Model analysis of the importance of reiteration for branch longevity in Pseudotsuga menziesii compared with Abies grandis

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Abstract

Reiteration is an important process in the maintenance of tree crowns and in plant longevity. We use a geometric simulation model of branch growth to explore differences in longevity between old-growth Pseudotsuga menziesii (Mirb.) Franco and Abies grandis (D. Don ex Lamb.) Lindl. branches. Reiteration is defined through rules that reflect apical dominance relationships, and these rules are used to define shoot cluster units (SCU) on P. menziesii branches. Reiteration through epicormic production dominates growth in simulated P. menziesii branches and is shown to be a major factor that differentiates growth between P. menziesii and A. grandis. Branch growth is shown to be highly sensitive to rules for bifurcation and capacity for reiteration. The rules employed in the model that define epicormic initiation and SCU independence reveal possible physiological mechanisms through which reiteration occurs in P. menziesii. A simple morphological rule fails to simulate branch growth adequately, whereas a physiological rule through epicormic initiation after release from inhibition of a lateral axis yields realistic simulated branches. Branch growth is best simulated through a combination of physiological controls and morphological rules.

La réitération est un processus important pour le maintient des houppiers des arbres et la longévité des plantes. Afin d'explorer les différences de longévité entre des branches de Pseudotsuga menziesii (Mirb.) Franco et de l'Abies grandis (D. Don ex Lamb.) Lindl. surannés, les auteurs ont utilisé un modèle géométrique de simulation de la croissance des arbres. La réitération est définie par des règles qui reflètent les relations de dominance apicale, et on utilise ces règles pour définir des unités de groupes de tiges (SCU) chez les rameaux du P. menziesii. La réitération par production épicormique domine la croissance chez les rameaux simulés du P. menziesii, et on montre qu'il s'agit d'un facteur majeur qui différencie les croissances du P. menziesii et de l'A. grandis. On montre également que la croissance raméale est très sensible aux règles qui régissent la bifurcation et la capacité de réitération. Les règles employées dans le modèle, définissant l'initiation épicormique et l'indépendance des SCU, révèlent des mécanismes physiologiques possibles par lesquels la réitération survient chez le P. menziesii. Une règle morphologique simple est impuissante à simuler adéquatement la croissance raméale, alors qu'une règle physiologique faisant intervenir une initiation épicormique, après le relâchement de l'inhibition imposée par l'axe latéral, conduit à des simulations réalistes des ramifications. On obtient la meilleure simulation des ramifications avec une combinaison de contrôles physiologiques et de règles morphologiques.

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