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Dans un contexte de changements climatiques, le stress hydrique et la gestion de l'eau sont considérés comme une contrainte importante pour le secteur agricole. Ainsi la sélection pour la tolérance à la sécheresse est devenue un objectif majeur pour de nombreux programmes de sélection. La vulnérabilité à la cavitation est considérée comme un trait d'intérêt pour la sélection à une sécheresse extrême, en particulier pour les plantes ligneuses. Pourtant, l'étendue de sa variabilité et sa relation avec la tolérance à la sécheresse sont mal documentées à l’échelle intra-spécifique, et en particulier dans les espèces cultivées. Dans cette étude, la variabilité génétique de la vulnérabilité à la cavitation a été étudiée sur trois dispositifs expérimentaux différents avec trois arbres d’intérêt agronomique qui sont menacés par le risque de sécheresse: noyer, hévéa et pommier. Une faible ou aucune, variation de la vulnérabilité à la cavitation a été trouvée dans les espèces étudiées ainsi qu'entre deux espèces de noyers malgré les différences de traits précédemment rapportés. Ces résultats suggèrent une canalisation de la résistance à la cavitation dans les organes critiques (branches, tiges). Chez le pommier, le porte-greffe est soupçonné de provoquer de la plus étroite résistance à la cavitation sur le greffon. Par contre, des différences ont bien étés trouvées sur d’autres traits de réponse à la sécheresse comme la régulation stomatique, la chute des feuilles ou encore la vulnérabilité à la cavitation dans le pétiole. Ainsi, la vulnérabilité à la cavitation des organes critiques n’est pas un paramètre pertinent pour la sélection de la tolérance à la sécheresse, et les programmes de sélection sur les espèces étudiées ne semblent pas avoir affecté ce paramètre. / In a context of climatic changes, drought stress and water management are regarded as one of the most important constraints for agricultural sector. Thus the selection for drought tolerance became a main objective for many breeding programs. Vulnerability to cavitation is considered a trait of interest for the selection for extreme drought stress, especially for woody species. However, the extent of its variability and its relation to drought tolerance are poorly documented on intraspecific level, particularly for cultivated species. In this study the genetic variability of vulnerability to cavitation was studied on three different experimental devices with three trees of agronomic interest that are threatened by the risk of drought: walnut, rubber and apple trees. Low or no variation in xylem vulnerability to cavitation was found in the studied species and between two species of walnuts despite differences previously reported features. These results suggested a canalization of cavitation resistance on critical organs (branches and stems). In apple tree, the rootstock was suspected to cause the narrow resistance to cavitation on the scion. On the contrary, differences on other traits in response to drought stress such as stomatal regulation, leaf shedding or vulnerability to cavitation on petiole were found. Therefore, vulnerability to cavitation of critical organs was not a relevant parameter for the selection of drought tolerance and breeding programs on the species studied did not appear to affect this parameter.

