Clonal variation in shoot respiration and tree growth of Eucalyptus hybrids

Author： Ades Peter K. Arndt Stefan K. Adams Mark A. Callister Andrew N.

ISSN： 1208-6037

Source： Canadian Journal of Forest Research, Vol.37, Iss.8, 2007-08, pp. : 1404-1413

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Abstract

Respiration rate and efficiency in growing tissues are major determinants of plant growth. We measured apical shoot respiration and tree growth in 3-year-old clones of Eucalyptus camaldulensis Dehnhardt× Eucalyptus grandis W. Hill ex Maid. and Eucalyptus camaldulensis× Eucalyptus globulus Labill. Respiration was measured by isothermal calorimetry and the oxidation state of newly formed biomass was determined by elemental analysis. We found that the enthalpy change due to conversion of carbon substrate to biomass was too small for determining specific growth rate by an enthalpy balance model of respiration and growth. Negative phenotypic correlations were significant between respiration rate and basal area, height, volume, and volume growth. Genetic correlations between respiration rate and tree size or growth were mostly significant and estimates ranged from–0.55 to–1.02. Repeatability of the clone means was around 0.80 for respiration rate, 0.71–0.91 for summer growth, and in excess of 0.80 for tree size traits. The intraclass correlation for clones (within families) was 0.33 for rate of CO₂ evolution and 0.45 for rate of metabolic heat evolution. Our results suggest considerable potential for altering respiration rate in breeding populations by selection, although the mechanisms linking respiration with growth require further investigation.Le taux de respiration et son efficacité dans les tissus en croissance sont des facteurs déterminants majeurs de la croissance des plantes. Nous avons mesuré la respiration des pousses apicales et la croissance des arbres chez des clones (3 ans) d’Eucalyptus camaldulensis Dehnhardt × Eucalyptus grandis W. Hill ex Maid. et d’Eucalyptus camaldulensis × Eucalyptus globulus Labill. La respiration a été mesurée par calorimétrie isotherme et le degré d’oxydation de la biomasse nouvellement synthétisée a été déterminé par l’analyse élémentaire. Nous avons trouvé que la variation d’enthalpie due à la conversion du substrat carboné en biomasse était trop faible pour établir un taux de croissance spécifique au moyen d’un modèle de bilan d’enthalpie de la respiration et de la croissance. Des corrélations phénotypiques négatives entre le taux de respiration et la surface terrière, la hauteur, le volume et la croissance en volume étaient significatives. Des corrélations génétiques entre le taux de respiration et la dimension ou la croissance des arbres étaient le plus souvent significatives et les valeurs estimées variaient de –0,55 à –1,02. La répétabilité des moyennes clonales se situait autour de 0,80 pour le taux de respiration, de 0,71 à 0,91 pour la croissance estivale et au-delà de 0,80 pour les caractères de dimension des arbres. La corrélation intraclasse pour les clones (dans les familles) était de 0,33 pour le taux d’évolution du CO₂ et de 0,45 pour le taux d’évolution de la chaleur métabolique. Nos résultats indiquent qu’il y a beaucoup de possibilités d’altérer le taux de respiration dans les populations en croisement par la sélection bien que les mécanismes reliant la respiration à la croissance requièrent davantage d’études.