Wir verdanken Pflanzen unseren Sauerstoff, unsere Nahrung, unsere Medikamente, unsere Möbel und Kleidung und die Freude an unserer natürlichen Umgebung. Infolgedessen beschäftigen sich Pflanzenwissenschaftler seit langem mit dem Verständnis des Pflanzenwachstums in Bezug auf seine genetischen und physiologischen Determinanten und als Ergebnis der Wechselwirkungen mit Umweltfaktoren wie Licht, Temperatur, Wasser und Nährstoffen. Seit dem 19. Jahrhundert wurden konzeptionelle Modelle vorgeschlagen, um die Grenzen unseres Wissens zusammenzufassen und in Frage zu stellen. Solche Modelle haben in den letzten 40 Jahren die Fortschritte in den Beziehungen zwischen Theorie, Erfahrung und Computersimulation bezeugt. Funktionell-strukturelle Pflanzenmodelle (FSPMs) integrieren die neuesten Entwicklungen in der Pflanzenwachstumsmodellierung und ermöglichen es Wissenschaftlern, die komplizierte Beziehung zwischen der modularen Körperstruktur (oder Architektur) der Pflanze und den Prozessen zu untersuchen, die ihrem Wachstum und ihrer Entwicklung in Raum und Zeit zugrunde liegen.

Pflanzenmodelle

Dieses stark interdisziplinäre Forschungsgebiet hat in den letzten Jahren eine enorme Bandbreite an Anwendungsmöglichkeiten erfahren. In der Tat, die Anpassung der Pflanzenproduktionssysteme an globale Veränderungen, die Erhaltung der Pflanzenvielfalt in natura oder die Auswahl von Schlüsselmerkmalen für die Züchtung effizienter Pflanzen und Bäume in einer knapper werdenden Welt sind aktuelle Themen, die ein gewisses Maß an Fachwissen darüber erfordern, wie Pflanzen ihre Umwelt wahrnehmen, integrieren und darauf reagieren. Damit wir besser verstehen können, wie Pflanzen mit einem bestimmten genetischen Hintergrund in räumlich und zeitlich heterogenen Umweltbedingungen wachsen und sich entwickeln, zielen FSPM-Modelle darauf ab, die Rückkopplungsschleife zwischen lokaler Wahrnehmung und Funktion von Pflanzenorganen (Blättern, Wurzeln…), ​​Pflanze zu berücksichtigen Regulationsfähigkeiten als Funktion ihres Genoms und die Antworten ganzer Organismen unter Berücksichtigung des Austauschs von Ressourcen und der Signalübertragung zwischen Pflanzenteilen.

Neben dem reinen Verständnis finden solche FSP-Modelle auch einen Platz der Wahl in modellgestützten Anwendungen, die zur Analyse der Genotyp-Phänotyp-Beziehung entwickelt wurden. Der Phänotyp einer Pflanze (dh ihr Aussehen und Verhalten) ergibt sich tatsächlich aus dem Zusammenspiel ihrer Gene (dh des genetischen Codes, G) mit der lokalen Umwelt (abiotische und biotische Faktoren, E). Während Hochdurchsatz-Methoden nun routinemäßig verfügbar sind, um die Wirkung der Gene zu qualifizieren, holen Techniken zur Phänotypisierung von Pflanzen auf, um GxE-Wechselwirkungen zu entschlüsseln. Nicht-invasive, bildgebende und modellbasierte Methoden sind zur Charakterisierung von Phänotypen üblicher geworden. FSP-Modelle adressieren somit ein breites Spektrum an Fragestellungen in Pflanzenwissenschaft, Ökologie und Züchtung. Aber auch zum Design solcher Modelle selbst und den damit verbundenen methodischen Fragen besteht noch viel Forschungsbedarf.

Die sechste internationale Konferenz über funktional-strukturelle Pflanzenwachstumsmodellierung, Simulation, Visualisierung und Anwendungen (PMA 2018), die vom 4. bis 8. November 2018 in Hefei, China, stattfinden wird, konzentriert sich explizit auf diese verschiedenen Aspekte: Spitzenforschung in der Pflanzenwissenschaft, bei der FSP-Modelle verwendet werden, um Fragen im Zusammenhang mit Pflanzenwachstum, Entwicklung, Konkurrenz und Züchtung zu beantworten, sowie Forschung in der Informatik, die sich darauf konzentriert, die Komplexität der Mechanismen zu erfassen, die Prozesse auf Zell-, Organ-, Pflanzen-, Feld- und Gemeinschaftsebene steuern.

Annals of Botany wird im Jahr 2020 im Anschluss an die PMA-Konferenz 2018 eine Sonderausgabe zur funktional-strukturellen Pflanzenwachstumsmodellierung veröffentlichen. Gastredakteure werden Gaëtan Louarn und Youhong Song sein. Dies ist auch ein offener Aufruf zur Einreichung zusätzlicher Arbeiten im Zusammenhang mit FSP-Modellierung und modellgestützter Pflanzenphänotypisierung, die nach dem üblichen Peer-Review-Verfahren ebenfalls für die Aufnahme in die Sonderausgabe in Betracht gezogen werden können. Alle Arten von Beiträgen (primäre Forschungsartikel, Rezensionen, Standpunkte, kontextbezogene Forschung) sind willkommen. Wenn Sie ein Manuskript haben, das Sie für die Aufnahme in die Sonderausgabe zur funktional-strukturellen Pflanzenwachstumsmodellierung in Betracht ziehen möchten, senden Sie bitte eine Gliederung (Titel, Autoren und 250–500 Wörter) Ihres Artikels an office@annbot.com. Alle Einsendungen zu Sonderausgaben müssen über eingegangen sein Das Einreichungsportal von AoB bevor 19 Juli 2019 um für die Aufnahme in die Sonderausgabe in Betracht gezogen zu werden. Abgabetermin für die Skizze ist 28 Juni 2019.

Die Sonderausgabe 2020 der Annals of Botany über Pflanzenwachstumsmodellierung und -anwendungen wird auf früheren Themen in diesem Bereich aufbauen;

Funktionell-strukturelle Pflanzenwachstumsmodellierung (Bd. 121, Nr. 5, April 2018)

Entwicklungsrobustheit und Artenvielfalt (Bd. 117, Nr. 5, April 2016)

Funktional-strukturelle Anlagenmodellierung (Bd. 114, Nr. 4, September 2014)

Pflanzenwachstum und Architekturmodellierung und ihre Anwendungen (Band 107, Nr. 5, April 2011)

Funktional-strukturelle Anlagenmodellierung (Band 108, Nr. 6, Oktober 2011)