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Incorporating genetic variation into a model of budburst phenology of coast Douglas-fir (Pseudotsuga menziesii var. menziesii)

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Models to predict budburst and other phenological events in plants are needed to forecast how climate change may impact ecosystems and for the development of mitigation strategies. Differences among genotypes are important to predicting phenological events in species that show strong clinal variation in adaptive traits. We present a model that incorporates the effects of temperature and differences among genotypes to predict the timing of budburst of coast Douglas-fir (Pseudotsuga menziesii var. menziesii (Mirb.) Franco). The main components of the model are (i) functions to calculate the accumulation of chilling units (CU) and forcing units (FU) during dormancy and (ii) a function defining the combinations of CU and FU needed for budburst (the possibility line). The possibility line was fit to data from 59 populations subjected to eight different winter environments. Differences among populations were incorporated into the possibility line using population coefficients that vary the FU required for budburst. Correlations among the population coefficients and variables describing local environments supported the hypothesis that genetic variation in budburst is largely an adaptation to summer drought. The new model can be used to test potential seed transfers as a strategy to mitigate some of the effects of climate change.

On a besoin de modèles capables de prédire le débourrement ainsi que d’autres événements d’ordre phénologique chez les plantes pour prévoir les effets néfastes des changements climatiques sur les écosystèmes et pour élaborer des stratégies visant à atténuer ces effets. Les différences génotypiques sont importantes pour prédire les événements d’ordre phénologique chez les espèces dont les traits adaptatifs sont soumis à une forte variation clinale. Nous présentons un modèle qui intègre les effets de la température et les différences entre les génotypes pour prédire le moment du débourrement chez le douglas de Menzies typique (Pseudotsuga menziesii var. menziesii (Mirb.) Franco). Les principaux éléments du modèle sont (i) des fonctions pour calculer l’accumulation des unités de froid et des unités de forçage durant la période de dormance et (ii) une fonction qui définit les combinaisons d’unités de froid et de forçage nécessaires pour le débourrement (ligne des possibilités). La ligne des possibilités a été ajustée aux données de 59 populations soumises à huit sortes de conditions hivernales différentes. Les différences entre les populations ont été intégrées dans la ligne des possibilités sous forme de coefficients de population qui font varier les unités de forçage requises pour le débourrement. Les corrélations entre les coefficients de population et les variables qui décrivent les conditions environnementales locales supportent l’hypothèse selon laquelle la variation génétique associée au débourrement est en grande partie une adaptation à la sécheresse estivale. Le nouveau modèle peut être utilisé pour tester les transferts potentiels de graines en tant que stratégie pour minimiser certains des effets des changements climatiques.

Document Type: Research Article

Publication date: January 1, 2011

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  • Published since 1971, this monthly journal features articles, reviews, notes and commentaries on all aspects of forest science, including biometrics and mensuration, conservation, disturbance, ecology, economics, entomology, fire, genetics, management, operations, pathology, physiology, policy, remote sensing, social science, soil, silviculture, wildlife and wood science, contributed by internationally respected scientists. It also publishes special issues dedicated to a topic of current interest.
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