MIRRORS: Изследвания в услуга на прогнозните модели

Проектът MIRRORS (Modelling Crop Responses to Repeated Stresses) изучава функционирането на рапицата и соргото, за да предвиди по-добре поведението им, да предвиди въздействието на различните климатични ограничения, пред които са изправени, да обоснове тяхното управление и да предложи лостове за действие. Кристин Грание, изследователски директор по екофизиология в INRAE, се съгласи да отговори на нашите въпроси.

Sorghum-ID – Каква е констатацията в основата на проекта MIRRORS?

Кристин Грание – През последните години начините на производство на културите трудно могат да предскажат добива, когато културите изпитват повтарящи се стресови събития по време на своя цикъл. Днес се намираме в контекст на изменение на климата, характеризиращ се не само с екстремни климатични явления, но и с увеличаване на тяхната честота. Ниски температури в началото на цикъла, високи температури и/или засушавания в края на цикъла: независимо дали са еднократни или повтарящи се, тези събития са стресиращи за растенията и променят добива и качеството на културите. Чрез обединяване на 4 изследователски звена, съставени от учени от INRAE, CIRAD и INRIA[1], MIRRORS е фокусиран върху подобряване на прогнозите за ефективността на растенията при повтарящи се сценарии на климатичен стрес .

Sorghum-ID : Как да обясним наблюдаваното несъответствие между прогнозирания и действителния добив при повтарящи се стресови събития?

КГ – Работната хипотеза е следната: ефектът от поредица от стресови събития не е равен на сумата от отделните ефекти на всяко събитие поради две основни причини.

Тези два сценария зависят от интензивността на стреса, неговата продължителност, етапа на развитие на растението, когато стресът е налице, и времето, разделящо двете стресови събития. Случва се също така, че работната хипотеза не се запазва: в този случай последователността от стресови събития е еквивалентна на сумата от индивидуалните ефекти на всяко събитие.

Sorghum-ID – Какви са изследователските оси на проекта MIRRORS ?

КГ – Имаме два допълващи се подхода: подход data-driven (извличане на данни) и подход process-driven (наблюдение на процесите). Фокусираме се върху стреса, генериран от високите температури, на чието действие е подложено растението по време на репродуктивния цикъл.

Първият се състои в анализиране на съществуващи набори от данни без априори, благодарение на статистическите методи за извличане на данни. Изследователите имат достъп до база данни на CTPS, представяща добивите от около петнадесет сорта сорго, събрани от около двадесет места във Франция в продължение на 20 години, които  кръстосано сравняват с метеорологични данни от станциите, разположени на тези места или в близост. По този начин се идентифицират „типичните“ топлинни сценарии и се сравняват с получените добиви.

Вторият подход се състои в провеждането на целенасочени експерименти в контролирани среди (оранжерии и камери за регулиран растеж), за да се тества ефектът от еднократен и повтарящ се топлинен стрес на специфични етапи от развитието на културите и по-конкретно производството на зърно. По този начин ние изследваме компонентите на добива, но също така и качеството на зърната. Така възпроизвеждаме сценариите, идентифицирани чрез извличане на данни, с еднократни и повтарящи се периоди на топлинен стрес по време на цикъла.

Sorghum-ID – Какви поуки могат да бъдат извлечени от проекта на този етап?

КГ – Първите експерименти подчертаха силни контрасти в реакциите на растенията при еднократни и повтарящи се стресови събития в зависимост от термичния сценарий и сортовете :

Този проект в крайна сметка трябва да ни помогне да разберем по-добре реакцията на растенията на еднократни и повтарящи се стресови събития и да приложим екофизиологични модели, които да ни позволят да вземем предвид възможна благоприятна аклиматизация на първия период на високотемпературен стрес към втори стрес от същия тип и/или усилен негативен ефект, в зависимост от случая.

Тази работа е отправна точка за по-амбициозен мултидисциплинарен проект, финансиран от ANR, в който съществуващите в момента умения в екофизиологията и моделирането ще бъдат подкрепени от умения в молекулярната биология, биохимията и изображенията.

За контакт: christine.granier@inrae.fr

[1] Партньорски звена: Смесено изследователско звено на EVA в Кан (Нормандия) (експертни познания в областта на екофизиологията на рапицата), Съвместно изследователско звено AGAP Institute в Монпелие (експертни познания в областта на генетиката, екофизиологията и моделирането на сорго), Съвместно изследователско звено на ISPA в Бордо (експертни познания в областта на екофизиологичното моделиране ), Съвместно изследователско звено LORIA в Нанси (експертни познания в областта на статистическото моделиране, извличане на данни).