Variation in the phenology of shoot elongation between geographic provenances of maritime pine (Pinus pinaster) - implications for the synchrony with the phenology of the twisting rust fungus, Melampsora pinitorqua

Abstract - The phenology of shoot elongation was monitored for 2 or 3 years at 4 sites in France with 6 maritime pine geographic provenances. Within each provenance, the onset of phenological stages, especially the earlier ones, was better predicted by heat sums than by calendar days. The accuracy of prediction could be increased by about 50% for the earliest studied stage (from 19 to 10 d). However, temporal and, to a greater extent, site effects were still observed for heat sums. These may be attributed in part to stressful environmental conditions for pine. The geographic provenances used represent a range of significantly different heat requirements, the Tamjout (from Morocco) and the Leiria (from Portugal) provenances representing the earliest and the latest, respectively, with a difference of approximately 100 degree-days (for a threshold temperature of 0°C). A positive correlation was observed between precocity and vigour though this could not explain differences in precocity between provenances. A comparison of pine and rust (Melampsora pinitorqua) phenologies, monitored at the same sites in south-west France, revealed that synchrony between the host-susceptible stages and the parasite-spore-producing stages did not always occur. The earliness of the Tamjout provenance predisposed it to greater rust infection than other provenances due to better synchrony with basidiospore production. Variations in host-parasite synchrony are discussed from an evolutionary perspective and in relation to the prediction of infection risk.

Résumé - Variabilité phénologique de l'élongation des pousses entre provenances géographiques de pin maritime. Conséquences sur la synchronisation avec la phénologie du champignon responsable de la rouille courbeuse, Melampsora pinitorqua. La phénologie d'élongation des pousses a été suivie pendant 2 ou 3 ans dans 4 sites pour 6 provenances géographiques de pin maritime. Pour chaque provenance, les sommes de températures et les dates ont été comparées en tant que variables prédictrices de l'apparition des stades phénologiques, par la méthode du coefficient de variation et de l'erreur standard de prédiction. Les sommes de températures se sont révélées les meilleures variables prédictrices, surtout pour le stade le plus précoce, avec une erreur de prédiction réduite d'environ 50% (de 19 à 10 j). Toutefois, il reste une variation entre années et surtout entre sites. Cette dernière pourrait provenir en partie de conditions défavorables pour la croissance des pins dans 2 des sites étudiés. Les provenances étudiées ont manifesté des exigences thermiques significativement différentes, les provenances Tamjout (Maroc) et Leiria (Portugal) représentant la plus précoce et la plus tardive respectivement, avec une différence d'environ 100 degrés/jours (pour un seuil de 0°C). La précocité et la vigueur sont corrélées positivement. Toutefois les différences de précocité entre provenances sont maintenues après ajustement à la vigueur. La sensibilité des pins et la phénologie du champignon responsable de la rouille courbeuse (Melampsora pinitorqua) ont été suivies dans le même site dans les Landes. La coincidence entre les stades sensibles chez les pins et la production de basidiospores par le champignon n'est pas toujours observée, même pour la provenance landaise de pin maritime. La précocité de la provenance Tamjout se traduit par une plus grande prédisposition aux infections que pour les autres provenances, du fait de la coincidence entre la période de sensibilité et la production de basidiospores. Une discussion est proposée sur les variations de la coincidence phénologique hôte-parasite, du point de vue de l'évolution et en relation avec la prévision des risques d'infection.