Dynamic System of Plant Growth
Système Dynamique de la Croissance des Plantes
Résumé
Our research concerns models of plant growth and the development of mathematical methods to study these models. If the final objectives are application-driven and concern optimization and control of crops, they imply a deep understanding of the gene x environment interactions.
We propose a mathematical methodology to explore these interactions based on the study of the dynamic system of plant growth.
This study relies on the individual-based GreenLab model, combining the description of both plant structure and function.
Plant architecture appears as the complex result of the gene x environment interactions, and we show how the analysis of architecture may help bridge the gap from gene to phenotype. It implies:
- the description of the dynamic development of plant stuctures,
- the derivation of the functional equations of plant growth and of interations between function and developemnt,
- the estimation of model parameters from architectural data.
Once the gene x environment model hase been identified, it becomes possible to implement optimization and optimal control methods on real issues.
We propose a mathematical methodology to explore these interactions based on the study of the dynamic system of plant growth.
This study relies on the individual-based GreenLab model, combining the description of both plant structure and function.
Plant architecture appears as the complex result of the gene x environment interactions, and we show how the analysis of architecture may help bridge the gap from gene to phenotype. It implies:
- the description of the dynamic development of plant stuctures,
- the derivation of the functional equations of plant growth and of interations between function and developemnt,
- the estimation of model parameters from architectural data.
Once the gene x environment model hase been identified, it becomes possible to implement optimization and optimal control methods on real issues.
Les travaux de recherche portent sur la modélisation mathématique de la croissance des plantes et le développement de méthodes mathématiques adaptées à l'étude des modèles. In fine, les objectifs sont d'une part la prévision quantitative et qualitative de la production végétale, et d'autre part l'optimisation et le contrôle optimal des cultures. L'étape préalable est la compréhension et l'analyse des interactions génotype x environnement.
Nous proposons une voie mathématique d'exploration de ces interactions basée sur l'écriture du système dynamique de croissance des plantes. Le modèle de base sur lequel repose notre étude est le modèle individu-centré GreenLab, combinant la description de la structure et du fonctionnement de la plante, à l'échelle de l'individu ou du peuplement. L'architecture de la plante est le résultat complexe de cette interaction génotype x environnement. Nous montrons comment il est possible de mettre en œuvre des méthodes d'analyse de cette architecture pour expliquer le passage du génotype au phénotype. Mathématiquement, il s'agit :
– de décrire la mise en place dynamique des structures de la plante,
– de dériver de cette structure les équations fonctionnelles de la croissance et le système
de rétroaction entre croissance et processus de développement,
– de mettre au point les méthodes d'estimation paramétrique à partir des données expérimentales
sur l'architecture.
Une fois le modèle d'interaction génotype x environnement déterminé, nous illustrons la mise en œuvre de méthodes d'optimisation et de contrôle optimal à la résolution de problèmes applicatifs.
Nous proposons une voie mathématique d'exploration de ces interactions basée sur l'écriture du système dynamique de croissance des plantes. Le modèle de base sur lequel repose notre étude est le modèle individu-centré GreenLab, combinant la description de la structure et du fonctionnement de la plante, à l'échelle de l'individu ou du peuplement. L'architecture de la plante est le résultat complexe de cette interaction génotype x environnement. Nous montrons comment il est possible de mettre en œuvre des méthodes d'analyse de cette architecture pour expliquer le passage du génotype au phénotype. Mathématiquement, il s'agit :
– de décrire la mise en place dynamique des structures de la plante,
– de dériver de cette structure les équations fonctionnelles de la croissance et le système
de rétroaction entre croissance et processus de développement,
– de mettre au point les méthodes d'estimation paramétrique à partir des données expérimentales
sur l'architecture.
Une fois le modèle d'interaction génotype x environnement déterminé, nous illustrons la mise en œuvre de méthodes d'optimisation et de contrôle optimal à la résolution de problèmes applicatifs.
Loading...