Autor(es):
Gaspar , Maria João Magalhães 
Data: 2009
Identificador Persistente: http://hdl.handle.net/10348/448
Origem: Repositório da UTAD
Detalhes do Documento
Genetic control of wood quality and growth traits of Pinus pinaster Ait. in Por...
Descrição
Pinus pinaster Ait. é uma das mais importantes espécies florestais Portuguesas, ocupando 23% da área florestal nacional. Dada a sua importância económica no país, foi implementado um programa de melhoramento no início dos anos 80. Este programa está presentemente na sua 2ª geração de selecção, sendo que o ensaio utilizado no presente estudo é parte desse programa. Esta tese teve como principal objectivo o estudo do controlo genético de algumas das mais importantes propriedades da madeira da P. pinaster, dando especial atenção às relações genéticas entre as características e entre estas e os parâmetros de crescimento. Pretendeu-se com este trabalho contribuir para o programa de melhoramento da P. pinaster, adicionando informação sobre a qualidade da madeira de 46 famílias de polinização livre pertencentes à 1ª geração deste programa, representadas num ensaio que foi alvo de um incêndio no ano de 2003. Os resultados obtidos indicam que a densidade média do anel foi a característica estudada que apresentou valores mais elevados de heritabilidade (ℎ=0.63). Os resultados obtidos indicam que nas condições mediterrâneas as características do lenho inicial estão sujeitas a maior controlo genético (ℎ(MND)=0.54, ℎ(EWD)=0.60) do que as do lenho final(ℎ(MXD)=0.34; ℎ(LWD)=0.26), as quais estão mais dependentes de factores ambientais. Os valores de heritabilidade aumentaram da medula para o câmbio para a maioria das componentes da densidade, sendo que as correlações genéticas entre idades para estas características foram geralmente altas, indicando a possibilidade de selecção precoce. As correlações genéticas obtidas entre as diferentes componentes da densidade foram mais elevadas do que as correspondentes correlações fenotípicas, indicando que a realização de selecção indirecta com base nas correlações fenotípicas em lugar da utilização das correlações genéticas irá resultar numa subestima dos possíveis ganhos genéticos. As diversas componentes da densidade apresentaram correlações genéticas elevadas com a densidade média do anel (0.79<rg<1), bem como entre elas, indicando que estas características podem ser controladas, pelo menos em larga medida, pelo mesmo conjunto de genes, e que a selecção para uma determinada característica irá resultar numa resposta simultânea das características associadas. A densidade do anel apresentou correlações genéticas negativas com o teor de lenhina (rg=-0.16), facto favorável quando o objectivo final é a produção de pasta. No que respeita ao controlo genético do módulo radial de elasticidade e do módulo radial de ruptura, os resultados indicam que estas características estão sob um controlo genético moderado (ℎ=0.34 and ℎ=0.31, respectivamente), o que sugere a possibilidade de obtenção de ganhos genéticos através da selecção para uma maior resistência e elasticidade. Estas características apresentaram correlações positivas com a densidade do anel e com o fio da madeira sendo, no entanto, negativas com o teor em lenhina. Foram também estudadas as correlações genéticas e fenotípicas entre o crescimento e as características de qualidade da madeira, bem como as possíveis consequências da selecção para o crescimento em idades juvenis na qualidade da madeira. Os resultados mostram que a selecção baseada no crescimento não resulta num decréscimo da densidade da madeira e que não afecta a inclinação do fio da madeira. Para além disto é possível seleccionar para um maior crescimento com um aumento simultâneo do módulo de elasticidade radial e menor teor em lenhina. Os resultados indicam também que a selecção para maiores crescimentos aos 12 anos de idade não irá, provavelmente, afectar negativamente as propriedades da madeira aos 17 anos. Um requisito para a estimativa das componentes de variância e outros parâmetros genéticos, para qualquer carácter quantitativo, é o conhecimento do coeficiente de parentesco. Normalmente em ensaios de polinização livre é assumido um valor de 0.125 entre as progénies, no entanto a utilização de coeficientes parentesco incorrectos pode implicar enviesamentos nas estimativas da heritabilidade. Neste trabalho, o valor médio do coeficiente de consanguinidade entre as famílias utilizadas, foi estimado recorrendo a microsatélites, tendo se obtido um valor médio de 0.13, o que sugere que o erro associado à estimativa de heritabilidade é pequeno. De forma a explorar as o impacto que os parâmetros genéticos estimados anteriormente podem ter no melhoramento da P. pinaster, foram estimados os ganhos genéticos para as diversas famílias recorrendo a índices de selecção. Foram considerados dois cenários de utilização final da madeira, nomeadamente a utilização da madeira sólida e a produção de pasta. Os resultados mostraram que de entre o grupo das 10 melhores famílias existem