Potential of evolutionary adaptation of Douglas fir (Pseudotsuga menziesii Franco.) to drought : role of resistance to cavitation, xylem microdensity and pit anatomical traits.

Adaptation au changement climatique et potentiel évolutif du Douglas (Pseudotsuga menziesii Franco.) : rôle des traits hydrauliques, microdensitométriques et anatomiques du xylème

Thibaud Chauvin (1, 2)

1 BioForA - Biologie intégrée pour la valorisation de la diversité des arbres et de la forêt
2 AgroParisTech

Several turn-of-the-20th-century diebacks have shown that French Douglas-fir was vulnerable to drought. Whether the Douglas-fir forests can adapt to the new warmer and dryer climate is a key concern in France. We estimated variation of resistance to cavitation traits of a set of Washington, Oregon and Californian provenances in two common garden experiments located in the south of France. We studied the relationships between resistance to cavitation, xylem microdensity and pit anatomy in the trunk and branches. We found that climatic selection pressure in the natural area has shaped local adaptation for resistance to cavitation, microdensity and pit's anatomy. Inland California provenances tend to be significantly more cavitation resistant, with a denser latewood and safer pits than coastal Californian, then Washington and Oregon provenances. However, we also found significant within region variation that could not be explained by the available climatic data. We found different structure-functions relationships, according to the observation level (tree or provenance) and the tree part (trunk or branch). For example, at the individual level, the most cavitation-resistant trees have branches with denser latewood and smaller pit aperture, while at the provenance level, the most cavitation resistant provenances have less dense wood in both trunk and branches, and safer pits. Overall, we conclude that there is a potential for evolutionary adaptation for resistance to drought in Douglas-fir, available at different levels, individual and provenance. However, in a tree improvement context, the complex network of relationships among the resistance to cavitation, the microdensity and the anatomy traits should be carefully monitored in order to avoid possible unfavourable correlative response to selection.

Plusieurs dépérissements du début du XXe siècle ont montré que le Douglas français était vulnérable à la sécheresse. La question de savoir si les forêts de Douglas peuvent s'adapter au nouveau climat plus chaud et plus sec est une préoccupation majeure en France. Nous avons estimé la variation de la résistance à la cavitation d'un ensemble de provenances de Washington, de l'Oregon et de Californie dans deux expériences de jardins communs situées dans le sud de la France. Nous avons étudié les relations entre la résistance à la cavitation, la microdensité du xylème et l'anatomie du tronc et des branches. Nous avons constaté que la pression de sélection climatique dans la zone naturelle a façonné l'adaptation locale pour la résistance à la cavitation, la microdensité et l'anatomie des ponctuations du xylème. Les provenances de Californie intérieure tendent à être plus résistantes à la cavitation, avec une plus grande densité de bois d'été et des ponctuation plus sûres que les provenances de Californie côtière, puis de Washington et d'Oregon. Cependant, nous avons également constaté des variations importantes à l'intérieur d'une même région qui ne pouvaient pas être expliquées par les données climatiques disponibles. Nous avons trouvé différentes relations structure-fonctions, selon le niveau d'observation (arbre ou provenance) et la partie de l'arbre (tronc ou branche). Par exemple, au niveau individuel, les arbres les plus résistants à la cavitation ont des branches plus denses avec une ouverture de ponctuation plus petite, tandis qu'au niveau de la provenance, les arbres les plus résistants à la cavitation ont du bois moins dense dans le tronc et les branches, et des ponctuations plus sûrs. Dans l'ensemble, nous concluons qu'il existe un potentiel d'adaptation évolutive pour la résistance à la sécheresse du Douglas, disponible à différents niveaux, individuel et de provenance. Cependant, dans un contexte d'amélioration des arbres, le réseau complexe de relations entre la résistance à la cavitation, la microdensité et les traits anatomiques doit être soigneusement examiné afin d'éviter une éventuelle réponse corrélative défavorable à la sélection.

Mots clés: Douglas fir; Adaptation; Climate Change; Dendroecology; Provenance; Cavitation Resistance; Pit Anatomy

Mots clés: Douglas; Adaptation; Changement Climatique; Dendroécologie; Provenance; Résistance à la Cavitation; Anatomie des Ponctuations

Domaines: Ecologie, Environnement

Thibaud Chauvin. Adaptation au changement climatique et potentiel évolutif du Douglas (Pseudotsuga menziesii Franco.) : rôle des traits hydrauliques, microdensitométriques et anatomiques du xylème. Ecologie, Environnement. Institut agronomique, vétérinaire et forestier de France, 2019. Français. ⟨NNT : 2019IAVF0003⟩. ⟨tel-02446419⟩