Trade-off of growth heterosis in larch : vigor at what cost ?
Le changement climatique oblige les améliorateurs forestiers à sélectionner des génotypes d'arbres capables non seulement de bien croître mais aussi de conserver leur capacité adaptative face aux stress environnementaux croissants. Certains écologues privilégient les espèces à croissance lente...
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| Autres auteurs: | , , , , , |
| Format: | Thèse numérique |
| Langue: | Anglais |
| Publié: |
2025.
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| Sujets: | |
| Accès en ligne: | Accès au texte intégral https://theses.univ-orleans.fr/public/2025ORLE1043_va.pdf http://www.theses.fr/2025ORLE1043/abes https://theses.hal.science/tel-05484985 |
| Note: |
Titre provenant de l'écran-titre Ecole(s) Doctorale(s) : École doctorale Santé, Sciences Biologiques et Chimie du Vivant (Centre-Val de Loire ; 2012-....) Partenaire(s) de recherche : Biologie intégrée pour la valorisation de la diversité des Arbres et de la Forêt (Orléans ; 2018-....) (Laboratoire) Autre(s) contribution(s) : Stéphane Maury (Président du jury) ; Maxime Cailleret, Annie Raffin (Membre(s) du jury) ; François Lefèvre, Oliver Brendel (Rapporteur(s)) |
| Autres localisations: | Voir dans le Sudoc |
| Variante du titre: | Trade-off de l'hétérosis pour la croissance chez le mélèze :, de la vigueur, mais à quel prix ? |
| Résumé: | Le changement climatique oblige les améliorateurs forestiers à sélectionner des génotypes d'arbres capables non seulement de bien croître mais aussi de conserver leur capacité adaptative face aux stress environnementaux croissants. Certains écologues privilégient les espèces à croissance lente adoptant une stratégie conservatrice. L'hybridation interspécifique, souvent utilisée en sélection, permet un rendement élevé grâce à des génotypes à croissance rapide et à courtes révolutions, avantages générés chez les hybrides par la complémentarité des caractères et l'hétérosis. Cette thèse se situe au croisement de ces deux visions, combinant le potentiel de l'hybridation interspécifique avec la nécessité d'intégrer des caractères adaptatifs pour faire face aux défis climatiques futurs. Nous avons exploité un dispositif clonal installé à Orléans depuis 2013. Il combine des génotypes de trois espèces de mélèze : le Mélèze d'Europe (Larix decidua Mill.), du Japon (Larix kaempferi (Lamb.) Car.) et leurs hybrides (Larix eurolepis A. Henry), issus d'un plan de croisement intra/interspécifique (diallèle). Ce matériel génétique a été planté sur deux parcelles contrastées pour leur disponibilité en eau du sol (irriguée et non-irriguée). Le premier chapitre étudie la dynamique de mortalité pendant 10 ans : le Mélèze du Japon s'est montré le plus affecté, le Mélèze d'Europe le plus résistant, et l'hybride intermédiaire. Les températures maximales et le déficit de pression de vapeur fin de printemps/début d'été se sont révélés comme des facteurs critiques, en plus des déficits hydriques estivaux. La mortalité est apparue étroitement liée à la croissance radiale annuelle, avec une croissance réduite l'année précédant la mort. La vigueur clonale, quel que soit le taxon, est positivement associée à la survie. Pour approfondir nos connaissances sur la réponse des arbres face aux défis environnementaux, il est nécessaire d'évaluer un large éventail de caractères, notamment ceux liés à l'hydraulique des arbres. Néanmoins, ces mesures sont souvent longues, coûteuses et exigeantes en main-d'œuvre. Dans le Chapitre II, nous développons des modèles prédictifs via la spectroscopie proche infrarouge (NIRS) pour des caractères clés : contenus en N, C, lignine, H/G, et 13C (efficience d'utilisation de l'eau, WUE). En s'appuyant sur les acquis environnementaux du Chapitre I et les avancées méthodologiques du Chapitre II, le dernier chapitre étudie la variabilité de croissance entre les trois espèces de mélèze et le lien potentiel avec des caractères adaptatifs. L'hybride surpasse souvent les espèces parentes en hauteur et en volume, avec un hétérosis accentué en conditions de sécheresse. Il montre une forte réactivité à la disponibilité en eau du sol, contrairement au Mélèze d'Europe, le moins plastique. Le Mélèze du Japon apparaît comme le plus vulnérable à la cavitation (P50), l'hybride étant intermédiaire mais proche du Japonais pour certaines combinaisons, et l'Europe le plus résistant. WUE est plus élevé chez le Japonais et l'hybride comparé à l'Europe. Une forte vigueur ne s'est pas révélée systématiquement pénalisante, étant souvent associée positivement à WUE et à la récupération de croissance après sécheresse. Cependant certains compromis défavorables, notamment pour P50, sont observés chez les hybrides. P50 et les caractères de résilience montrent une variabilité suffisante et des corrélations modérées avec la croissance, soutenant leur intérêt pour la sélection de génotypes combinant croissance et adaptation. A l'inverse, WUE, moins variable, offre un potentiel prédictif moindre. Le mélèze