várias que são comuns aos dois tipos de utilização final da madeira, e que é possível seleccionar um grupo de famílias que irão produzir bons resultados em ambas as situações. Num país pequeno e com recursos financeiros limitados como é Portugal, a optimização dos recursos através da utilização objectivos múltiplos, é de extrema importância num programa de melhoramento de pequenas dimensões, como é o caso do programa de melhoramento do pinheiro bravo. Pinus pinaster Ait. (Maritime pine) is one of the most important native species in Portugal, occupying 23% of the national forestry area. Due to its economic importance, a national tree improvement plan for this species has been in operation since the early 1980’s. The maritime pine breeding programme is presently in its second generation of selection (the progeny trials reported in this study are part of this programme). The main objective of this thesis was to study the genetic control of wood properties promoting wood quality of P. pinaster, paying special attention to the genetic relationships between them and with growth traits. This work contributes to the Portuguese P. pinaster breeding programme by adding information on wood quality of 46 open-pollinated families that belong to its first generation, which were represented in a progeny test that was burned by a forest fire. The results indicate that ring density is the most heritable (ℎ=0.63) of the variables studied. Also, results pointed out that under Mediterranean climate conditions, P. pinaster earlywood characteristics are subject to a stronger genetic control (h2(MND)=0.54, h2(EWD)=0.60) than latewood components (ℎ(MXD)=0.34; ℎ(LWD)=0.26), which might be more depend on environmental conditions. Pith to bark trends showed that heritability values increase with age for most wood-density components and that age-age genetic correlations for wood density components are generally high, indicating the possibility of early selection. Also, the results showed that genetic correlation between all wood density components were higher than the corresponding phenotypic correlations, indicating that trait evaluation based on phenotypic correlations rather than genetic ones would result in an underestimation of potential gains from indirect selection. Furthermore, all wood density components were highly genetically correlated with ring density (0.79<rg<1) and also closely associated among themselves, indicating that these traits are probably largely controlled by the same set of genes, and that selection for one characteristic should result in a simultaneous response of associated traits. Data indicated that ring density has a negative genetic correlation with the lignin content (rg=-0.16), which is desirable if the final purpose is pulp production. Concerning the genetic control of radial modulus of elasticity and radial modulus of rupture, results showed that these traits are under a moderate genetic control (ℎ=0.34 and ℎ=0.31, respectively), suggesting possible genetic gains by selection for higher resistance and elasticity. These traits were positively correlated with ring density and spiral grain, while the correlations with lignin content were negative. Genetic and phenotypic correlations between growth and wood quality traits were also studied, as well as the possible consequences of selection for growth at early ages on wood quality. The results showed that genetic selection based on growth will not result in a decrease of wood density and will not affect the spiral grain intensity. Furthermore, it is possible to select for growth improvement with an increase in the radial modulus of elasticity and with lower lignin proportion. A major difficulty in estimating additive genetic parameters is the assumption of an average genetic relationship between the progeny in an open pollinated trial of 0.125, which can produce bias. In order to avoid bias in the genetic parameters estimations, the mean value of coancestry coefficient of the families was estimated using microsatellite markers. A mean coancestry coefficient of 0.130 was obtained, and it was concluded that the associated error in a heritability estimates was low. In order to explore the possible effect that previous parameters estimates may have on P. pinaster improvement, expected genetic gains were estimated for several family based multi-trait selection indices for two possible final use scenarios, namely solid wood and other for pulp production. The results showed that several of the 10 best families are common for the two final use scenarios, and that it is possible to select a group of families that will give good results for solid wood end use or pulp production. These findings comprise an important contribution to a small country with limited financial resources like Portugal, since it addresses the optimization of resources with a multi-option use in a small breeding programme such as Portuguese P. pinaster Tese de Doutoramento em Ciências Florestais
