delphine luquet (cirad, umr agap, pam) jean christophe soulié (cirad, umr agap, pam)
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Intérêts des plateformes de modélisation pour améliorer l’application du modèle ecomeristem en appui au phénotypage et ideotypage. Delphine Luquet (CIRAD, UMR AGAP, PAM) Jean Christophe Soulié (CIRAD, UMR AGAP, PAM) Christophe Pradal (CIRAD, UMR AGAP, VP) - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Intérêts des plateformes de modélisation pour améliorer
l’application du modèle ecomeristem en appui au phénotypage et ideotypage
Delphine Luquet (CIRAD, UMR AGAP, PAM)Jean Christophe Soulié (CIRAD, UMR AGAP, PAM)
Christophe Pradal (CIRAD, UMR AGAP, VP)Eric Ramat (Univ. Du Littoral, LISIC)
Contexte• UMR AGAP: Amélioration Génétique et Adaptation des Plantes
• PAM (CIRAD): Plasticité, Adaptation des Monocotyledons
• Appui à la sélection variétale et ses nouveaux enjeux (riz, sorgho, canne,
palmier)
• Changement climatique (eau, T°)
• Plantes pluri-usage (biomasse, sucre, grain. Bioénergie…)
• Complexité grandissante des idéotypes (adaptation, rendements)
Approche PAM
• Analyse du phénotype « plante entière »: performance vs plasticité
• morphogénèse, relations source-puits en assimilats C (eau, T°, rad)
• Allocation sucres structuraux vs réserves vs grains
Caractères les plus influents et discriminants: phénotypage
Combinaisons pertinentes de caractères: idéotypage
Rôle central de la modélisation : étude d’un système complexe
Modélisation pour• Formaliser les connaissances du système complexe, dynamique ‘plante’
– Liens physiol. entre caractères (interactions, feedbacks)– les effets mémoire (répercussion des effets d’un stress dans le tps)– les processus discriminant les génotypes (normes de réaction & paramètres G)
• Appuyer le phénotypage– Mise en évidence de caractères d’intérêt– Utilisation des paramètres comme caractères phénotypiques cachés
• Explorer des idéotypes in silico– Expériences de simulations, analyses de sensibilité
Nb: définition de TPE (classif. environnements) en utilisant des modèles de culture
Modèle Ecomeristem• Morphogénèse de la plante dans son peuplement (journalier)
• Plasticité phénotypique: régulation des relations source-puits (CHO)
• Fn(état nutritionnel de la plante): variables d’état hydrique, carboné
• Riz, sorgho, canne (cycle végétative validé; cycle complet testé)
Topologie de la plante, taille, biomasse organes
Pas de géométrie par défaut (pas de 3D)
C resource manager Fn(plant density ‘big leaf’)a, b : rad° intercept°, convers° => supply (> or < to demand)=> Reserve Expansion delay Senescence X
Tx
Thermal Time(Daily)
Org(i) dimensionMeristem Growth R. MGRMGR + Org(n-1)
Tillering fn(Ic, nb of buds) => Critical Ic, ICt
Organ expansionTime: fn(plasto) Rate fn(final size, time)=> Demand (g) fn(rate, SLA)
Supply = Daily assimilation
Four leaves preformed Initial parametersSeed reserves, 1st leaf length, SLA (initial R/S ratio)
1
Leaf initiation PlastochronNB: root = bulk compartment
4
3
5
6
2
Ic(i) = C Supply(i) Demand(i)
Germination
Ecomeristem: morphogénèse du riz & sa plasticitéMéristème : Régulation génétique & env. de l’initiation & dimension des organes
Luquet et al. 2006; Dingkuhn et al. 2006 (FPB 32-4)
Down-regulat° by Ic
Objectifs d’application
Phénotypage AnalytiqueIdéotypage
Enjeux:-n° génotypes, répéts- 5/6 paramètres-Temps de calcul considérable (canne…)
Moyens:- Optimisation de jeux de paramètres- Couplage avec R
- Caractères architecturaux- Couplage avec représentation 3D- Calculs biophysique sur 3D
=> Feedback structure - fonction
- Analyse de sensibilité- Couplage avec R (réseau mexico)- Temps de calcul considérable…
(…QTL)
paramètres de processus
Etat actuel du développement du modèle
• Ecomeristem : un modèle riz, sorgho, canne à sucre– Modèle modulaire, hiérarchique, orienté objet,
simplifiable
• Ecophen : une plate forme de modélisation• Ecosim : un moteur de simulation• Langage de développement : Delphi
Analyse critique
• Constat :– Modèle rapide à simuler pour optimisation / analyse
de sensibilité– On est bridé par Delphi
• Couplage• Performance
• Besoin de performance :– Passage au 3D, microméteo, cycle long (canne à
sucre)
• Pas de formalisme sous jacent théorique
3D, microméteo
Formalisme théorique
Performances
Couplage
Utilisation de l’offre disponible vs besoins
Intégration dans Openalea
L’animation jointe à la présentation donne un
exemple de sortie obtenue avec
Openalea
Intégration dans VLE• Réécriture totale du modèle– Résultats identiques– Performances en nette augmentation
• Parallélisme• Distribution
• Utilisation des extensions :– Equations aux différences– Automates à états finis
• Utilisation du RVLE :– Optimisation– Analyse de sensibilité
Couplage VLE Openalea (en cours)
• Développer des modèles compatibles dans chaque « monde »– Transformation dynamique des graphes– Transformation des données– Pas de passage par les fichiers
Conclusion• Intérêt du couplage (et non pas d’une fusion) :– Le modèle reste autosuffisant
• « Sociabilisation » du modèle : partage de modules / interopérabilité (VLE et Openalea)
• Profiter de paradigmes performants (VLE)• Profiter d’un existant : Caribu 3D (Openalea)• D’un point de vue thématique :– Démonstration de l’utilité de la diversité des
plateformes– Pas encore de prise en main opérationnelle