La connaissance des processus physiologiques, soit dans la phase de repos, soit pendant le développement végétatif, est important dans l'adaptation des angiospermes ligneuses tempérées, plutôt sur la question de la gestion de l'eau par la plante. Les objectifs de cette étude étaient d’évaluer la teneur de l’eau et le métabolisme des hydrates de carbone pendant l'état d'avancement de la dormance chez les poiriers, d'évaluer les stratégies d'utilisation de l'eau chez deux espèces ligneuses (pommier et noyer), qui ont été soumis à trois niveaux de déficit hydrique, et finalement, d’évaluer la fiabilité de la technique d'injection d'air pour provoquer la cavitation dans trois espèces d'angiospermes ligneuses. Lors de la première expérience, menée pendant l'automne et l'hiver 2008 au Brésil, nous avons utilisé les cultivars de poiriers et de ‘Packham Triumph’ et ‘Housui’. La deuxième expérience a été développée en France au cours de l'été 2009, avec des pommiers et des noyers sous stress hydrique. La troisième expérience a été réalisée en France en 2009 avec trois espèces d'angiospermes ligneuses avec différentes longueurs de vaisseaux du xylème, Betula pendula, Prunus persica et Quercus robur. D'après les résultats, on a pu conclure que la teneur de l’eau dans les tissus peut être un marqueur de la progression de dormance de la ‘Packham Triumph’. Cependant, les données ne sont pas concluantes pour la ‘Housui’. La fermeture des stomates peut être un paramètre important dans la prévention de la cavitation du xylème chez les noyers et pommiers soumis à un déficit hydrique du sol. Lors du régime de sécheresses sévères, le pommier conserve les stomates partiellement ouverts, ce qui indique une plus grande tolérance de cette espèce à la sécheresse par rapport au noyer. Enfin, la technique d'utilisation de l'injection d'air avec des caméras d’air à deux sorties est fiable pour les espèces dont le xylème a une porosité diffuse, dès qu’on utilise des caméras courtes et des échantillons de branches qui ont une longueur plus grande que les vaisseaux du xylème. / The knowledge of physiological processes during both dormancy and vegetative growth is important for adaptation processes in temperate zone woody angiosperms, especially in water management by those plants. The objectives of this work were to evaluate the water content and carbohydrate metabolism during the progress of dormancy in pears, to evaluate strategies of water use in two woody species (apple and walnut), which were subjected to three di fferent levels of water deficit, and also to evaluate reliability of air injection technique to induce cavitation in three woody angiosperms. The fi rst experiment was conducted during autumn and winter of 2008 in Brazil, and it was used plants of pears cultivars Packham's Triumph and Housui. The second study was carried out during the summer season of 2009 in France, with apple and walnut trees under water stress. The third experiment was done in France in 2009, and three species of woody angiosperms with different lengths of xylem were used Betula pendula, Prunus persica and Quercus robur. From the results it was concluded that the water content in tissues might be a marker of dormancy progression for cv. Packham's Triumph. However, the data were not conclusive and clear in cv. Housui. Stomatal closure might be an important parameter for preventing xilemian cavitation in walnut and apple trees subjected to soil water deficit. Apple trees stomata grown under severe drought regime remained partially open, indicating a greater tolerance of this species to drought in comparison to walnut. Finally, the doubleended pressure sleeve technique is reliable for species with diffuse-porous xylem by using short chambers and also branches longer than the xylem vessels. / O conhecimento dos processos fisiológicos, tanto na fase de repouso quanto no desenvolvimento vegetativo, é importante na adaptação das angiospermas lenhosas de clima temperado, especialmente na questão da gestão da água pela planta. Os objetivos deste trabalho foram avaliar o conteúdo da água e o metabolismo de carboidratos durante o progresso da dormência em pereiras, avaliar estratégias do uso da água em duas espécies lenhosas (maciei ra e noguei ra), que foram submetidas a três níveis de déficit hídrico, e por fim, avaliar a confiabilidade da técnica de injeção de ar para indução à cavitação em três espécies de angiospermas lenhosas. No primei ro experimento, conduzido durante o outono e inverno de 2008 no Brasil, utilizou-se plantas de pereira cultivares Hous ui e Packham´s Triumph. O segundo experimento foi desenvolvido na França durante o verão de 2009, com macieiras e nogueiras sob estresse hídrico. O tercei ro experimento foi conduzido na França em 2009 com três espécies de angiospermas lenhosas com di ferentes comprimentos dos vasos do xilema, Betula pendula, Prunus persica e Quercus robur. A partir dos resultados concluiu-se que o conteúdo de água nos tecidos pode ser um marcador do progresso da dormência para cv. Packham’s Triumph. Porém os dados não foram conclusivos para cv. Housui. O fechamento estomático pode ser um importante parâmetro na prevenção à cavitação xilemática em nogueiras e macieiras submetidas a déficit hídrico no solo. Em regime de secas severas, a maciei ra mantém os estômatos parcialmente abertos, indicando maior tolerância desta espécie à seca quando comparado à nogueira. E por fim, a técnica de injeção de ar utilizando câmara de ar com duas saídas é fiável para espécies com xilema de porosidade difusa, utilizando câmaras curtas e amostras de ramo que tenha comprimento superior aos vasos do xilema.

