Dynamische Erntesimulationsmodelle sind Werkzeuge, die den Phänotyp (dh beobachtbare Merkmale) von Pflanzen vorhersagen, die in bestimmten Umgebungen angebaut werden. In diesen Modellen werden genotypische Unterschiede zwischen Sorten durch empirische genotypspezifische Parameter (GSPs) dargestellt.
„Traditionell müssen genotypische Informationen für jede Sorte aus experimentellen Daten geschätzt werden, die aus mehreren Feldstudien gesammelt wurden, die unterschiedliche Umgebungen repräsentieren. Fortschritte bei Technologien zur schnellen und kostengünstigen Identifizierung der genetischen Ausstattung von Pflanzen haben es nun möglich gemacht, Informationen über Variationen in Genen zwischen den Sorten in diese Modelle zu integrieren“, sagt Dr. Gerrit Hoogenboom von der University of Florida
Hoogenboom leitete eine Studie, die kürzlich in veröffentlicht wurde in silico Pflanzen das integrierte ein dynamisches genbasiertes Modul in ein bestehendes Pflanzenmodell, um ein „hybrides dynamisches Modell“ zu erstellen.
„Die aktuellen Herausforderungen bestehen darin, dass wir für jeden biophysikalischen Prozess die dynamischen Modellparameter als Funktion von QTL- und Umweltdaten abschätzen müssen. Sobald dies geschehen ist, benötigen wir jedoch nur die QTL-Informationen für neue Sorten oder Hybriden, um Wachstum und Entwicklung zu simulieren und den Ertrag vorherzusagen, im Vergleich zum traditionellen Ansatz, der eine umfangreiche experimentelle Datensammlung vor jeder Modellanwendung mit neuen Sorten erfordert“, sagt Hoogenboom.
Das genbasierte Blühmodul wurde mithilfe von 12 QTL (quantitativen Merkmalsloci, DNA-Regionen) kalibriert, die zuvor als Regulatoren des Blühzeitpunkts identifiziert wurden. Anschließend wurde die ursprüngliche Blühkomponente im CSM-CROPGRO-Drybean-Modell durch dieses genbasierte Modul ersetzt. Simulationen mit QTL und Wetterdaten als Eingangsgrößen wurden für verschiedene Standorte durchgeführt, um den Entwicklungszeitpunkt mithilfe des QTL-basierten Moduls vorherzusagen. Das CSM-CROPGRO-Drybean-Modell diente zur Vorhersage der übrigen Prozesse und letztendlich des Ertrags.
Das integrierte genbasierte Hybridmodul simulierte Tage der ersten Blüte, die eng mit den beobachteten Werten übereinstimmten. Das Hybridmodell beschrieb auch die meisten Wechselwirkungen zwischen Genen, Umwelt und Gen x Umwelt auf die Zeit bis zur Blüte und war in der Lage, den Endertrag und andere vom ursprünglichen Modell simulierte Ergebnisse vorherzusagen.
Der Ansatz, der zur Integration des genbasierten ersten Blütenmoduls in das CSM-CROPGRO-Drybean-Modell verwendet wird, kann möglicherweise verwendet werden, um andere genbasierte Module zu integrieren, um systematisch von einem GSP- zu einem genbasierten Modell überzugehen.
Aktualisiert 18:27 mit einem korrigierten Link.
