Since the arrival of the pathogen responsible for the Dutch elm disease in Europe and North America, efforts to counteract its effects have represented one of the greatest challenges in the fight against wild tree species diseases, with breeding initiatives standing out. In the mid-20th century, European breeding programs laid a solid scientific foundation and succeeded in obtaining resistant materials through hybridization with Asian elms species. The discovery of resistant genotypes of Ulmus minor Mill. by the Spanish program, following years of field surveys, enabled the implementation of controlled crossing cycles with the dual aim of increasing resistance to the pathogen and diversifying the genetic base of available materials.
This thesis delves into the genetic control of resistance to Dutch elm disease by analyzing parameters such as heritability and genetic gain. To this end, artificial inoculations with Ophiostoma novo-ulmi Brasier were carried out on U. minor progenies obtained through controlled crosses between resistant parents (R×R) and resistant × susceptible combinations (R×S), assessing the phenotypic expression of resistance.
The identification of three genotypes derived from R×S crosses that exhibit higher levels of resistance than their respective parents suggests the occurrence of transgressive segregation, opening new possibilities for breeding. These resistant genotypes have been registered in the National Catalogue of Basic Materials. Heritability estimates confirm a significant genetic control, and the variation observed among crosses suggests the presence of different underlying genetic architectures, which could enhance the efficiency of breeding and conservation strategies.
The establishment of seed orchards promoting panmixia among resistant and moderately resistant materials could generate novel genetic combinations with sufficient resistance and higher variability than the currently available base materials. Meanwhile, the conservation of part of the genetic background of natural (susceptible) elm stands may be feasible through natural crossings with the planted resistant elm clones. The evaluation of resistance under two contrasting environments allowed for the assessment of environmental influence on resistance, including the analysis of phenotypic plasticity and genotype-by-environment interactions. These findings contribute to the assessment of the effectiveness and long-term sustainability of restoration actions implemented using available base materials.
RESUMEN
Desde la llegada del patógeno causante de la grafiosis a Europa y Norteamérica, los esfuerzos para contrarrestar sus efectos han representado uno de los mayores desafíos en la lucha contra enfermedades de especies arbóreas silvestres, destacando especialmente los trabajos en mejora genética. A mediados del siglo XX, los programas europeos sentaron una base científica sólida, logrando además la obtención de materiales resistentes mediante la hibridación con especies asiáticas. En este contexto, el hallazgo de genotipos resistentes de Ulmus minor Mill. por el programa español tras años de prospecciones en campo, ha permitido iniciar ciclos de cruzamientos controlados con el doble objetivo de incrementar la resistencia al patógeno y diversificar los materiales disponibles.
Esta tesis profundiza en el control genético de la resistencia a la grafiosis mediante el estudio de parámetros como la heredabilidad y la ganancia genética. Para ello, se han llevado a cabo inoculaciones artificiales con Ophiostoma novo-ulmi Brasier sobre progenies de U. minor obtenidas por cruzamientos controlados entre parentales resistentes (R×R) y resistentes con susceptibles (R×S), evaluando la expresión fenotípica de la resistencia.
El hallazgo de tres genotipos derivados de cruces R×S con niveles de resistencia superiores a los de sus progenitores confirma la existencia de segregación transgresiva, abriendo nuevas posibilidades para la mejora. Estos individuos resistentes han sido incluidos en el Catálogo Nacional de Materiales de Base. Las estimaciones de heredabilidad confirman un control genético significativo, y la variación observada entre cruzamientos sugiere la presencia de distintas arquitecturas genéticas subyacentes, lo que podría incrementar la eficiencia de las estrategias de mejora y conservación.
La creación de plantaciones semilleras que favorezcan la panmixia entre materiales resistentes y moderadamente resistentes podría generar nuevas combinaciones genéticas suficientemente resistentes, con mayor variabilidad que los materiales de base disponibles actualmente. Conservar parte del acervo genético de olmedas naturales (susceptibles), puede ser viable a través del cruzamiento en la naturaleza con ejemplares de los materiales resistentes plantados. El estudio en dos ambientes contrastados ha permitido evaluar la influencia del ambiente sobre la resistencia, constatando la plasticidad de este carácter y la existencia de interacciones genotipo-ambiente. Estos resultados contribuyen a optimizar la eficacia y sostenibilidad de las acciones de restauración desarrolladas con los materiales de base disponibles.
