Modélisation de la construction de l'architecture aérienne chez le blé par une approche structure-fonction

par Marion Gauthier

Projet de thèse en Sciences végétales

Sous la direction de Bruno Andrieu et de Romain Barillot.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de Agriculture, Alimentation, Biologie, Environnement et Santé , en partenariat avec ECOSYS Écologie fonctionnelle et écotoxicologie des agroécosystèmes (laboratoire) et de institut des sciences et industries du vivant et de l'environnement (AgroParisTech) (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-04-2017 .


  • Résumé

    Pour répondre à une demande de nourriture en constante augmentation sans menacer les ressources futures, les modes de production de l'agriculture doivent se modifier. La simulation informatique de la croissance des plantes fournit potentiellement le moyen d'explorer une large gamme de scenarii, croisant mode de conduite et caractéristiques variétales de façon à identifier les plus favorables, sous les climats actuels et futurs. Toutefois les modèles actuellement disponibles se trouvent limités dans leur capacité à représenter les interactions Génotype* Environnement, du fait d'une description simplifiée de l'architecture des plantes et des processus biologiques. Depuis une quinzaine d'années se développe une nouvelle approche de modélisation des plantes, qui décrit les processus biologiques et les échanges plantes-environnement dans le cadre d'une représentation botaniquement réaliste des plantes (FSPM ou « Functional-Structural Plant Model »). La représentation de l'architecture dans ces modèles est toutefois aujourd'hui largement fondée sur des caractérisations expérimentales : elle est descriptive et non prédictive. Cette thèse se propose de développer et évaluer un modèle mécaniste de la construction de l'architecture fondé sur le couplage entre organogénèse et métabolisme du carbone (C) et de l'azote (N) Cette ambition est réaliste au regard de la gamme de connaissances aujourd'hui disponibles et des avancées faites dans la modélisation du métabolisme C et N des plantes. L'espèce modèle sera le blé, mais le modèle sera conçu pour être transposable à une large gamme de céréales. Nous évaluerons spécifiquement le modèle pour sa capacité à prédire l'effet des conditions de levée sur la croissance ultérieure de la plante, une question agronomiquement importante et que l'approche proposée devrait permettre d'aborder efficacement. Au-delà de cette application, le modèle développé sera un outil pour explorer la plasticité de l'architecture en réponse aux conditions de croissance, et particulièrement en réponse à des scenarii de conditions climatiques et de fertilisation azotée. Il constituera aussi une base de connaissance réutilisable pour créer et évaluer des modèles plus simples.

  • Titre traduit

    Modelling shoot system architecture of wheat using a functional-structural plant models


  • Résumé

    Agricultural systems must progress to meet increasing food demand while protecting future resources. Computer simulations of planf growth allow to explore a wide scenario range of both crop management and varieties, in order to identify the most favourable under current and future climat. However, available models has limited capabilities to represent genotype :environment interactions because of their simple description of plant architecture and biological processes. A new plant modelling approach has been emerging for the last fifteen years. It describes biological processes and plant : environment exchanges within the framework of a realistic botanic representation of plants (FSPM ou « Functional-Structural Plant Model »). Inside these models, architecture representation is nevertheless mainly based on experimental characteristics : it is then descriptive but not predictive. The PhD project aims to develop and evaluate a mecanistical model of architecture construction based on both morphogenesis and metabolism of carbon (C) and nitrogen (N). This goal is realistic in view of available knowledge and progress made in CN metabolism of plants. The study will focuss on wheat but the model will be built so it is transposable to a large range of cereals. We will evaluate specifically the model ability to forecast the effect of seedling conditions on future plant growth. This question is agronomically important and this approach should address it efficiently. Behind this application, the developped model will be a tool to explore architectural platicity to growth conditions, and more precisely to weather and nitrogen conditions. In addition, it will constitute a knowledge library usable to create and evaluate simpler models.