, par exemple, la variance expliquée par le modèle passe de 20 à 54 % . Nous en déduisons que la plus grande partie de la variabilité observée pour la relation densité-croissance chez le Douglas est d'origine génétique.

Mots clés: genetics; model; wood density; ring width; cambial age; Douglas-fir<br>---<br>génétique; modèle; densité du bois; largeur de cerne; age cambial; Douglas

Domaines: Sylviculture, foresterie

Philippe Rozenberg, Alain Franc, Catherine Bastien, Christine Cahalan. Improving models of wood density by including genetic effects: A case study in Douglas-fir. Annals of Forest Science, 2001, 58 (4), pp.385-394. ⟨10.1051/forest:2001132⟩. ⟨hal-00884188⟩