Genetic control of pulp and timber properties in maritime pine (Pinus pinaster Ait.)

David Pot; Guillaume Chantre; Philippe Rozenberg; José Carlos Rodrigues; Gwynn Lloyd Jones; Helena Pereira; Björn Hannrup; Christine Cahalan; Christophe Plomion

doi:doi:10.1051/forest:2002042

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Volume 59 / No 5-6 (July-October 2002)

Ann. For. Sci., 59 5-6 (2002) 563-575

Abstract

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Issue		Ann. For. Sci. Volume 59, Number 5-6, July-October 2002 Proceedings of the Wood, Breeding, Biotechnology and Industrial Expectations Conference


Page(s)		563 - 575
DOI		https://doi.org/10.1051/forest:2002042

Ann. For. Sci. 59 (2002) 563-575
DOI: 10.1051/forest:2002042

Genetic control of pulp and timber properties in maritime pine (Pinus pinaster Ait.)

David Pot^a, Guillaume Chantre^b, Philippe Rozenberg^c, José Carlos Rodrigues^d, Gwynn Lloyd Jones^e, Helena Pereira^d, Björn Hannrup^f, Christine Cahalan^g and Christophe Plomion^a

^a INRA, Équipe de Génétique et d'Amélioration des Arbres Forestiers, 69 route d'Arcachon, 33612 Cestas, France
^b AFOCEL, Laboratoire Bois Process, Domaine de l'Étançon, 77370 Nangis, France
^c INRA, Unité d'Amélioration, Génétique et Physiologie Forestières, 45166 Olivet, France
^d Centro de Estudos de Tecnologia Florestal, DEF - ISA, Tapada da Ajuda, Lisboa 1349-01, Portugal
^e The BioComposites Centre, University of Wales, Bangor, Gwynedd, LL57 2UW, United Kingdom
^f SkogForsk, Science Park, S-75183 Uppsala, Sweden
^g School of Agricultural and Forest Sciences, University of Wales, Bangor, Gwynedd, LL57 2UW, United Kingdom

(Received 16 August 2001; accepted 28 March 2002)

Abstract
Wood is one of our most important natural resources and has been exploited for many hundreds of years as fuel, building material and a source of paper. Its composition is variable among and within species. The ability to monitor the intra-specific variability is a prerequisite to improve wood and end-products properties. This paper describes a study of the genetic control of a large set of wood properties, including growth, timber quality traits, wood chemical composition, kraft pulp production parameters and pulp properties, in a 12 $\times$ 12 half diallel of maritime pine (Pinus pinaster Ait.). While relatively high (h $^{2}_{\rm ns} > 0.3$ ) narrow-sense heritabilities were observed for density heterogeneity, lignin content, alpha-cellulose content and coarseness, no significant genetic effect was detected for hemi cellulose, water extractives, kraft pulp production parameters and pylodin. Slightly lower heritabilities ( $0.15 < {\rm h}^{2}_{\rm ns} < 0.3$ ) were also obtained for wood density and fibre properties (length, width, curl, zero span). As a consequence and considering the phenotypic coefficient of variation obtained for these traits, improvement by selection of trees with outstanding wood quality is feasible. Nevertheless, it seems obvious that wood quality breeding can not be done without taking into account growth, and the only way to manage this constraint (negative correlation between growth and density) will be the constitution of elite "wood quality" populations in a already growth improved genetic population.

Résumé
Déterminisme génétique des propriétés du bois impliquées dans la production papetière et la qualité du bois d'oeuvre chez le Pin maritime (Pinus pinaster Ait.). Le bois, une des ressources naturelles les plus importantes, est exploité depuis des centaines d'années comme combustible, matériau de construction et source de papier. Sa composition est très variable, non seulement entre espèces mais aussi au niveau intra spécifique. La compréhension de cette variabilité intra spécifique est un pré-requis de l'amélioration des propriétés des produits à base de bois. L'objectif de l'étude présentée ici est la compréhension du déterminisme génétique de plusieurs caractères impliqués dans la composition chimique et les propriétés du bois (caractéristiques physiques, paramètres de production industrielle et propriétés de la pâte) grâce à l'étude d'un demi diallèle 12 $\times$ 12. Bien que des héritabilités au sens strict relativement élevées (h $^{2}_{\rm ns} >0,3$ ) aient été obtenues pour l'hétérogénéité de la densité, les contenus en lignine et en alpha-cellulose et la masse linéique, aucun effet génétique significatif n'a été mis en évidence pour le contenu en hémi-cellulose, les extractibles, les paramètres de production de pâtes kraft, et la densité estimée grâce au pilodyn. Des héritabilités plus faibles ( $0.15 < {\rm h}^{2}_{\rm ns} < 0.3$ ) ont quant à elles été obtenues pour la densité du bois et les propriétés des fibres (longueur, largeur, courbure, rigidité). En conséquence, considérant les coefficients de variation phénotypiques obtenus pour ces caractères, des gains génétiques significatifs peuvent être attendus. Néanmoins, l'amélioration des propriétés du bois ne pourra pas se faire sans prendre en compte la croissance. Le seul moyen de gérer cette contrainte (induite par des corrélations négatives entre croissance et densité) sera la constitution de populations élites pour la qualité du bois au sein de bases génétiques déjà améliorées pour la croissance.

Key words: wood quality / heritability / genetic correlation / tree breeding / Pinus pinaster Ait.

Mots clés : qualité du bois / héritabilité / corrélation génétique / amélioration / Pinus pinaster Ait.

Correspondence and reprints: David Pota Tel.: 05 57 12 28 85; fax: 05 57 12 28 81; pot@pierroton.inra.fr

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