<div>Anthropogenically driven global change is disrupting ecosystems and habitats of many plant species, straining the ability of native species to survive and reproduce. The overarching goal of this research was to holistically work towards restoration of a threatened tree species by connecting research from different disciplines. In order to do so, the threatened butternut tree (<i>Juglans cinerea</i>) and its hybrids were used as a case study. Hybridization can incorporate stress tolerance in plants and could be a potential restoration tool. Evidence in some wild butternut populations indicates that naturalized hybrids of butternut with Japanese walnut (<i>Juglans ailantifolia</i>) may be more tolerant to butternut canker disease (BCD) than butternut, but this has not been formally tested. Thus, chapter 2 examined potential BCD tolerance within and between unadmixed and hybrid butternut inoculated with two BCD fungal isolates. Differences in canker growth were observed by fungal isolate, which could help to explain some differences in BCD severity found among butternut populations. Smaller and fewer cankers and greater genetic gains were detected in hybrid families, demonstrating that hybrids warrant further evaluation as a possible breeding tool for developing BCD-resistant butternut trees.</div><div>However, even with increased disease tolerance, hybrids must possess similar ecophysiological tolerances to their native progenitor to be an effective replacement. Butternut is extremely cold hardy, but Japanese walnuts are native to a warmer ecosystem, indicating potential disparities in extreme temperature tolerances between the two species and their hybrids. Thus, samples from mature trees were subjected to cold and heat treatments to compare relative extreme temperature tolerances within butternut and between butternut, Japanese walnut, and their hybrids. Within butternut, trees from colder areas exhibited less cold damage than those from warmer areas. Differences in heat damage among provenances occurred but did not follow a clear trend. Butternut exhibited greatest cold tolerance, Japanese walnut exhibited greatest heat tolerance, and hybrids were intermediate. Thus, the utility of hybrids for restoration could be limited at the extremes of the species’ distributions.</div><div>A second, but different type of freeze test was conducted for chapter 4 using seedlings to gain a more nuanced understanding of cold tolerance within butternut and between butternut and its hybrids. No survival or damage differences were detected in butternut provenances, although seedlings from the coldest provenances experienced more delayed budbreak at the two warmest treatments than those from warmer provenances. Interspecific differences were not observed in dieback but were detected in survival and budbreak. The hybrids had greater survival than butternut from warmer provenances at the lowest temperature treatment (-38 °C), but given that temperatures that low are extremely unlikely to occur in those provenances, it is not anticipated to give the hybrids an advantage if planted in those areas. However, the hybrids’ earlier budbreak could limit the success of restoration with these hybrids in the coldest extents of butternut’s range. </div><div>If hybrids, as well as genetically modified (GM) trees, are successfully developed for effective disease tolerance and to serve as an ecologically suitable replacement, success of restoration using hybrids will ultimately depend on those directly responsible for replanting efforts. A survey was administered to land managers in 46 organizations in Indiana to gauge perceptions of hybrid and GM trees, as well as current use of hybrid trees. Land managers had stronger concern for ecological, rather than economic, issues. Agreement was highest for using hybrid and GM trees for “conservation and restoration of at-risk species”, “timber production”, and “non-timber products (fruit, syrup, etc.)”