Since the arrival of the pathogen responsible for the Dutch elm disease in Europe and North America, efforts to counteract its effects have represented one of the greatest challenges in the fight against wild tree species diseases, with breeding initiatives standing out. In the mid-20th century, European breeding programs laid a solid scientific foundation and succeeded in obtaining resistant materials through hybridization with Asian elms species. The discovery of resistant genotypes of Ulmus minor Mill. by the Spanish program, following years of field surveys, enabled the implementation of controlled crossing cycles with the dual aim of increasing resistance to the pathogen and diversifying the genetic base of available materials.
This thesis delves into the genetic control of resistance to Dutch elm disease by analyzing parameters such as heritability and genetic gain. To this end, artificial inoculations with Ophiostoma novo-ulmi Brasier were carried out on U. minor progenies obtained through controlled crosses between resistant parents (R×R) and resistant × susceptible combinations (R×S), assessing the phenotypic expression of resistance.
The identification of three genotypes derived from R×S crosses that exhibit higher levels of resistance than their respective parents suggests the occurrence of transgressive segregation, opening new possibilities for breeding. These resistant genotypes have been registered in the National Catalogue of Basic Materials. Heritability estimates confirm a significant genetic control, and the variation observed among crosses suggests the presence of different underlying genetic architectures, which could enhance the efficiency of breeding and conservation strategies.
The establishment of seed orchards promoting panmixia among resistant and moderately resistant materials could generate novel genetic combinations with sufficient resistance and higher variability than the currently available base materials. Meanwhile, the conservation of part of the genetic background of natural (susceptible) elm stands may be feasible through natural crossings with the planted resistant elm clones. The evaluation of resistance under two contrasting environments allowed for the assessment of environmental influence on resistance, including the analysis of phenotypic plasticity and genotype-by-environment interactions. These findings contribute to the assessment of the effectiveness and long-term sustainability of restoration actions implemented using available base materials.
RESUMEN
Desde la llegada del patógeno causante de la grafiosis a Europa y Norteamérica, los esfuerzos para contrarrestar sus efectos han representado uno de los mayores desafíos en la lucha contra enfermedades de especies arbóreas silvestres, destacando especialmente los trabajos en mejora genética. A mediados del siglo XX, los programas europeos sentaron una base científica sólida, logrando además la obtención de materiales resistentes mediante la hibridación con especies asiáticas. En este contexto, el hallazgo de genotipos resistentes de Ulmus minor Mill. por el programa español tras años de prospecciones en campo, ha permitido iniciar ciclos de cruzamientos controlados con el doble objetivo de incrementar la resistencia al patógeno y diversificar los materiales disponibles.
Esta tesis profundiza en el control genético de la resistencia a la grafiosis mediante el estudio de parámetros como la heredabilidad y la ganancia genética. Para ello, se han llevado a cabo inoculaciones artificiales con Ophiostoma novo-ulmi Brasier sobre progenies de U. minor obtenidas por cruzamientos controlados entre parentales resistentes (R×R) y resistentes con susceptibles (R×S), evaluando la expresión fenotípica de la resistencia.
El hallazgo de tres genotipos derivados de cruces R×S con niveles de resistencia superiores a los de sus progenitores confirma la existencia de segregación transgresiva, abriendo nuevas posibilidades para la mejora. Estos individuos resistentes han sido incluidos en el Catálogo Nacional de Materiales de Base. Las estimaciones de heredabilidad confirman un control genético significativo, y la variación observada entre cruzamientos sugiere la presencia de distintas arquitecturas genéticas subyacentes, lo que podría incrementar la eficiencia de las estrategias de mejora y conservación.
La creación de plantaciones semilleras que favorezcan la panmixia entre materiales resistentes y moderadamente resistentes podría generar nuevas combinaciones genéticas suficientemente resistentes, con mayor variabilidad que los materiales de base disponibles actualmente. Conservar parte del acervo genético de olmedas naturales (susceptibles), puede ser viable a través del cruzamiento en la naturaleza con ejemplares de los materiales resistentes plantados. El estudio en dos ambientes contrastados ha permitido evaluar la influencia del ambiente sobre la resistencia, constatando la plasticidad de este carácter y la existencia de interacciones genotipo-ambiente. Estos resultados contribuyen a optimizar la eficacia y sostenibilidad de las acciones de restauración desarrolladas con los materiales de base disponibles. Read More
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