Genetic variation in productivity, leaf traits and carbon isotope discrimination in hybrid poplars cultivated on contrasting sites

Ludovic Bonhomme; Cécile Barbaroux; Romain Monclus; Domenico Morabito; Alain Berthelot; Marc Villar; Erwin Dreyer; Franck Brignolas

doi:doi:10.1051/forest:2008024

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Volume 65 / No 5 (July-August 2008)

Ann. For. Sci., 65 5 (2008) 503

Abstract

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Issue		Ann. For. Sci. Volume 65, Number 5, July-August 2008


Article Number		503
Number of page(s)		9
DOI		https://doi.org/10.1051/forest:2008024
Published online		04 July 2008

Ann. For. Sci. 65 (2008) 503
DOI: 10.1051/forest:2008024

Genetic variation in productivity, leaf traits and carbon isotope discrimination in hybrid poplars cultivated on contrasting sites

Ludovic Bonhomme^{1, 2}, Cécile Barbaroux^{1, 2}, Romain Monclus^{1, 3}, Domenico Morabito^{1, 2}, Alain Berthelot⁴, Marc Villar⁵, Erwin Dreyer³ and Franck Brignolas^{1, 2}

¹ Université d'Orléans, UFR-Faculté des Sciences, Laboratoire de Biologie des Ligneux et des Grandes Cultures, UPRES EA 1207, rue de Chartres, BP 6759, 45067 Orléans Cedex 02, France
² INRA, USC2030 'Arbres et Réponses aux Contraintes Hydrique et Environnementales' (ARCHE), 45067 Orléans, France
³ INRA, Nancy Université, UMR1137 INRA-UHP 'Écologie et Écophysiologie Forestières', IFR 110 'Génomique, Écophysiologie et Écologie Fonctionnelle', INRA Nancy, 54280 Champenoux, France
⁴ FCBA, station Nord-Est, 60 route de Bonnencontre, 21170 Charrey-sur-Saône, France
⁵ INRA, UR 'Amélioration, Génétique et Physiologie Forestières', BP 20619, Ardon, 45166 Olivet Cedex, France

Received 15 November 2007; accepted 3 March 2008; published online 4 July 2008

Abstract - $\bullet$ We examined the relationships between productivity, leaf traits and carbon isotope discrimination in bulk leaf matter $(\Delta_{\rm l})$ and in phloem sap $(\Delta_{\rm s})$ from more than 5-year-old trees belonging to Populus deltoides $\times$ P. nigra and Populus trichocarpa $\times$ P. deltoides; trees were grown in alluvial and non alluvial sites in a commercial poplar plantation. $\bullet$ On both sites, a large genetic variability was evidenced for all variables. The genotypic ranking remained stable between years for all variables, while it differed between sites. $\Delta_{\rm l}$ scaled positively with $\Delta_{\rm s}$ and neither $\Delta_{\rm l}$ nor $\Delta_{\rm s}$ were correlated with productivity. A significant genotype by site interaction was evident for all variables. The non alluvial site resulted in lower productivity, and in thicker/denser leaves with lower nitrogen and carbon contents. Noteworthy, the genotypic ranking for $\Delta_{\rm l}$ measured at the alluvial site was similar to that previously established in a glasshouse. $\bullet$ As observed in previous studies from younger trees, there is a potential to select genotypes, combining high productivity and high water-use efficiency, for growth in moderately drought-prone areas.

Résumé - Variation génétique de la productivité, de caractères foliaires et de la discrimination isotopique vis-à-vis du carbone chez des hybrides de peuplier cultivés sur des sites contrastés. $\bullet$ La productivité, des caractères foliaires et la discrimination isotopique vis-à-vis du carbone de la matière organique des feuilles $(\Delta_{\rm l})$ et de la sève élaborée $(\Delta_{\rm s})$ ont été étudiés chez Populus deltoides $\times$ P. nigra et Populus trichocarpa $\times$ P. deltoides à partir d'arbres âgés de plus de cinq ans, cultivés en peupleraie sur des sites alluviaux et non alluviaux. $\bullet$ Des différences génotypiques ont été observées pour toutes les variables. Le classement des génotypes était conservé entre deux années, alors qu'il variait entre sites une année donnée. $\Delta_{\rm l}$ était corrélé positivement avec $\Delta_{\rm s}$ et aucun lien n'a été détecté entre $\Delta_{\rm l}$ ou $\Delta_{\rm s}$ et productivité. Une interaction significative entre génotype et site a été observée pour toutes les variables. Les arbres du site non alluvial se caractérisaient par une plus faible productivité et des feuilles plus épaisses/denses avec des teneurs en azote et en carbone plus faibles. De façon intéressante, le classement des génotypes pour $\Delta_{\rm l}$ était maintenu entre les expériences réalisées sur site alluvial et celles précédemment menées en serre. $\bullet$ Toutes expériences confondues, il semble possible de sélectionner des génotypes productifs et efficients afin d'étendre les plantations à des terrains enclins à des sécheresses modérées.

Key words: hybrid poplars plantation / soil characteristics / genetic variability / carbon isotope discrimination $(\Delta)$ / leaf traits

Mots clés : peupleraie / caractéristiques du sol / variabilité génétique / discrimination isotopique vis-à-vis du carbone $(\Delta)$ / caractères foliaires

Corresponding author: franck.brignolas@univ-orleans.fr

© INRA, EDP Sciences 2008