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Issue
Ann. For. Sci.
Volume 62, Number 2, March 2005
Page(s) 183 - 191
DOI http://dx.doi.org/10.1051/forest:2005010
Ann. For. Sci. 62 (2005) 183-191
DOI: 10.1051/forest:2005010

Across-site heterogeneity of genetic and environmental variances in the genetic evaluation of Eucalyptus globulus trials for height growth

João Costa e Silvaa, Gregory W. Dutkowskib and Nuno M.G. Borralhoc

a  Centro de Estudos Florestais, Departamento de Engenharia Florestal, Instituto Superior de Agronomia, Universidade Técnica de Lisboa, Tapada da Ajuda, 1349-017 Lisboa Codex, Portugal
b  Cooperative Research Centre for Sustainable Production Forestry, School of Plant Science, University of Tasmania, Private Bag 55, Hobart 7001, Tasmania, Australia
c  RAIZ Forest and Paper Research Institute, Herdade da Torre Bela, Apartado 15, 2065 Alcoentre, Portugal

(Received 10 November 2003; accepted 9 June 2004)

Abstract - Height data from six 3-year-old Eucalyptus globulus trials with cloned progenies were jointly analysed with a heterogeneous variances model. Significant heterogeneity between trial sites was detected for additive genetic and environmental variances, corresponding to coefficients of variation of 41% and 26%, respectively. Two additive genetic and four environmental variances were significantly different from common estimates across all trials. Significant heterogeneity was also detected for heritability estimates, which ranged from 13.5% to 40.3%. Genetic evaluations of parents and clones within full-sib families were obtained from the heterogeneous variances model, and from a simpler model assuming variance homogeneity across trial sites and using either unadjusted data or data pre-adjusted by scale transformations. Changes in predictions of breeding values, top ranking genotypes and selection responses were examined to assess the impact of ignoring heterogeneous variances on the genetic evaluation. Clones were more sensitive than parents to the assumption of homogeneous variances in the evaluation model. Nevertheless, ignoring variance heterogeneity decreased the response to clonal selection by only 2% relatively to the evaluation based on the heterogeneous variances model. Pre-adjusting the data to constant phenotypic or environmental variances reduced the variance heterogeneity. The latter scale transformation was somewhat more effective in increasing fairness of selection, and resulted in close to optimal ranking and selection response. On the basis of the results of this study, Best Linear Unbiased Prediction was fairly robust to erroneously assuming homogeneous variances in a genetic evaluation model.


Résumé - Prise en compte de l'hétérogénéité inter-site des variances génétique et environnementale dans l'analyse d'essais d'Eucalyptus globulus pour la croissance en hauteur. Des mesures de hauteur, collectées à 3 ans dans 6 tests de descendances clonées d'Eucalyptus globulus, ont été analysées avec un modèle d'analyse de variance prenant en compte l'hétérogénéité des variances. Une hétérogénéité significative a été mise en évidence entre sites pour les variances génétiques additives et environnementales (CV = 41 % et 26 % respectivement). Deux variances génétiques additives et quatre variances environnementales se sont révélées significativement différentes des variances estimées sur l'ensemble des sites. Une hétérogénéité significative a été aussi mise en évidence pour les héritabilités qui variaient de 13,5 à 40,3 %. Les valeurs génétiques des parents et des clones intra-familles de pleins-frères ont été estimées à partir d'un modèle d'analyse de variance prenant en compte cette hétérogénéité de variances et à partir d'un modèle simple d'analyse de variance assumant l'homogénéité des variances à travers sites, soit sur données non ajustées, soit sur données pré-ajustées par transformation scalaire. Les changements dans la prédiction des valeurs génétiques des génotypes, de leur classement et des réponses à la sélection ont été examinés pour établir l'impact de la non-prise en compte de ces variances hétérogènes sur l'estimation des paramètres génétiques. Les clones ont été plus sensibles que leurs parents par rapport à cette hypothèse de variances homogènes. Néanmoins, ignorer cette hétérogénéité de variances ne décroît la réponse à la sélection clonale que de 2 % par rapport à une évaluation tenant compte de cette hétérogénéité. L'ajustement préalable des données à une constante phénotypique ou environnementale a réduit l'hétérogénéité des variances. La transformation à partir de la constante environnementale a été plus efficace en améliorant le classement des génotypes et la réponse à la sélection. Sur base des résultats de cette étude, le modèle linéaire mixte (BLUP) est apparu particulièrement robuste pour estimer les paramètres génétiques en assumant erronément l'homogénéité des variances.


Key words: Eucalyptus globulus / heterogeneous variances / genetic evaluation / breeding values / selection

Mots clés : Eucalyptus globulus / hétérogénéité des variances / évaluation génétique / valeur génétique / sélection

Corresponding author: João Costa e Silva jces@isa.utl.pt

© INRA, EDP Sciences 2005