Éditeur en chef Dr Stephen Long (Université de l'Illinois et Université de Lancaster) a développé une gamme de modèles mécanistes à différentes échelles reliant l'effet environnemental sur la photosynthèse à la productivité des plantes. Il a choisi l'éditorial »Les rôles de la crédibilité et de la transdisciplinarité dans la modélisation pour soutenir l'amélioration future des cultures. »

Il écrit:

J'ai choisi cet article car il met en évidence la nécessité de modèles dynamiques de croissance et de développement des plantes/cultures (P/CGM) pour faire face aux défis futurs de l'approvisionnement alimentaire et du changement climatique. Ces modèles prédisent les trajectoires des attributs des plantes et des cultures tout au long du cycle de croissance pour les scénarios ExGxM. Ce travail est exemplaire des objectifs de la in silico Journal des plantes.

L'auteur identifie trois problèmes qui sont essentiels à la pratique future de la modélisation des plantes pour soutenir l'amélioration des cultures :

• Crédibilité du modèle – Prédire les résultats phénotypiques avec des données de haute qualité, générer des réponses qualitatives connues, prédire les phénotypes émergents et les interactions associées aux traits clés.
• Crédibilité du modélisateur – Réalisme biologique fondé sur des preuves expérimentales et théoriques solides, une parcimonie appropriée pour l'application, structurée pour permettre la variation des paramètres, la transparence, la répétabilité et l'accessibilité.
• Transdisciplinarité - Besoin urgent de saisir le lien entre la compréhension moléculaire et écophysiologique, une biologie des systèmes de culture avec une capacité à évoluer du phénotype vers le bas et vers le haut moléculaire, nécessitant un nouveau niveau de communication avec les non-modélisateurs et la reconnaissance que les expérimentateurs ne sont pas simplement des collecteurs de données, mais spécialistes du domaine.

À l'avenir, notre attention à ces points et à cet article clé sera essentielle pour faire passer la modélisation des cultures de la périphérie à la position centrale qu'elle doit occuper dans l'avenir des sciences végétales et ses défis.

Professeur Przemyslaw Prusinkiewicz (Université de Calgary) est un pionnier dans la modélisation informatique, la simulation et la visualisation du développement des plantes. Il a sélectionné «La variation de position plutôt que le stress salin domine les changements dans les modèles de forme de feuille 3D dans les couverts de concombre. »

Il écrit:

J'ai trouvé cet article intéressant, car j'étudie moi-même les feuilles et leur variabilité, et les feuilles de concombre n'ont pas été analysées aussi largement que celles de plantes modèles comme Arabidopsis, Caradinosa, la tomate ou la vigne. De plus, les auteurs prennent en compte les stress environnementaux comme un facteur susceptible d'affecter la forme des feuilles, alors que la plupart des études négligent l'impact de l'environnement.

En utilisant une quantification détaillée de la diversité des formes de feuilles (de concombre), les auteurs ont découvert que la forme des feuilles dépend principalement de la position des feuilles dans la plante. Lors de la modélisation, la variation de la forme des feuilles n'a joué qu'un rôle mineur dans la distribution de la lumière dans le couvert végétal. Le (sous-)modèle de feuille peut être utilisé dans divers modèles de plantes informatiques et est disponible auprès des auteurs sur demande.

Développeur de modèles de systèmes multi-échelles, Professeur Xin-Guang Zhu (Académie chinoise des sciences) a choisi "yggdrasil: un package Python pour l'intégration de modèles informatiques à travers les langages et les échelles. »

J'ai choisi cet article car bien qu'il existe de nombreux modèles développés par la communauté des chercheurs ; cependant, ils ne peuvent pas être facilement utilisés. J'aime l'idée de créer un outil, qui peut aider à intégrer les différents modèles de calcul pour décrire les processus biologiques régissant la croissance et le développement des plantes, couvrant des échelles allant de l'atomique au global ne sera pas perdu.

yggdrasil a trois caractéristiques qui sont importantes pour une large utilisation :

• Facile à utiliser. Exigez le moins de modifications possible du code source du modèle et uniquement dans le langage du modèle lui-même.
• Efficace. Autoriser les modèles à s'exécuter en parallèle avec une communication asynchrone qui ne bloque pas l'exécution du modèle lorsqu'un message est envoyé, mais n'a pas encore été reçu.
• Flexible. Fournissez la même interface à l'utilisateur, quel que soit le mécanisme de communication utilisé ou la plate-forme sur laquelle le modèle est exécuté.

Le package est disponible en Python, C, C++ et Matlab, et peut être utilisé sur les systèmes d'exploitation Linux, Mac OS et Windows. yggdrasil est convivial et accessible sur https://github.com/cropsinsilico/yggdrasil.