hybride présente ainsi un fort potentiel en combinant productivité élevée et capacité adaptative intermédiaire à bonne. Cette étude devrait être poursuivie en intégrant davantage de caractères structurels, phénologiques et physiologiques et en étudiant leurs inter-relations pour approfondir nos connaissances sur le développement de la supériorité hybride. Climate change challenges tree breeders to select tree genotypes that not only grow well but also maintain adaptive capacity under increasing environmental stresses. Ecologists with different schools of thought emphasize the use of slow-growing species with a conservative strategy. Interspecific hybridization, often favored for breeding, promotes high yield through fast-growing, short-rotation genotypes, further enhanced in hybrids by heterosis and trait complementation. This thesis sits at the center of these two visions, combining the promising tool of interspecific hybridization with the broader need to integrate adaptive traits for future climate challenges. We took advantage of a decade-long clonal experimental trial in Orléans combining genetic material of the three species of Larch (European (Larix decidua Mill.) and Japanese Larch (Larix kaempferi (Lamb.) Car.), and their hybrids (Larix eurolepis A. Henry), sampled from an intra-/inter-specific diallel mating design. The same genetic material (clones) was planted in two plots contrasted for their soil water availability (irrigated and non-irrigated). Our objective was to study the differential mortality and growth responses of the three taxa to drought and the possible trade-offs of growth with some adaptive traits. The first chapter explored mortality dynamics and found that Japanese Larch was the most affected, European Larch the least, and Hybrid Larch remained intermediate. Maximum temperature and VPD during late spring-early summer were the most critical parameters and time period, besides summer soil water shortages. Mortality was closely associated with growth at individual ring and clonal levels, but in different ways. Annual radial growth in the year preceding death was consistently lower in trees that eventually died. Importantly, we showed that clonal vigor was, whatever the taxa, positively associated with survival. Building on these findings, addressing environmental challenges requires assessing a broader range of traits, particularly those related to tree hydraulics. However, such evaluations are often time-consuming, costly, and labor-intensive. In Chapter II, we developed good to moderately reliable prediction models for key traits using a high-throughput phenotyping approach through NIRS. These include N, C and lignin contents, H/G ratio and and 13C (water-use efficiency, WUE). Building on the environmental insights from Chapter I and the methodological advances from Chapter II, the last Chapter focused on the variability of expression of growth among the three Larix taxa, and possibly how adaptive traits could drive performance. Hybrid larch often outperformed growth of both parental species, with stronger relative heterosis observed under drought conditions. It was very sensitive to soil water availability in contrast to European larch, the least plastic species. Japanese larch was the most vulnerable to cavitation (P50), hybrid larch was on average intermediate but with values close to Japanese larch for some combinations, and European larch was the most resistant. WUE was higher in Japanese and hybrid larches compared to European larch. Fast growth did not necessarily come at a cost, as it was generally positively associated with WUE and growth recovery after drought; however, some unfavorable trade-offs particularly for P50, were observed in hybrids. P50 and resilience traits exhibited sufficient variability and moderate correlations with growth, supporting their value as predictive traits for selecting genotypes with growth and adaptation, whereas WUE showed limited variability and thus offered less predictive potential. Hybrid larch offers promising growth advantages by combining high productivity with intermediate to good adaptive capacities. This study should be continued through integration of more structural, phenological and physiological traits and the study of their interrelationships to get a more insight in heterosis development. |
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| Description: | Titre provenant de l'écran-titre Ecole(s) Doctorale(s) : École doctorale Santé, Sciences Biologiques et Chimie du Vivant (Centre-Val de Loire ; 2012-....) Partenaire(s) de recherche : Biologie intégrée pour la valorisation de la diversité des Arbres et de la Forêt (Orléans ; 2018-....) (Laboratoire) Autre(s) contribution(s) : Stéphane Maury (Président du jury) ; Maxime Cailleret, Annie Raffin (Membre(s) du jury) ; François Lefèvre, Oliver Brendel (Rapporteur(s)) |
| Format: | Configuration requise : un logiciel capable de lire un fichier au format : PDF |
| Accès: | Thèse soumise à l'embargo de l'auteur jusqu'au 30 novembre 2025 |