Ann. For. Sci. 66 (2009) 203
DOI: 10.1051/forest/2008085

Genetic structure and variability of phenological forms in the European beech (Fagus sylvatica L.)

Wojciech Kraj¹ and Agnieszka Sztorc<sup>2

1</sup>  Department of Forest Pathology, Agricultural University, Al. 29-Listopada 46, 31-425 Cracow, Poland
²  W. Szafer Institute of Botany, PAS, Lubicz 46, 31-512 Cracow, Poland

Received 28 March 2008; accepted 25 November 2008; published online 28 February 2009

Abstract
• Microsatellite markers were used to describe the genetic structure and variability of early, intermediate and late phenological forms of European beech (Fagus sylvatica L.). Two hundred and seventy individuals from three populations located in southern Poland were divided into three forms according to the phenological criterion - bud burst, and analyzed for allelic variation at five highly polymorphic microsatellite loci.
• Population differentiation was moderate and differed significantly among phenological forms. Average values of and decreased across phenological forms and amounted to values of 0.135, 0.110 and 0.108 and values of 0.365, 0.231 and 0.098 for early, intermediate and late forms of beech, respectively.
• Analysis of Molecular Variance (AMOVA) revealed different genetic structures characteristic of respective phenological forms of beech. The amount of within-population variability increased with the delay of the beginning of vegetation and amounted to 64%, 77% and 90% of total variability, depending on phenological form. A similar trend was found in average pairwise genetic distance between individuals belonging to a given phenological form (11.78, 11.85 and 12.22, from early to late forms).
• Our results demonstrate the importance of late spring frosts as a factor influencing the genetic structure of beech, and as a cause of the decrease in genetic variability as well as the increase in population differentiation proportional to the degree of phenological earliness.

Résumé - Structure génétique et variabilité des formes phénologiques du hêtre (Fagus sylvatica L.).
• Des marqueurs microsatellites ont été utilisés pour décrire la structure génétique et la variabilité des formes phénologiques précoces, intermédiaires et tardives du hêtre (Fagus sylvatica L.). Deux cent soixante-dix individus de trois populations situées dans le sud de la Pologne ont été répartis en trois groupes selon le critère phénologique de la précocité de débourrement, et analysés pour la variation allélique de cinq microsatellites à loci très polymorphes.
• La diversité intra-population était modérée et différait sensiblement entre les formes phénologiques. La moyenne des valeurs de et diminuait entre débourrement précoces et tardifs ; elle s'élevait à 0,135, 0,110 et 0,108 pour et des à 0,365, 0,231 et 0,098 pour pour les hêtres, respectivement précoces, intermédiaires et tardifs.
• L'analyse de la variance moléculaire (AMOVA) a révélé une structure génétique différente pour les différentes formes phénologiques de hêtre. L'importance de la variabilité intra population s'est accrue avec le retard du débourrement et s'est élevé à 64 %, 77 % et 90 % de la variabilité totale, en fonction de la forme phénologique. Une tendance similaire a été trouvée, pour la distance génétique par paire moyenne, entre les individus appartenant à une même forme phénologique (11.78, 11.85 et 12.22, des formes précoces à tardives).
• Nos résultats montrent l'importance des gelées printanières en tant que facteur influant sur la structure génétique du hêtre et comme une cause de la diminution de la variabilité génétique, ainsi que l'augmentation de la différenciation de la population, proportionnelle au degré de précocité phénologique.

Key words: beech / variability / microsatellites / genetic structure / phenological forms

Mots clés : hêtre / variabilité / microsatellites / structure génétique / formes phénologiques

Corresponding author: rlkraj@cyf-kr.edu.pl

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