Genetic control of the tree-ring response of Douglas-fir (Pseudotsuga menziesii (Mirb.) Franco) to the 2003 drought and heat-wave in France

Abstract

The genetic control of tree ring growth in Douglas-fir in response to the drought and heat-wave that occurred in 2003 in Europe was studied with microdensity profiles in three clonal experiments located in three different French regions. The drought and heat-wave significantly affected Douglas-fir wood formation. The Chassenoix site (Northeast of Massif-Central) was more severely affected that the other two: the 2003 year-ring was narrower and less dense than in the other sites and than the previous (2002) and following (2004) year-rings in the same site: ring growth stopped earlier and latewood did not develop completely. The year-rings 2004 and 2002 were very similar in this site. There was a significant genetic control for all ring parameters in the three sites and during the three years. The heritability was highly variable between years and among sites, without any clear pattern in this variability, except in Chassenoix where it was slightly lower in the 2003 year-ring. Variables measuring the response of trees to the 2003 event, i.e., the difference in ring width between 2002 and 2003, or between 2003 and 2004, showed a very variable degree of genetic control, from very low to relatively high. Douglas-fir seemed plastic enough to acclimate to the drought and heat-wave and then to recover during 2004. Furthermore the level of heritability estimated demonstrates that Douglas-fir has an adaptive potential that could be useful for multi-generation long-term response.

La réponse du douglas à la canicule de 2003 en France a été étudiée à l’aide de profils microdensitométriques obtenus sur des arbres de 3 tests clonaux situés dans 3 régions différentes. La canicule a significativement affecté la formation du bois du douglas. Les arbres du site de Chassenoix, situé dans le Morvan, ont réagi plus fortement que ceux des 2 autres : le cerne de l’année de la canicule est plus étroit et moins dense que le même cerne dans les 2 autres sites et plus étroit et moins dense que les cernes immédiatement antérieur (2002) et postérieur (2004) dans le même site; la formation du bois s’est arrêtée plus tôt et le bois final ne s’est pas complètement développé. À Chassenoix, le cerne de l’année 2004 ressemble plus au cerne 2002 qu’au cerne 2003, ce qui traduit une récupération. Nous mettons en évidence un contrôle génétique significatif pour toutes les variables intra-cernes dans les 3 sites, pour les 3 années 2002, 2003 et 2004. Les héritabilités sont très variables entre caractères, sites et années, sans structure particulière, sauf à Chassenoix où ces héritabilités sont légèrement plus faibles durant l’année de la canicule. Des variables décrivant la réponse des arbres entre 2002 et 2003 puis 2003 et 2004 sont très irrégulièrement contrôlées génétiquement, avec des héritabilités allant de 0 à près de 0,5. Le douglas semble avoir été suffisamment plastique pour s’acclimater à la sécheresse et canicule puis pour récupérer en 2004 une croissance proche de celle de 2002. De plus, son potentiel génétique démontré par le niveau d’héritabilité estimé lui donne également une capacité adaptative multi-génération à plus long terme.