Using among-year variation to assess maternal effects in Pinus aristata and Pinus flexilis

Erin M. Borgman, Anna W. Schoettle, Amy L. Angert
2014 Botany  
Maternal effects, the effect of the maternal environment during development on offspring growth, can complicate the interpretation of common garden studies. Growing one or more generations in a common environment can help minimize maternal effects, but is often not practical with long-lived species. In Pinus aristata Engelm. and Pinus flexilis James, we assessed maternal effects by growing offspring sourced over multiple years from the same mother trees, comparing growth traits between source
more » ... ars. Additionally, we explored the effect of maternal environment on seed characteristics by collecting five twig clippings from each mother tree and measuring characteristics indicative of the relative vigor of the tree during each seed source year. The effect of year was significant for twig growth characteristics, seed size, and seedling performance. For both species, there were significant relationships between the relative inter-annual (RIA) variation in seed mass and the RIA variation in numerous seedling traits including cotyledon length, seedling total dry mass, and needle length. Variation in seed mass was not predicted by yearly variation in the maternal plant's phenotypic traits. These results support the hypothesis that maternal effects translate into variation in early seedling growth and suggest possibilities to statistically account for them in common garden studies involving long-lived species. Résumé : L'effet maternel, c'est-à -dire l'effet de l'environnement maternel durant le développement sur la croissance de la progéniture, peut compliquer l'interprétation d'études de transplantation. Faire croître une ou plusieurs générations dans un environnement transplanté peut contribuer à minimiser l'effet maternel, mais cette alternative n'est souvent pas pratique pour les espèces longévives. Les auteurs ont évalué l'effet maternel chez Pinus aristata Engelm. et Pinus flexilis James en cultivant la progéniture provenant des mêmes arbres-mères à chaque année pendant plusieurs années, comparant leurs traits de croissance entre les années d'origine. De plus, elles ont exploré l'effet de l'environnement maternel sur les caractéristiques des graines en récoltant cinq petites branches de chaque arbre-mère et en mesurant les caractéristiques indicatives de la vigueur relative de l'arbre à chaque année d'origine. L'effet de l'année était significatif sur le plan des caractéristiques de croissance des petites branches, la taille des graines et la performance des pousses. Chez les deux espèces, des relations significatives étaient observées entre la variation interannuelle relative (IAR) de la masse des graines et la variation IAR de plusieurs traits des pousses incluant la longueur du cotylédon, la masse sèche totale des pousses et la longueur des aiguilles. La variation de la masse des graines ne pouvait être prédite par la variation annuelle des traits phénotypiques maternels du plant. Ces résultats appuient l'hypothèse que l'effet maternel se traduit dans la variation de la croissance annuelle des pousses et suggèrent la possibilité d'en tenir compte sur un plan statistique lors d'études de transplantation impliquant des espèces longévives. [Traduit par la Rédaction]
doi:10.1139/cjb-2014-0085 fatcat:3v3r4bym5va5xowacdb3jbbe6u