. However, perceptions varied by characteristics, such as concern type, age, and the type of land they managed. Ecological concern and the type of land being managed most strongly predicted current hybrid use. Overall, results indicate the majority of land managers in Indiana would likely be agreeable to recommendations towards using hybrids. However, most nonetheless had strong ecological concerns about their suitability as a native replacement. It is important to note, though, that consistent with the results of previous studies, great variation was seen within the performance and characteristics of the butternut hybrids in chapters 2-4. Thus, it may be possible with careful selection and breeding to harness this variation to develop disease tolerant and ecologically similar hybrids acceptable to land managers.</div>

La modélisation du développement architectural des arbres en réponse aux facteurs environnementaux est un thème de recherche en plein essor grâce au développement récent de méthodes informatiques adéquates. Cependant, l'utilisation de couronnes 3D est fortement contrainte par la difficulté à collecter les données architecturales et géométriques nécessaires à leur reconstruction. Par ailleurs, la compréhension partielle des processus fonctionnels contrôlant la croissance des pousses au sein des couronnes limite actuellement l'analyse et la modélisation des processus impliqués. La confrontation des connaissances acquises sur la variabilité architecturale et morphologique du Noyer d'une part, et celles acquises sur la physiologie de sa croissance d'autre part offre la possibilité de mieux comprendre le développement de la couronne. A partir de mesures et d'échantillonnage de la topologie et de la géométrie de Noyers hybrides âgés de 7 à 9 ans, nous avons analysé l'impact sur l'interception de la lumière de variables nécessaires à la reconstruction de plantes virtuelles mais dont la mesure nécessite un travail long et difficile qui rend indispensable l'utilisation de méthodes d'extrapolation. Puis, nous avons quantifié la part de variance des variables de croissance qui peut être attribuée à la lumière interceptée vis-à-vis d'autres facteurs tels que la position topologique. Nos résultats quantifient les biais introduit par l'utilisation de relations allométriques et de lois statistiques pour reconstruire des couronnes tridimensionnelles de différentes tailles. Nous avons montré que l'agrégation du feuillage au sein de la couronne, y compris à l'échelle des feuilles (composées de folioles), détermine fortement les propriétés radiatives des couronnes reconstruites. Grâce à une approche corrélative et statistique, un effet de la lumière interceptée par les pousses mères sur la croissance des pousses filles a été mis en évidence. Les fortes corrélations observées entre d'une part la vigueur des pousses (quantifiée par un indice) et la longueur du chemin entre le collet et les pousses et d'autre part leur croissance suggèrent un rôle de l'architecture hydraulique

Le gel est un des facteurs majeurs limitant l'aire de répartition des végétaux. Il a pour conséquence de limiter l'efficience de la circulation de sève brute par formation d'embolie dans les vaisseaux du xylème. Lorsqu'il y a formation de glace dans les tissus, les cellules vivantes peuvent également être lysées dans les organes lignifiés, et dans les bourgeons. Pour pallier cela, différents mécanismes de résistance sont développés pour limiter la formation d'embolie ou la résorber, pour augmenter transitoirement la tolérance à la formation de glace dans les tissus et pour éviter d'exposer les bourgeons et jeunes feuilles aux gels printaniers tardifs. Ces différents traits ont été caractérisés pour onze espèces communes ayant des limites altitudinales potentielles contrastées. Puis la physiologie de l'acclimatation au gel chez Juglans regia L. a été caractérisée, essentiellement à travers les relations entre humidité pondérale, contenu en sucres solubles, climat et levée de dormance. L'ensemble de ces données a permis d'élaborer un modèle prédictif de la résistance au gel en relation avec la physiologie de l'arbre qui pourrait, couplé avec d'autres modèles simulant la période estivale, permettre d'estimer la conjonction de différents stress sur le potentiel de résistance.

