Les plantes sont capables, au cours de leur croissance, de changer leur forme physique en modifiant leurs schémas de croissance et leur physiologie en réponse aux conditions environnementales. Comprendre pleinement les effets de l'environnement sur la forme des plantes est compliqué, car il y a souvent des changements dans plusieurs traits, conduisant à des réponses interagissant les unes avec les autres de manière complexe. Un exemple important de ceci est dans les plantes réactions à l'ombrage par une verrière aérienne, qui comprend à la fois une réduction du rayonnement photosynthétiquement actif (PAR) et une réduction du rapport entre la lumière rouge et la lumière rouge lointaine (R:FR). Ces deux facteurs se produisent simultanément, mais à des amplitudes différentes selon le degré d'ombrage, et provoquent des réponses différentes chez les plantes. D'une manière générale, un PAR réduit entraîne des modifications de la photosynthèse et de la respiration des feuilles, tandis qu'un R:FR réduit entraîne des altérations de l'architecture des plantes, bien qu'il ait jusqu'à présent été difficile d'analyser ces phénomènes séparément afin de les comprendre pleinement.

Dans un article récent publié dans Annals of Botany, Ningyi Zhang et ses collègues ont tenté de modéliser et quantifier séparément les réactions des rosiers vivaces ligneux à l'ombrage de la canopée. Les chercheurs ont d'abord mené une expérience en serre avec différents traitements de lumière, puis l'ont utilisée comme base pour la création d'un modèle de plante fonctionnel-structurel avec lequel les réponses d'ombrage pourraient être évaluées individuellement.

Sous un ombrage léger de la canopée, la réponse au R:FR réduit a eu l'effet le plus important, tandis que sous un ombrage plus lourd, les réponses au PAR réduit sont devenues dominantes. La modélisation a révélé que la réaction globale d'ombrage n'était pas simplement la somme de ces deux parties, suggérant des interactions entre les composants individuels de la réponse de la plante, un équilibre qui changeait avec le degré d'ombrage. "Dans les premiers stades du développement de la canopée, les plantes pourraient immédiatement subir des réductions significatives de R:FR lorsque les réductions de PAR sont encore absentes ou relativement mineures", écrivent les auteurs. "Par conséquent, un faible R:FR est largement considéré comme un signal d'alerte précoce pour les plantes concernant la proximité des voisins, et les réponses ultérieures d'évitement de l'ombre sont considérées comme améliorant les performances des plantes en empêchant les plantes de devenir ombragées."

Les auteurs soulignent que leur modélisation ne traite que la situation spécifique de l'ombrage par la canopée aérienne, comme dans un sous-étage ou un système agroforestier. Les plantes sont également souvent ombragées par des voisins de même hauteur, un scénario non examiné dans ce travail. « Dans ces situations, les réponses à un faible R:FR peuvent être relativement plus importantes que celles à un faible PAR. Nous n'avons pas simulé ces situations car notre expérience ne nous a pas permis de faire des hypothèses raisonnables pour créer des phénotypes virtuels fiables dans des populations surpeuplées. Cependant, si elle est combinée à des expériences appropriées, l'approche de modélisation présentée dans notre étude pourrait également rendre compte de ces situations.