Pinus pinaster Ait. é uma das mais importantes espécies florestais Portuguesas, ocupando 23% da área florestal nacional. Dada a sua importância económica no país, foi implementado um programa de melhoramento no início dos anos 80. Este programa está presentemente na sua 2ª geração de selecção, sendo que o ensaio utilizado no presente estudo é parte desse programa. Esta tese teve como principal objectivo o estudo do controlo genético de algumas das mais importantes propriedades da madeira da P. pinaster, dando especial atenção às relações genéticas entre as características e entre estas e os parâmetros de crescimento. Pretendeu-se com este trabalho contribuir para o programa de melhoramento da P. pinaster, adicionando informação sobre a qualidade da madeira de 46 famílias de polinização livre pertencentes à 1ª geração deste programa, representadas num ensaio que foi alvo de um incêndio no ano de 2003. Os resultados obtidos indicam que a densidade média do anel foi a característica estudada que apresentou valores mais elevados de heritabilidade (ℎ=0.63). Os resultados obtidos indicam que nas condições mediterrâneas as características do lenho inicial estão sujeitas a maior controlo genético (ℎ(MND)=0.54, ℎ(EWD)=0.60) do que as do lenho final(ℎ(MXD)=0.34; ℎ(LWD)=0.26), as quais estão mais dependentes de factores ambientais. Os valores de heritabilidade aumentaram da medula para o câmbio para a maioria das componentes da densidade, sendo que as correlações genéticas entre idades para estas características foram geralmente altas, indicando a possibilidade de selecção precoce. As correlações genéticas obtidas entre as diferentes componentes da densidade foram mais elevadas do que as correspondentes correlações fenotípicas, indicando que a realização de selecção indirecta com base nas correlações fenotípicas em lugar da utilização das correlações genéticas irá resultar numa subestima dos possíveis ganhos genéticos. As diversas componentes da densidade apresentaram correlações genéticas elevadas com a densidade média do anel (0.79<rg<1), bem como entre elas, indicando que estas características podem ser controladas, pelo menos em larga medida, pelo mesmo conjunto de genes, e que a selecção para uma determinada característica irá resultar numa resposta simultânea das características associadas. A densidade do anel apresentou correlações genéticas negativas com o teor de lenhina (rg=-0.16), facto favorável quando o objectivo final é a produção de pasta. No que respeita ao controlo genético do módulo radial de elasticidade e do módulo radial de ruptura, os resultados indicam que estas características estão sob um controlo genético moderado (ℎ=0.34 and ℎ=0.31, respectivamente), o que sugere a possibilidade de obtenção de ganhos genéticos através da selecção para uma maior resistência e elasticidade. Estas características apresentaram correlações positivas com a densidade do anel e com o fio da madeira sendo, no entanto, negativas com o teor em lenhina. Foram também estudadas as correlações genéticas e fenotípicas entre o crescimento e as características de qualidade da madeira, bem como as possíveis consequências da selecção para o crescimento em idades juvenis na qualidade da madeira. Os resultados mostram que a selecção baseada no crescimento não resulta num decréscimo da densidade da madeira e que não afecta a inclinação do fio da madeira. Para além disto é possível seleccionar para um maior crescimento com um aumento simultâneo do módulo de elasticidade radial e menor teor em lenhina. Os resultados indicam também que a selecção para maiores crescimentos aos 12 anos de idade não irá, provavelmente, afectar negativamente as propriedades da madeira aos 17 anos. Um requisito para a estimativa das componentes de variância e outros parâmetros genéticos, para qualquer carácter quantitativo, é o conhecimento do coeficiente de parentesco. Normalmente em ensaios de polinização livre é assumido um valor de 0.125 entre as progénies, no entanto a utilização de coeficientes parentesco incorrectos pode implicar enviesamentos nas estimativas da heritabilidade. Neste trabalho, o valor médio do coeficiente de consanguinidade entre as famílias utilizadas, foi estimado recorrendo a microsatélites, tendo se obtido um valor médio de 0.13, o que sugere que o erro associado à estimativa de heritabilidade é pequeno. De forma a explorar as o impacto que os parâmetros genéticos estimados anteriormente podem ter no melhoramento da P. pinaster, foram estimados os ganhos genéticos para as diversas famílias recorrendo a índices de selecção. Foram considerados dois cenários de utilização final da madeira, nomeadamente a utilização da madeira sólida e a produção de pasta. Os resultados mostraram que de entre o grupo das 10 melhores famílias existem várias que são comuns aos dois tipos de utilização final da madeira, e que é possível seleccionar um grupo de famílias que irão produzir bons resultados em ambas as situações. Num país pequeno e com recursos financeiros limitados como é Portugal, a optimização dos recursos através da utilização