MIRRORS: Kutatás az előrejelző modellek szolgálatában

A MIRRORS (Modelling Crop Responses to Repeated Stresses) projekt a repce és a cirok működését tanulmányozza, célja, hogy viselkedésük kiszámíthatóbbá váljon, előre láthassuk a különböző éghajlati tényezők rájuk gyakorolt hatásait, illetve, hogy racionalizálhassuk gazdálkodásukat, és mozgásterek biztosítsunk magunknak. Christine Granier, az INRAE ökofiziológiai kutatási igazgatója válaszolt kérdéseinkre.

Sorghum-ID – Mi áll MIRRORS projekt hátterében?

Christine Granier – Az elmúlt években a termésmodellek nehezen tudták megjósolni a terméshozamot, hiszen fejlődési ciklusuk során a növények ismételt stresszhatásoknak vannak kitéve. Jelenleg olyan éghajlatváltozási környezetben éünk, amelyet nemcsak a szélsőséges időjárási események jellemeznek, hanem azok gyakoriságának növekedése is. Alacsony hőmérséklet a ciklus elején, magas hőmérséklet és/vagy aszály a ciklus végén: akár egyszeri, akár ismétlődő eseményekről legyen is szó, ezek az események stresszt jelentenek a növények számára, és módosítják a terméshozamot, valamint a termés minőségét. Az INRAE, a CIRAD és az INRIA[1] tudósaiból álló 4 kutatási egység összefogásával a MIRRORS az ismételt éghajlati stresszforgatókönyvek javítása érdekében a hozamok előre történő megbecslésének a javítását helyezi a kutatás középpontjába.

Sorghum-ID: Mivel magyarázható a terméselőrejelzések és a tényleges terméseredmények közötti eltérés az ismételt stresszhatás alatt?

C. G. – A munkahipotézis a következő: az egymást követő stresszhatások eredője nem egyenlő az egyes események egyedi hatásainak összegével, méghozzá két fő okból.

Ez a két lehetséges forgatókönyv függ a stressz intenzitásától, időtartamától, a növény fejlődési stádiumától a stresszhatás idején, valamint a két stresszhatás között eltelt időtől. Bizonyos esetekben a munkahipotézis nem állja meg a helyét: ekkor a stresszhatások egymás utáni sorozata egyenértékű az egyes események egyedi hatásainak összegével.

Sorghum-ID – Melyek a MIRRORS projekt fő kutatási irányai?

C. G. – Két egymást kiegészítő tudományos megközelítést alkalmazunk: egy adatvezérelt és egy folyamatvezérelt megközelítést. A reprodukciós ciklus során fellépő magas hőmérséklet okozta stressz áll a kutatásunk középpontjában.

Az első megközelítés a meglévő adathalmazok a priori elemzéséből áll, amihez statisztikai adatbányászati módszereket alkalmazunk. A kutatók hozzáférnek egy CTPS-adatbázishoz, amely mintegy húsz franciaországi helyszínen 20 év alatt összegyűjtött, mintegy tizenöt cirokfajta terméshozamát tartalmazza, és amelyet összevetnek az ezeken a helyszíneken vagy a közelben található meteorológiai állomások meteorológiai adataival. Így azonosítják be a „tipikus” hőmérsékleti forgatókönyveket, majd összehasonlítják a kapott hozamokkal.

A második megközelítés célja, hogy ellenőrzött környezetben (üvegházakban és szabályozott növekedési környezetben) célzott kísérleteket végezzenek, és így teszteljék az elszigetelt és ismétlődő hőstresszek hatását a szemtermésre a növény fejlődésének bizonyos szakaszaiban. Ily módon a terméshozam és a szemminőség összetevőit is vizsgáljuk. Így reprodukáljuk az adatbányászat által azonosított forgatókönyveket, amelyekhez hozzátesszük a ciklus során elszigetelt és ismétlődő hőterheléseket.

Sorghum-ID – Milyen tanulságokat lehet levonni a projekt e szakaszában?

C . G. – Az első kísérletek a hőmérsékleti forgatókönyvtől és a fajtáktól függően erős eltérést mutattak ki a növények reakciói között annak függvényében, hogy izolált és ismétlődő stresszhatás érte-e a növényeket.

A projektnek az a célja, hogy jobban megértsük a növények egyszeri (izolált), valamint ismétlődő stresszhatásokra adott válaszát, illetve hogy olyan ökofiziológiai modelleket alkalmazzunk, amelyek lehetővé teszik számunkra, hogy figyelembe vegyük a magas hőstressz első epizódjának lehetséges folyományaként a növény kedvező akklimatizálódását és/vagy az esettől függően felerősített negatív válaszát egy második, ugyanolyan típusú stresszhatásra.

A MIRRORS egy ambiciózusabb, az ANR által finanszírozott multidiszciplináris projekt kiindulópontja, amelyben a jelenleg alkalmazott ökofiziológiai és modellezési ismereteket a molekuláris biológia, a biokémia és a képalkotás területén szerzett ismeretekkel erősítenénk meg.

Kapcsolattartó: : christine.granier@inrae.fr

[1] Partneregységek: EVA közös kutatóegység Caenben (a repce ökofiziológiájának a kutatása), AGAP Intézet közös kutatóegység Montpellier-ben (cirokgenetika, ökofiziológia és modellezés), ISPA közös kutatóegység Bordeaux-ban (ökofiziológiai modellezés), LORIA közös kutatóegység Nancyban (statisztikai modellezés, adatbányászat).