Made available in DSpace on 2014-08-20T13:59:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_fabiano_simoes.pdf: 1352147 bytes, checksum: bbf5158765549e6f666c328bf1d547a9 (MD5) Previous issue date: 2011-04-29 / The knowledge of physiological processes during both dormancy and vegetative growth is important for adaptation processes in temperate zone woody angiosperms, especially in water management by those plants. The objectives of this work were to evaluate the water content and carbohydrate metabolism during the progress of dormancy in pears, to evaluate strategies of water use in two woody species (apple and walnut), which were subjected to three different levels of water deficit, and also to evaluate reliability of air injection technique to induce cavitation in three woody angiosperms. The first experiment was conducted during autumn and winter of 2008 in Brazil, and it was used plants of pears cultivars Packham's Triumph and Housui. The second study was carried out during the summer season of 2009 in France, with apple and walnut trees under water stress. The third experiment was done in France in 2009, and three species of woody angiosperms with different lengths of xylem were used Betula pendula, Prunus persica and Quercus robur. From the results it was concluded that the water content in tissues might be a marker of dormancy progression for cv. Packham's Triumph. However, the data were not conclusive and clear in cv. Housui. Stomatal closure might be an important parameter for preventing xilemian cavitation in walnut and apple trees subjected to soil water deficit. Apple trees stomata grown under severe drought regime remained partially open, indicating a greater tolerance of this species to drought in comparison to walnut. Finally, the double-ended pressure sleeve technique is reliable for species with diffuse-porous xylem by using short chambers and also branches longer than the xylem vessels. / O conhecimento dos processos fisiológicos, tanto na fase de repouso quanto no desenvolvimento vegetativo, é importante na adaptação das angiospermas lenhosas de clima temperado, especialmente na questão da gestão da água pela planta. Os objetivos deste trabalho foram avaliar o conteúdo da água e o metabolismo de carboidratos durante o progresso da dormência em pereiras, avaliar estratégias do uso da água em duas espécies lenhosas (macieira e nogueira), que foram submetidas a três níveis de déficit hídrico, e por fim, avaliar a confiabilidade da técnica de injeção de ar para indução à cavitação em três espécies de angiospermas lenhosas. No primeiro experimento, conduzido durante o outono e inverno de 2008 no Brasil, utilizou-se plantas de pereira cultivares Housui e Packham´s Triumph. O segundo experimento foi desenvolvido na França durante o verão de 2009, com macieiras e nogueiras sob estresse hídrico. O terceiro experimento foi conduzido na França em 2009 com três espécies de angiospermas lenhosas com diferentes comprimentos dos vasos do xilema, Betula pendula, Prunus persica e Quercus robur. A partir dos resultados concluiu-se que o conteúdo de água nos tecidos pode ser um marcador do progresso da dormência para cv. Packham s Triumph. Porém os dados não foram conclusivos para cv. Housui. O fechamento estomático pode ser um importante parâmetro na prevenção à cavitação xilemática em nogueiras e macieiras submetidas a déficit hídrico no solo. Em regime de secas severas, a macieira mantém os estômatos parcialmente abertos, indicando maior tolerância desta espécie à seca quando comparado à nogueira. E por fim, a técnica de injeção de ar utilizando câmara de ar com duas saídas é fiável para espécies com xilema de porosidade difusa, utilizando câmaras curtas e amostras de ramo que tenha comprimento superior aos vasos do xilema.