objectivos múltiplos, é de extrema importância num programa de melhoramento de pequenas dimensões, como é o caso do programa de melhoramento do pinheiro bravo. Pinus pinaster Ait. (Maritime pine) is one of the most important native species in Portugal, occupying 23% of the national forestry area. Due to its economic importance, a national tree improvement plan for this species has been in operation since the early 1980’s. The maritime pine breeding programme is presently in its second generation of selection (the progeny trials reported in this study are part of this programme). The main objective of this thesis was to study the genetic control of wood properties promoting wood quality of P. pinaster, paying special attention to the genetic relationships between them and with growth traits. This work contributes to the Portuguese P. pinaster breeding programme by adding information on wood quality of 46 open-pollinated families that belong to its first generation, which were represented in a progeny test that was burned by a forest fire. The results indicate that ring density is the most heritable (ℎ=0.63) of the variables studied. Also, results pointed out that under Mediterranean climate conditions, P. pinaster earlywood characteristics are subject to a stronger genetic control (h2(MND)=0.54, h2(EWD)=0.60) than latewood components (ℎ(MXD)=0.34; ℎ(LWD)=0.26), which might be more depend on environmental conditions. Pith to bark trends showed that heritability values increase with age for most wood-density components and that age-age genetic correlations for wood density components are generally high, indicating the possibility of early selection. Also, the results showed that genetic correlation between all wood density components were higher than the corresponding phenotypic correlations, indicating that trait evaluation based on phenotypic correlations rather than genetic ones would result in an underestimation of potential gains from indirect selection. Furthermore, all wood density components were highly genetically correlated with ring density (0.79<rg<1) and also closely associated among themselves, indicating that these traits are probably largely controlled by the same set of genes, and that selection for one characteristic should result in a simultaneous response of associated traits. Data indicated that ring density has a negative genetic correlation with the lignin content (rg=-0.16), which is desirable if the final purpose is pulp production. Concerning the genetic control of radial modulus of elasticity and radial modulus of rupture, results showed that these traits are under a moderate genetic control (ℎ=0.34 and ℎ=0.31, respectively), suggesting possible genetic gains by selection for higher resistance and elasticity. These traits were positively correlated with ring density and spiral grain, while the correlations with lignin content were negative. Genetic and phenotypic correlations between growth and wood quality traits were also studied, as well as the possible consequences of selection for growth at early ages on wood quality. The results showed that genetic selection based on growth will not result in a decrease of wood density and will not affect the spiral grain intensity. Furthermore, it is possible to select for growth improvement with an increase in the radial modulus of elasticity and with lower lignin proportion. A major difficulty in estimating additive genetic parameters is the assumption of an average genetic relationship between the progeny in an open pollinated trial of 0.125, which can produce bias. In order to avoid bias in the genetic parameters estimations, the mean value of coancestry coefficient of the families was estimated using microsatellite markers. A mean coancestry coefficient of 0.130 was obtained, and it was concluded that the associated error in a heritability estimates was low. In order to explore the possible effect that previous parameters estimates may have on P. pinaster improvement, expected genetic gains were estimated for several family based multi-trait selection indices for two possible final use scenarios, namely solid wood and other for pulp production. The results showed that several of the 10 best families are common for the two final use scenarios, and that it is possible to select a group of families that will give good results for solid wood end use or pulp production. These findings comprise an important contribution to a small country with limited financial resources like Portugal, since it addresses the optimization of resources with a multi-option use in a small breeding programme such as Portuguese P. pinaster Tese de Doutoramento em Ciências Florestais
Tipo de Documento
Tese de Doutoramento
Idioma Português
Orientador(es) Almeida, Maria Helena R. N. Ribeiro de; Louzada, José Luis Penetra Cerveira
Idioma Português
Orientador(es) Almeida, Maria Helena R. N. Ribeiro de; Louzada, José Luis Penetra Cerveira
| Financiadores do RCAAP | |||||||
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