Ann. For. Sci. 50 (1993) 261s-270s
DOI: 10.1051/forest:19930726

Macrogeographic and fine-scale genetic structure in a North American oak species, Quercus rubra L

VL Sork, S Huang and E Wiener

Department of Biology, University of Missouri-St Louis, St Louis, MO, 63121-4499, USA

Abstract - Northern red oak, Quercus rubra L, is a widely distributed forest-dominant tree in North America. In this paper, we present the results of 2 studies examining macrogeographic and fine-scale genetic structure in the North American oak species Quercus rubra L. The first study used allozymes as genetic markers to examine the distribution of genetic variation within and among 10 widely distributed populations in midwestern USA. Our results revealed a high level of genetic variability within the species and a moderate level of genetic differentiation among 10 populations sampled (F_st = 0.092). In the second study, we evaluated fine-scale genetic structure of northern red oak in a single forest site in Missouri, USA. First, we used F-statistics to determine whether subpopulations in adjacent microhabitats on the scale of 1 ha show genetic differentiation within a 4-ha plot. Our findings showed very low values of differentiation (F_st = 0.011). However, we also used a statistical technique called spatial autocorrelation analysis to evaluate the spatial dispersion of alleles within a 4-ha mapped plot. These analyses revealed that genetic structure exists on a much smaller scale. Using 3 different algorithms, we found that near-neighbors have significant spatial autocorrelation which suggests that family structure occurs within the study population.

Résumé - Structure génétique du chêne rouge d'Amérique à l'échelle géographique et à celle du peuplement. Le chêne rouge d'Amérique (Q rubra L) est une espèce très répandue en Amérique du Nord. Cette contribution présente les résultats d'une analyse de la structure génétique de cette espèce faite à l'échelle géographique et du peuplement. La première partie concerne l'étude de l'organisation de la diversité génétique faite à partir de 10 populations éloignées les unes des autres et issues du Midwest des États-Unis et basée sur les isozymes. Les résultats ont montré une diversité génétique élevée à l'intérieur de l'espèce et une différenciation génétique moyenne entre les 10 populations étudiées (F_sI = 0,092). Dans la seconde partie, l'étude a porté sur la structure génétique à l'intérieur d'un peuplement donné situé dans une forêt de l'État de Missouri (États-Unis). Tout d'abord les F statistiques ont été utilisées pour estimer le niveau de différenciation entre sous- populations d'une surface d'un ha, l'ensemble couvrant une surface de 4 ha. Les résultats ont montré que ce niveau restait faible (F_st = 0,011). Dans un second temps, les techniques d'autocorrélation spatiale ont révélé que la population était génétiquement structurée à une échelle plus fine. L'utilisation de 3 algorithmes différents a montré que les proches voisins au sein du peuplement sont génétiquement liés, indiquant qu'une structure familiale existe au sein de la population.

Key words: population genetic structure / genetic variation / genetic differentiation / isozymes / spatial autocorrelation / Quercus rubra

Mots clés : structure génétique / variabilité génétique / différenciation génétique / isozymes / autocorrélation spatiale / Quercus rubra