Les quinones sont des composés largement répandus dans la nature, aussi bien dans le règne végétal, qu'animal ou microbien. Ces molécules sont biosynthétisées à partir d'un petit nombre d'intermédiaires simples. Le noyau des naphtoquinones, en particulier, peut être synthétisé à partir de quatre précurseurs principaux l'acétate, la toluhydroquinone, le p-hydroxybenzoate et le shikimate. L'objet du présent travail est l'étude de la biosynthèse des naphtoquinones végétales ou bactériennes dérivant de l'acide shikimique (acide trihydroxy-3,4,5 cyclohexène-1 carboxylique), et la recherche des intermédiaires de cette voie de biosynthèse. Etant donné, à l'origine, l'absence quasi-totale de résultats expérimentaux dans ce domaine et le développement important qu'il a acquis en même temps que nous commencions notre travail, celui-ci a été constamment lié dans son développement aux données les plus récentes parues dans la littérature. Quelques études antérieures avaient montré que l'acide shikimique devait être le précurseur commun des acides aminés aromatiques et de plusieurs facteurs de croissance aromatiques (acide dihydroxy-2,3 benzoique, dihydroxy-3,4 benzoique, p-aminobenzoique et p-hydroxybenzoique) ainsi que de la ménaquinone de Escherichia coli (16,17). Lorsque nous commençons ce travail, on sait seulement que l'acide shikimique est incorporé in toto dans les ménaquinones bactériennes, de telle sorte que son carboxyle devient un des carbonyles de la quinone. Trois questions se posent alors: - Sur lequel des carbones 2 ou 6 adjacents au carboxyle, le cycle naphtoquinonique se ferme-t-il ? - Quelle est la molécule qui fournit les trois carbones nécessaires à la fermeture du cycle quinonique de la naphtoquinone, et quel est le mécanisme de cette fermeture ? - Le cycle naphtoquinonique ainsi formé est-il incorporé de façon symétrique ou non dans les ménaquinones, c'est-à-dire le carboxyle de l'acide shikimique est-il incorporé indifféremment dans les deux carbonyles quinoniques, ou sélectivement dans l'un des deux ? Pour résoudre la première question, LEISTNER et ZENK d'une part et M. LEDUC dans notre laboratoire d'autre part, ont utilisé l'acide shikimique [14 C-1,6]. Cette méthode nécessite une dégradation laborieuse des quinones formées. Nous avons, quant à nous, synthétisé un acide shikîmique [3H-3] marqué au tritium en une position spécifique, ce qui permet une dégradation simple et univoque. Une réponse partielle à la deuxième question a été donnée par CAMPBELL. Il montrait, en 1969, que le glutamate est capable d'apporter ses carbones 2, 3 et 4 pour la fermeture du cycle naphtoquinonique, mais il ne disposait pas alors des résultats de notre laboratoire lui permettant d'induire correctement le mécanisme de cette biosynthèse. Nous avons pu postuler la formation d'un intermédiaire, I'acide ortho-succinoylbenzoique OBS, dont nous avons pu prouver l'existence par synthèse et incorporation dans les quinones étudiées . L'existence de cet intermédiaire et la possibilité que nous avons eue de réaliser sur l'OSB différents marquages spécifiques nous ont permis de répondre à la troisième question, à savoir, l'incorporation orientée ou non de l'OSB dans les quinones. En même temps, différentes équipes montraient que d'autres quinones existant dans les végétaux telles que la lawsone, la juglone et différentes anthraquinones dérivaient aussi de l'acide shikimique; il nous a semblé intéressant d'appliquer nos techniques à l'étude très voisine de la biosynthèse de ces quinones. Pour la clarté de l'exposé, nous présentons dans le premier chapître les méthodes de synthèse des précurseurs radioactifs, dans le deuxième, les méthodes d'isolement et de dégradation des quinones. Les trois chapîtres suivants rapportent l'incorporation dans les ménaquinones, les naphtoquinones végétales et les anthraquinones végétales. Dans le sixième chapître, nous discutons nos résultats et proposons un schéma général de biosynthèse des quinones dérivant de l'acide shikimique. La partie expérimentale de ce travail est rassemblée après l'exposé théorique.

