MIRRORS: cercetarea în slujba modelelor de predicție

Proiectul MIRRORS (destinat modelării reacțiilor culturilor în condiții de stres repetat) studiază comportamentul rapiței și sorgului, pentru a putea prezice mai eficient reacțiile acestora, anticipa impactul diverșilor factori climatici limitativi la care sunt expuse, concepe metode de gestionare și stabili modalități de intervenție. Christine Granier, director de cercetări în ecofiziologie din cadrul INRAE ne-a răspuns la câteva întrebări.

Sorghum-ID: În urma căror constatări a apărut proiectul MIRRORS?

Christine Granier: În ultimii ani, sistemele de modelare predictivă a randamentelor nu au mai funcționat eficient, atunci când culturile au fost supuse unor factori de stres recurenți în timpul perioadei de vegetație. Ne aflăm, astăzi, într-un context climatic în schimbare, caracterizat nu numai prin evenimente climatice extreme, dar și printr-o frecvență mai mare a acestora. Temperaturile scăzute la început de vegetație și cele ridicate (însoțite sau nu de secetă), la finalul acesteia, indiferent dacă sunt episodice sau repetate, sunt stresante pentru plante, modificând atât randamentele, cât și calitatea recoltelor. Proiectul MIRRORS reunește patru unități de cercetare, formate din specialiști de la INRAE, CIRAD și INRIA[1] și este axat pe îmbunătățirea predicțiilor de productivitate vegetală în scenarii de stres climatic repetat.

Sorghum-ID: Cum se explică discordanța dintre predicții și randamentele efective, în cazul stresului repetat?
C.G. – Ipoteza de lucru este următoarea: efectul unei succesiuni de evenimente stresante nu este egal cu suma efectelor individuale ale fiecărui eveniment în parte, din două motive.

Aceste două exemple depind de intensitatea și durata stresului, de stadiul de dezvoltare a plantei în momentul apariției acestuia și de perioada dintre cele două evenimente stresante. De altfel, se întâmplă uneori ca ipoteza de lucru să nu fie valabilă: în acest caz, o succesiune de evenimente stresante echivalează cu suma efectelor individuale ale fiecărui eveniment.

Sorghum-ID: Care sunt direcțiile de cercetare ale proiectului MIRRORS?

C.G. – Avem două abordări, care se completează una pe alta: o abordare de tip data-driven (explorare de date) și o abordare de tip process-driven (observare a proceselor). Ne concentrăm pe stresul generat de temperaturile ridicate care apar în faza de reproducere.

Prima abordare constă în analiza seturilor de date existente, așa cum ne parvin ele prin metodele statistice de extragere a datelor. Cercetătorii au acces la o bază de date CTPS, care conține randamentele colectate de la cca cincisprezece hibrizi de sorg, din cca douăzeci de exploatații din Franța, timp de douăzeci de ani – și le compară cu datele colectate de stațiile meteorologice situate în zonele respective sau în apropierea lor. Se stabilesc, astfel, scenarii termice-tip, care se pun „față în față” cu randamentele obținute.

A doua abordare este axată pe efectuarea unor experimente țintite, în medii controlate (sere și fitotroane), unde se urmăresc efectele factorilor de stres termic izolați și recurenți, în stadii precise de dezvoltare a culturii, în producția de boabe. De asemenea, studiem componentele randamentului, precum și calitatea boabelor. În acest fel, reproducem scenariile identificate prin extragerea de date, cu factori de stres termic izolați sau recurenți, pe toată perioada de vegetație.

Sorghum-ID: Ce lecții putem reține din acest proiect, în acest stadiu al cercetărilor?

C . G. – Primele experimente au scos în evidență contraste mari între reacțiile plantelor la stresul izolat și stresul recurent, în funcție de scenariul termic și hibrizii folosiți.

El proyecto debería ayudarnos finalmente a comprender mejor la respuesta de las plantas a acontecimientos de estrés aislados y repetidos y a poner en práctica modelos ecofisiológicos que permitan tener en cuenta una posible aclimatación beneficiosa de un primer episodio de estrés por altas temperaturas sobre la respuesta de un segundo episodio de estrés del mismo tipo y/o un efecto negativo amplificado, según el caso.

Scopul proiectului este de a înțelege mai bine reacția plantelor la stresul izolat și stresul repetat, și de a aplica niște modele ecofiziologice care să permită luarea în calcul a unei eventuale aclimatizări în urma unui prim episod de stres termic, care să fie benefică pentru răspunsul la un al doilea stres de același tip și/sau la un efect negativ amplificat, după caz.

Aceste lucrări constituie punctul de plecare al unui proiect multidisciplinar, mai ambițios, a cărui finanțare a fost preluată de Agenția Națională de Cercetare (ANR), în care, pe lângă competențele de ecofiziologie și modelare actuale, vor fi incluse și competențe de biologie moleculară, biochimie și imagistică.

Persoană de contact: christine.granier@inrae.fr

[1]Unități partenere: Unitatea Mixtă de Cercetări – EVA, din Caen (specializată în ecofiziologia rapiței), Unitatea Mixtă de Cercetări – AGAP, institut din Montpellier (specializată în genetică, ecofiziologie și modelare a sorgului), Unitatea Mixtă de Cercetări – ISPA, din Bordeaux (specializată în modelări ecofiziologice), Unitatea Mixtă de Cercetări – LORIA, din Nancy (specializată în modelare statistică și extragere de date).