Optimierungen von Modelldarstellungen auf der Ebene der Photosynthese, des Blätterdachs oder des Wurzelsystems haben bereits zu Verbesserungen auf Pflanzen- und Feldebene geführt. Beispiele sind a 25 % weniger Wasserverlust in der auf dem Feld angebauten Modellpflanze Tabak (über PsbS-Überexpression), a 15% (über beschleunigte Reaktion auf natürliche Abschattungsereignisse) und 24% Erhöhung der Tabakbiomasse aus dem Feldanbau (effizientere Photorespirationswege) und a 40 % im Gewächshaus-Weizenertrag (über erhöhte SBPase-Aktivität).

Um diesen Fortschritt fortzusetzen, müssen die Modelle nicht nur die schnellen Entwicklungen in den Bereichen Hochdurchsatz-Phänotypisierung, maschinelles Lernen, Genomik, Metabolomik und Hochleistungsrechnen nutzen, sie müssen auch integrativ sein, um die zugrunde liegenden Reaktionsmechanismen einzubeziehen , die von Gennetzwerken und Stoffwechselwegen bis hin zu Zellorganisation, Gewebe- und Organentwicklung und Ressourcenerfassung in dynamischen Wettbewerbsumgebungen und Ökosystemen reichen.

Modelle, die sich durch integrative Multiskalenmodellierung über biologische Ebenen erstrecken, haben das Potenzial, die gezielte Entwicklung und Züchtung von Pflanzenideotypen weiter zu beschleunigen, was zu einer verbesserten Pflanzenproduktion und Nachhaltigkeit unter schwierigen zukünftigen Umweltbedingungen führen wird.

Ein Banner mit der Aufschrift „Sonderausgabe: Integrative und Multiskalenmodellierung“

Aus diesem Grunde in silico Plants ruft zur Einreichung von Beiträgen für eine Sonderausgabe über integrative und multiskalige Modellierung auf. Diese Sonderausgabe zielt darauf ab, Forschungsergebnisse zu veröffentlichen, die verbesserte und neu entwickelte Multiskalenmodelle und -werkzeuge beschreiben.

Der Umfang der Sonderausgabe Integrative und Multiskalenmodellierung umfasst:

  • Mehrskalenmodelle, die Stoffwechselregulation über biologische Skalen umfassen, einschließlich Transkriptions-, Posttranskriptions-, Translations- und Posttranslationsregulation und die Verbindung zwischen Mikroskala (zellulär) und Makroskala (Organ und/oder Ökosystem), und
  • Computerwerkzeuge und -ressourcen für die Entwicklung von Mehrskalenmodellen umfassen Frameworks, Engines und Sprachen.
Dr. Amy Marshall-Colón gegen einige goldene Pflanzen.

Gastherausgeber dieser Sonderausgabe ist Dr. Amy Marshall-Colón, außerordentlicher Professor für Pflanzenbiologie an der Universität von Illinois und Gründungsherausgeber von in silico Pflanzen. Alle Artikeltypen – Originalartikel (einschließlich Forschung und Entwicklung, Theorie, Methoden, Software und Rechenwerkzeuge), technische Fortschritte, Rezensionen, Meinungen, Leitartikel, Briefe an den Herausgeber und Kommentare – sind willkommen und unterliegen der vollständigen Peer- Überprüfungsprozess von in silico Plants.

Wenn Sie ein Manuskript zur Aufnahme in die Sonderausgabe einreichen möchten, senden Sie bitte eine E-Mail office@insilicoplants.org mit Ihrer Autorenliste, Titel und Schlüsselbotschaft, um Ihr Interesse zu bekunden und Ihren Platz zu reservieren. Die Deadline für die Manuskripteinreichung ist der 30. Oktober 2022.

Das Sonderheft erscheint in Verbindung mit dem 6th jährlich Crops in silico Symposium & Hackathon wird virtuell vom 11. bis 13. Mai 2022 durch das National Center for Supercomputing Applications (NCSA) an der University of Illinois Urbana-Champaign abgehalten. Das Programm des Symposiums umfasst Vorträge, Diskussionen und interaktive Posterpräsentationen über mathematische Modellierung und zugehörige Software/Rechenwerkzeuge. Der Hackathon bietet interaktive Tutorials für 5 Modelle und Modellierungsframeworks und -tools:

Werbung für das 6. Annual Crops in Silico Symposium und Hackathon, das vom 11. bis 13. Mai 2022 virtuell über die Universität von Iliois abgehalten wird. Der Twitter-Hashtag lautet #2022CIS. Die Website ist cropsinsilico.org
  • BioCro II - Ein semi-mechanistisches Rahmenwerk für dynamische Pflanzenwachstumsmodelle.
  • OpenSimRoot - Ein strukturelles 3D-Funktionsmodell, das Wurzelwachstum, Architektur und Ressourcenbeschaffung simuliert.
  • Helios - Ein 3D-Modellierungs-Framework für Pflanzen und Umgebungen.
  • CPlantBox– Ein 3D-Strukturfunktionsmodell mit Fokus auf Wurzelarchitektur und Wurzel-Boden-Interaktion.
  • OpenAlea - Eine multiparadigmatische Modellierungsumgebung für Pflanzen.

Weitere Informationen zum Sonderheft sind verfügbar werden auf dieser Seite erläutert.

Der Herausgeber der Sonderausgabe und die Organisatoren der Konferenz freuen sich auf Ihre Beiträge zur Sonderausgabe und darauf, Sie zur Teilnahme an der 6th jährlich Crops in silico Symposium & Hackathon.

Lesen Sie mehr über Multiscale-Modellierung

Bedrich Benes, Kaiyu Guan, Meagan Lang, Stephen P. Long, Jonathan P. Lynch, Amy Marshall-Colón, Bin Peng, James Schnable, Lee J. Sweetlove, Matthew J. Turk (2020), Multiscale computing models can guide experimentation and gezielte Maßnahmen zur Bestandsverbesserung. Das Pflanzenjournal, 103: 21-31. https://doi.org/10.1111/tpj.14722

Megan L. Matthews, Amy Marshall-Colón (2021) Mehrskalige Pflanzenmodellierung: vom Genom zum Phänomen und darüber hinaus. Neue Themen in den Biowissenschaften, 5 (2): 231–237. https://doi.org/10.1042/ETLS20200276