La connaissance des processus physiologiques, soit dans la phase de repos, soit pendant le développement végétatif, est important dans l'adaptation des angiospermes ligneuses tempérées, plutôt sur la question de la gestion de l'eau par la plante. Les objectifs de cette étude étaient d'évaluer la teneur de l'eau et le métabolisme des hydrates de carbone pendant l'état d'avancement de la dormance chez les poiriers, d'évaluer les stratégies d'utilisation de l'eau chez deux espèces ligneuses (pommier et noyer), qui ont été soumis à trois niveaux de déficit hydrique, et finalement, d'évaluer la fiabilité de la technique d'injection d'air pour provoquer la cavitation dans trois espèces d'angiospermes ligneuses. Lors de la première expérience, menée pendant l'automne et l'hiver 2008 au Brésil, nous avons utilisé les cultivars de poiriers et de 'Packham Triumph' et 'Housui'. La deuxième expérience a été développée en France au cours de l'été 2009, avec des pommiers et des noyers sous stress hydrique. La troisième expérience a été réalisée en France en 2009 avec trois espèces d'angiospermes ligneuses avec différentes longueurs de vaisseaux du xylème, Betula pendula, Prunus persica et Quercus robur. D'après les résultats, on a pu conclure que la teneur de l'eau dans les tissus peut être un marqueur de la progression de dormance de la 'Packham Triumph'. Cependant, les données ne sont pas concluantes pour la 'Housui'. La fermeture des stomates peut être un paramètre important dans la prévention de la cavitation du xylème chez les noyers et pommiers soumis à un déficit hydrique du sol. Lors du régime de sécheresses sévères, le pommier conserve les stomates partiellement ouverts, ce qui indique une plus grande tolérance de cette espèce à la sécheresse par rapport au noyer. Enfin, la technique d'utilisation de l'injection d'air avec des caméras d'air à deux sorties est fiable pour les espèces dont le xylème a une porosité diffuse, dès qu'on utilise des caméras courtes et des échantillons de branches qui ont une longueur plus grande que les vaisseaux du xylème.

<p dir="ltr">Reflectance spectroscopy has been increasingly used in forestry due to its ability to rapidly, efficiently, and non-destructively detect tree stress, enabling timely and cost-effective forest management decisions. This dissertation synthesizes three studies and five experiments to understand and improve our ability to use spectral data to estimate a variety of foliar physiochemical traits and identify spectral responses in multi-stress environments, thus, advancing our understanding and application of hyperspectral data in forest management.</p><p dir="ltr">The first study seeks to refine the hyperspectral approach to monitoring tree stress by selecting optimal wavelength ranges to enhance the estimation of foliar traits, such as CO₂ assimilation rate, specific leaf area, leaf water content, and concentrations of foliar nitrogen, sugars, and gallic acid. The study revealed that model performance varied significantly across the different wavelength ranges tested and consistently, including longer wavelength regions improved trait estimation for all traits modeled. This research also established a framework for discovering novel or previously unknown absorption features associated with functional traits, thereby laying the groundwork for expanded spectral applications. This advancement enables the estimation of diverse foliar traits and facilitates detailed stress detection in trees.</p><p dir="ltr">The second study focuses on assessing the effectiveness of hyperspectral data in estimating foliar functional trait responses to various biotic and abiotic stressors and to differentiate those stressors in black walnut (<i>Juglans nigra </i>L.) and red oak (<i>Quercus rubra</i> L.) seedlings. We demonstrated that spectral data can reliably estimate a wide range of foliar traits, highlighting its potential as a surrogate for reference data in understanding plant responses to stress. This research revealed that spectral leaf predictions can effectively provide stress-specific insights into tree physiochemical responses to biotic and abiotic stressors.</p><p dir="ltr">The third study explores the application of hyperspectral reflectance to identify drought-induced foliar responses in black walnut seedlings during their initial field establishment. Chemometric models developed from greenhouse experiments were applied to spectral data collected in the field to assess their transferability and accuracy in predicting various leaf traits under drought stress. Using only spectral data, we demonstrated that seedlings show distinct spectral responses to past and ongoing drought stress, with varying degrees depending on seed provenances. This research aims to provide practical insights for utilizing spectral analysis in real-world conditions and understanding the challenges of using spectral tools in the field.</p><p dir="ltr">Collectively, this dissertation demonstrates the robust potential of hyperspectral reflectance technology in advancing the monitoring of tree health. By optimizing spectral range selection, reliably estimating tree foliar traits under stress conditions, differentiating various stressors in controlled environments, and effectively detecting current and past drought stress in field conditions, this research offers valuable insights for improving forest health monitoring and management strategies in response to environmental challenges.</p>