Une nouvelle étude compare la précision de l’allocation des glucides avec des modèles de transport pour le raisin.

Des raisins de haute qualité font un vin de haute qualité. La répartition des glucides entre les organes végétatifs et reproducteurs dans une culture fertile pérenne est cruciale pour atteindre et maintenir une productivité et une qualité élevées.

La photosynthèse produit des glucides qui sont transportés et distribués dans toute la plante, ce qui affecte sa survie, sa croissance végétative et son développement reproducteur. Par conséquent, les feuilles sont considérées comme un glucide la source, tandis que les autres organes évier.

Pour la vinification, la modélisation peut informer les intrants de gestion qui affectent la qualité et la quantité. Les intrants de gestion, y compris la récolte des feuilles, l’éclaircissage des fruits et la taille d’hiver, sont généralement effectués dans le but de manipuler la distribution des glucides entre les différents organes de la plante, en essayant d’optimiser le rapport source-puits pendant la saison de croissance.

Junqi Zhu, chercheur au Centre de recherche de Marlborough de l’Institut néo-zélandais de recherche sur les plantes et les aliments, et ses collègues ont comparé deux types de modèles d’allocation et de transport des glucides pour déterminer si la variabilité de la biomasse des organes et la distribution des glucides modifient le mieux les fruits pérennes des cultures. . Publié et silico Les plantes.

Modèles communs d’assimilation de pool (CP) supposer que la capacité des organes végétaux à se développer pour attirer les glucides est basée sur la force d’un puits. Transport mécanique des glucides du phloème (CT) les modèles supposent que la capacité des organes végétaux en développement à attirer les glucides est basée sur la force du puits ET la position topologique des organes ET le gradient de concentration en glucides.

Illustration des similitudes et des différences entre le modèle pool pool (CP) et le modèle de transport couplé phloème/xylème (CT).

« Le modèle CP le plus simple a été largement utilisé et avec succès sur diverses plateformes de modélisation simulant la production de biomasse et le résultat final de nombreuses cultures annuelles. Cependant, de nombreuses études impliquant des espèces de plantes d’arbres ou de vigne montrent que la croissance des organes sur une branche particulière dépend du statut en glucides de cette branche, ainsi que du statut en glucides de la plante entière. Le modèle CP ne prend pas cela, mais le modèle CT peut le capturer », explique Zhu.

Les auteurs ont d’abord amélioré le modèle CP, GrapevineXL, qu’ils avaient précédemment développé. Voici quelques-unes des améliorations qu’ils ont apportées :

  • Ajout d’un modèle de transport phloème / xylème existant qui intègre les propriétés hydrauliques des segments de tige (entre-nœud, cordon et tronc) et les changements de concentration en glucides le long de la voie de transport des glucides,
  • Incorporant la réponse de température de chaque chargement et déchargement de glucides, et
  • Améliorez la représentation de l’architecture de la canopée pour optimiser l’orientation des feuilles afin de refléter l’héliotropisme des feuilles.

Ils ont calibré le modèle amélioré en s’assurant qu’une réserve de glucides non structuraux et une masse sèche totale étaient capturées dans chaque organe lorsque l’allocation de carbone était modifiée. Cette expérience a été calibrée à l’aide des données d’une étude précédente dans laquelle les feuilles ont été retirées pendant la période de maturation des baies pour modifier la force de la source. Les trois traitements étaient 100 feuilles retenues par vigne, 25 feuilles retenues par vigne et aucune feuille (c’est-à-dire toutes les feuilles retirées au début de l’expérience). La dynamique de la réserve de glucides non structurée et de la masse sèche totale dans chaque organe simulée avec le modèle amélioré correspondait étroitement aux valeurs observées.

Dynamique de la concentration journalière en glucides c (x) sous différentes allocations de carbone par le biais de traitements foliaires. Les résultats de la simulation CP sont en orange.

Les auteurs ont ensuite comparé les capacités des modèles CT et CP à capturer la masse finale des baies et la concentration en glucides lorsque l’architecture de la canopée était homogène. Pour cette simulation, tous les résultats étaient soit proches des sources de glucides, soit uniformément répartis dans la canopée. Ils ont constaté que le gradient de concentration en glucides le long de la voie de transport du carbone était relativement faible. Pour cette raison, les performances des deux modèles étaient très similaires.

Ensuite, ils ont comparé les modèles avec une architecture de canopée hétérogène pour clarifier les effets de la proximité des pneus aux sources de glucides. La distance entre les fruits et les sources de glucides augmentait avec la charge de récolte. La matière sèche uniforme obtenue par le modèle CP était statistiquement égale à la valeur moyenne de matière sèche obtenue par le modèle CT pour chaque traitement de charge de culture. Cependant, le modèle CP le plus simple n’a pas pu capturer l’augmentation du coefficient de matière sèche à mesure que les charges de culture augmentaient, comme l’a révélé le modèle CT.

Réglage de la simulation pour les traitements montrant une augmentation du nombre de fond (A) et des effets de l’architecture hétérogène et de la charge de récolte sur le poids du fond (B).

Enfin, Zhu a déclaré: « Notre modèle de plante entière a montré que le facteur limitant pour la croissance des fruits varie en fonction du statut source / puits de différentes plantes, de sorte que le modèle peut aider à différencier les effets de différents processus sur la croissance des fruits. déconnecter et proposer des suggestions pratiques pour la gestion des vignobles et des vergers. « 

ARTICLE DE RECHERCHE:

Junqi Zhu, Fang Gou, Gerhard Rossouw, Fareeda Begum, Michael Henke, Ella Johnson, Bruno Holzapfel, Stewart Field, Alla Seleznyova, Simulation de la variabilité de la biomasse des organes et de la distribution des glucides dans les cultures fruitières pérennes : une comparaison du pool d’assimilation commun et des modèles de glucides phloème des transports, dans les usines de silos, 2021 ;, diab024, https://doi.org/10.1093/insilicoplants/diab024

Ce manuscrit fait partie de la version spéciale de Silo Plant Functional Structural Plant Model.


Le modèle et les données sont accessibles au public dans le référentiel git : https://github.com/junqi108/Grapevine-carbon-transport.git

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