Kombinierter Wassermangel und Hitzestress aufgrund des Klimawandels werden voraussichtlich den Weinbau negativ beeinflussen. Eine kurzfristige Lösung besteht darin, die Erziehungssysteme für Weinreben (dh das Management der Baumkronenarchitektur) so zu modifizieren, dass das Verhältnis zwischen Nettophotosynthese und Wasserverlust durch Transpiration maximiert und gleichzeitig das Risiko von Hitzestress minimiert wird. Bei einer großen Anzahl möglicher Gestaltungen von Überdachungsstrukturen können Computermodelle verwendet werden, um den Einfluss der Überdachungsarchitektur auf ihre Gasaustauschraten und die Blättertemperatur unter kombinierter Wasser- und Hitzebelastung genau vorherzusagen.

Albasha und Kollegen haben kürzlich einen Artikel in veröffentlicht in silico Pflanzen, die ein neues Modell präsentierten, das konnte Reproduzieren Sie die Wirkung der Weinrebendacharchitektur auf Gasaustauschprozesse im Pflanzenmaßstab unter unterschiedlichen Bodenwasserbedingungen. Das Modell, HydroShoot, ist ein auf Blattskala basierendes funktional-strukturelles Pflanzenmodell (FSPM), das die Vorhersage der gesamten Pflanzentranspiration und der Photosyntheseraten ermöglicht, indem diese Prozesse von der Blattebene aus hochskaliert werden.

HydroShoot ist das erste FSMP für Weinreben, das die Wechselwirkungen zwischen Wasserzustand, Energiehaushalt und Gasaustauschraten auf der Blattskala berücksichtigt. Diese werden als drei interagierende Module dargestellt:

• Hydraulisch, das die Verteilung des Xylem-Wasserpotentials über die hydraulischen Segmente des Sprosss (d. h. die hydraulische Struktur des Sprosss) berechnet,
• Energie, die den vollständigen Energiehaushalt einzelner Blätter berechnet, und
• Austausch, der die Nettokohlenstoffassimilation und die Transpirationsraten einzelner Blätter berechnet.

„Unser Team hat HydroShoot programmiert, um frühere Arbeiten an Grapevine FSPM abzuschließen, bei denen Simulationen nur unter gut bewässerten Bedingungen durchgeführt werden konnten. Wir gingen davon aus, dass die erfolgreiche Berücksichtigung von Dürrebedingungen in einem FSPM die Simulation sowohl der hydraulischen Struktur des Triebs als auch des Energiehaushalts einzelner Blätter erfordert.“ sagt Rami Albasha, Crop Modeler bei der Intelligence Technology Knowledge (itk) Society, ehemaliger Postdoktorand in Pflanzenökophysiologie am French National Institute for Agricultural Research (INRA).

Die Autoren fanden heraus, dass, obwohl sowohl hydraulische Struktur- als auch Energiebilanzsimulationen erforderlich waren, um die Gasaustauschraten im Pflanzenmaßstab unter Bodenwassermangel genau zu reproduzieren, die hydraulische Struktur bei weitem den größten Einfluss auf die simulierten Raten hatte, zumindest für die in dieser Studie betrachteten Weinreben.

HydroShoot ist über die OpenAlea-Plattform verfügbar (https://github.com/openalea/hydroshoot) als Satz wiederverwendbarer Module.