Перевод названия: A system approach to the modeling of fungal infections of the wheat leaf
Тип публикации: статья из журнала
Год издания: 2019
Идентификатор DOI: 10.18699/VJ19.468
Ключевые слова: листостебельные грибные инфекции, пшеница, бурая ржавчина, механистические модели роста растений, параметрическая идентификация моделей, fungal infections of leaves, wheat, brown rust, mechanistic models of plant growth, parametric identification of models
Аннотация: В настоящее время в России и в мире интенсивно ведутся работы по исследованию механизмов патогенеза заболеваний растений и их распространения в посевах. Прежде всего это связано со значительным влиянием патогенов на урожай. На территории Западной Сибири в посевах яровой и озимой пшеницы практически ежегодно регистрируются бурая ржаПоказать полностьювчина и мучнистая роса, а в отдельные годы степень поражения достигает эпифитотийного уровня. Методы мониторинга состояния посевов развиваются с целью прогнозирования их динамики и планирования агротехнологических мероприятий для управления состоянием растений в посевах, в том числе при развитии грибной инфекции. Существенной составной частью систем планирования и управления состоянием посевов являются модели развития листостебельной грибной инфекции (например, бурой ржавчины) в посевах пшеницы. Математические модели позволяют проводить вычислительные эксперименты для получения прогнозов относительно динамики рисков инфекций при разных сценариях глобальных погодных изменений. Такое назначение моделей предполагает их иерархическую структуру, характерную для многоуровневых систем моделирования. В настоящем обзоре представлены модели развития листостебельных грибных инфекций на примере ржавчинных заболеваний в посевах зерновых культур и сформулированы методические подходы системного моделирования, которые можно применять при использовании и/или адаптации существующих моделей и их блоков и разработке на их основе собственных моделей. В статье также предлагается структура иерархической системы моделей развития листостебельной инфекции, дается обзор составляющих систему блоков, обсуждаются вопросы параметрической адаптации подмоделей. Представлены разработанные к настоящему времени модели роста и развития растений, учитывающие различную степень детализации описания процессов морфогенеза. Такие модели лежат и в основе описания взаимодействий патоген-хозяин, представленных в виде модулей. Для каждого из модулей можно использовать уже разработанные и описанные модели базовых процессов для отдельных растений или посевов с учетом имеющихся экспериментальных данных. Currently, studies on the mechanisms of the pathogenesis of plant diseases and their distribution in crops are intensively conducted in Russia and the world. First of all, this interest is associated with a significant effect of pathogens on the harvest. In Western Siberia, brown rust and powdery mildew are almost annually recorded in the crops of spring and winter wheat, reaching in some years up to the epiphytotic level. In this regard, methods for monitoring the condition of crops in order to predict their dynamics and plan agrotechnological events to control the state of plants in crops, including the development of fungal infection are developing. Models of fungal infections development on the wheat leaf (for example, brown rust) are used to monitor, predict and control the state of crops in order to optimize the growing process. Mathematical models allow computational experiments to make predictions about the risk dynamics of infections in different scenarios of global weather changes. Such designation of models assumes their hierarchical structure characteristic of multilevel modeling systems. This review presents models for the development of foliar fungal infections in crops, and formulates the methodological aspects of system modeling that can be used for adapting existing models and their units, and developing new models based on them. The article presents the structure of the hierarchical system for modeling the development of leafy infection, provides an overview of the units constituting the system, and discusses the issues of parametric adaptation of submodels. We demonstrated that, to date, plant growth and development models have been developed with varying degrees of detail. Currently, to develop a system for modeling the development of an infection in a crop, it is necessary to determine a large body of available experimental data and, by taking into account this data, we can put together a model as a system consisting of model modules, for which the models of basic processes have already been developed and described.
Журнал: Вавиловский журнал генетики и селекции
Выпуск журнала: Т. 23, № 1
Номера страниц: 100-109
ISSN журнала: 25000462
Место издания: Новосибирск
Издатель: Сибирское отделение РАН, Федеральный исследовательский центр институт цитологии и генетики СО РАН, Межрегиональная общественная организация Вавиловское общество генетиков и селекционеров