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Issue
Ann. For. Sci.
Volume 62, Number 6, September-October 2005
Page(s) 565 - 573
DOI http://dx.doi.org/10.1051/forest:2005049
Ann. For. Sci. 62 (2005) 565-573
DOI: 10.1051/forest:2005049

Predicting the environmental thresholds for cambial and secondary vascular tissue development in stems of hybrid aspen

Peter W. Barlowa and Stephen J. Powersb

a  School of Biological Sciences, University of Bristol, Woodland Road, Bristol BS8 1UG, UK
b  Biomathematics and Bioinformatics Division, Bawden Building, Rothamsted Research, Harpenden, Hertfordshire AL5 2JQ, UK

(Received 19 May 2004; accepted 9 March 2005)

Abstract - The interaction between environmental conditions and the developing secondary vascular tissue in young stems of hybrid aspen, Populus tremula × P. tremuloides, was studied with the aid of a differential equation regression model. Two data sets were combined. The first set consisted of the accumulated numbers of cells, such as xylem fibres, vessels, phloem and parenchymatous ray cells, in the radial cell files of stems sampled at intervals over a period of 16 months. Also counted were the numbers of fusiform cambial cells accumulated within the radial files and upon the cambial perimeter (initial cells). The second data set pertained to the external environment, and values were gathered at close time-intervals during the same stem-sampling period. The environmental variables were temperature and illuminance; from the latter, an estimate of day-length was made. These variables were used to construct developmental-time units, values of which were regressed against the accumulated numbers of the various cell types in the secondary vascular tissues. Regression analyses led to estimates not only of rates of cell production but also to the basal threshold values of the environmental parameters, above or below which the various cell productions were initiated or terminated in relation to seasonal conditions. In this way, the critical conditions for the production of each of the various cell types could be identified.


Résumé - Détection de seuils de température et de durée du jour pour le développement cambial et la formation de tissus vasculaires dans des troncs de peupliers hybrides. Les interactions entre conditions environnementales et développement des tissus vasculaires secondaires ont été étudiées au cours du développement de jeunes pousses de tremble hybride (Populus tremula × P. tremuloïdes) à l'aide d'un modèle de régression associé à des équations différentielles. Deux séries de données ont été combinées. La première concernait le nombre de cellules accumulées de différents types - fibres xylémiennes, vaisseaux, cellules de phloème, rayons parenchymateux - dans les files radiales de cellules de tiges échantillonnées à intervalles de temps réguliers sur une période de 16 mois. Étaient aussi pris en compte le nombre de cellules cambiales fusiformes accumulées dans les files radiales et dans le périmètre cambial (cellules initiales). La seconde série de données concernait des variables environnementales externes, dont les valeurs ont été relevées à intervalles de temps rapprochés, tout au long de la période d'échantillonnage des pousses. Les variables environnementales prises en compte sont la température et l'éclairement, donnée à partir de laquelle est estimée la durée du jour. Elles ont été utilisées pour définir des unités de « temps de développement », à partir desquelles se font les régressions contre le nombre de cellules des différents types accumulées dans les tissus vasculaires secondaires. Les analyses de régression permettent d'estimer non seulement le taux de production de cellules, mais aussi les valeurs seuils des paramètres environnementaux au dessus et en dessous desquelles les différents types de productions cellulaires sont initiés ou arrêtés en fonction des conditions saisonnières. De cette manière on a pu identifier les conditions critiques pour la production de chacun de chacun de ces différents types de cellules.


Key words: cambium / developmental-time units / hybrid aspen / modelling / secondary vascular tissues

Mots clés : cambium / unité de temps de développement / tremble hybride / modélisation / tissus vasculaires secondaires

Corresponding author: Peter W. Barlow P.W.Barlow@bristol.ac.uk

© INRA, EDP Sciences 2005