Les vents violents et la pluie peuvent briser les tiges de maïs, rendant la récolte plus difficile et réduisant le rendement récoltable. Les rendements mondiaux des cultures céréalières sont actuellement réduits de 5 % par an en raison de la verse des tiges. Le changement climatique devrait générer une plus grande fréquence de vents, ce qui augmentera la probabilité de verse.

La première étape vers l’amélioration de la résistance à la verse par la sélection et/ou la biotechnologie consiste à découvrir le rôle des caractéristiques morphologiques individuelles des tiges contrôlant la résistance à la flexion des tiges, qui est un facteur crucial dans la détermination de la résistance à la verse.

Une nouvelle étude publiée dans in silico Plants présente une nouvelle méthode pour identifier comment les caractéristiques morphologiques individuelles des tiges de maïs contrôlent leur rigidité et leur résistance. L'étudiant diplômé Michael Ottesen et ses collègues du département de génie mécanique de l'université Brigham Young ont créé un modèle tridimensionnel de la tige de maïs, comprenant sa géométrie et ses propriétés matérielles, pour évaluer la rigidité à la flexion et la résistance ultime.

Les auteurs ont utilisé des tests de flexion en trois points et des tomodensitogrammes effectué précédemment pour 900 tiges de maïs pour paramétrer le modèle.

Illustration générale montrant les relations entre les expériences physiques, les données de tomodensitométrie et les données de coupe transversale discutées dans cette étude.

Lors des essais de flexion, les tiges ont été progressivement chargées jusqu'à ce qu'elles se déforment. Cette approche de test a permis de mesurer empiriquement deux caractéristiques mécaniques de chaque tige : la rigidité à la flexion et la résistance à la flexion.

Les paramètres de section transversale de la tige ont été extraits des données CT. Cela a permis aux auteurs d'incorporer les différentes caractéristiques mécaniques de la moelle et de la croûte dans le modèle.

Une combinaison d'apprentissage automatique et d'identification de caractéristiques a été utilisée pour créer 51 paramètres uniques les mieux corrélés à la rigidité à la flexion et à la résistance ultime.

Les auteurs ont testé le modèle en comparant la rigidité et la résistance à la flexion des tiges simulées avec des tiges réelles ayant les mêmes paramètres. Le nouveau modèle a capturé avec précision le comportement et les tendances observés lors de tests empiriques sur les tiges de maïs.

Deux graphiques montrant la relation entre la rigidité et la résistance à la flexion mesurées et prédites. La rigidité à la flexion prévue correspond bien aux valeurs mesurées. La résistance simulée n'est pas un bon ajustement mais a capturé le comportement et les tendances corrects des valeurs mesurées.
Comparaisons entre la rigidité et la résistance à la flexion mesurées et prédites

Un contrôle plus précis des valeurs morphologiques de la tige permettra aux utilisateurs de déterminer plus précisément quels changements morphologiques pourraient fournir la plus grande augmentation de résistance pour le plus petit changement global de morphologie et de masse globale de la tige.

Ce nouveau modèle peut être utilisé pour identifier quels changements morphologiques pourraient apporter la plus grande augmentation de force pour le plus petit changement global de morphologie et de masse globale de la tige. De plus, comme toutes les céréales reposent sur une architecture géométrique similaire, ce modèle peut être paramétré pour s'appliquer à d'autres espèces de céréales telles que le sorgho, le blé, l'avoine et le riz.

LIRE L'ARTICLE:

Michael Ottesen, Joseph Carter, Ryan Hall, Nan-Wei Liu, Douglas D Cook, Développement et validation stochastique d'un modèle paramétré de flexion et de flambage de la tige de maïs, in silico Plants, Volume 5, Numéro 2, 2023, diad010, https://doi.org/10.1093/insilicoplants/diad010