Evaluation of forest tree breeding strategies based on partial pedigree reconstruction through simulations: Pinus pinaster and Eucalyptus nitens as case studies
Résumé
Despite recent developments in molecular markers, most forest tree breeding programmes do not use them routinely. One way to integrate markers would be to use them for pedigree reconstruction after a simplified mating design through polymix or open-pollinated breeding. Thanks to the latest developments in the POPSIM simulator, various breeding strategies, including some based on paternity recovery, were evaluated with specified constraints on the level of diversity over breeding cycles. These simulations were carried out in two case studies: the French Pinus pinaster (Ait.) and the New Zealand Eucalyptus nitens (H. Dean & Maiden) Maiden breeding programmes. The Pinus pinaster case study produced lower genetic gain for the polymix breeding strategy with paternity recovery compared with double-pair mating or optimal-contribution strategies. However, the polymix breeding strategy could be of interest if the mating design is faster to complete. In the Eucalyptus nitens case study, pedigree recovery was shown to be a mandatory step to controlling the erosion of diversity over breeding cycles. In both cases, the strategies based on pedigree reconstruction were applicable with a limited level of genotyping. Finally, these simulations allow some general recommendations to be drawn to help breeders when designing a strategy for forest tree breeding.
Dans la plupart des programmes d’amélioration forestiers, les marqueurs moléculaires ne sont pas utilisés en routine malgré les développements récents en génomique. Une des possibilités d’intégration des marqueurs serait de les utiliser pour reconstituer les pedigrees après des croisements simplifiés de type polycross ou pollinisation libre. Grâce aux derniers développements du simulateur POPSIM, différentes stratégies d’amélioration, dont certaines incluant une recherche de paternité, ont été évaluées avec des contraintes spécifiques relatives au niveau de diversité au cours des cycles de sélection. Ces simulations ont été menées pour deux cas d’étude : les programmes d’amélioration de Pinus pinaster (Ait.) en France et d’Eucalyptus nitens (H. Deane & Maiden) Maiden en Nouvelle-Zélande. Le cas d’étude Pinus pinaster révèle un gain génétique moindre pour la stratégie de croisements polycross avec recherche de paternité en comparaison aux stratégies de croisements double-paire ou de contributions optimales. Néanmoins, la stratégie de croisements polycross pourrait être intéressante si elle permet une réduction de la durée des cycles de sélection. Pour le cas d’étude Eucalyptus nitens, la reconstitution de pedigree est une étape obligatoire pour contrôler l’érosion de la diversité au cours des cycles de sélection. Dans les deux cas, les stratégies basées sur la reconstitution de pedigree peuvent être mises en œuvre en génotypant un nombre limité d’individus. Finalement, ces simulations ont permis de formuler des recommandations générales afin d’aider les sélectionneurs à élaborer des stratégies d’amélioration chez les arbres forestiers.
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