Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Xác định và thiết kế các kiểu hình kiến trúc thực vật để kiểm soát dịch bệnh?
Tóm tắt
Các kiểu hình (ideotypes) là một khái niệm phổ biến đối với các nhà lai tạo thực vật, những người chỉ định những kết hợp đặc trưng lý tưởng trong một kiểu gen cụ thể nhằm đạt được các mục tiêu sản xuất đã được thiết lập trong một bối cảnh kinh tế-xã hội nhất định. Quan điểm lịch sử, ‘di truyền’ về các kiểu hình đã được mở rộng gần đây để bao gồm việc thiết kế các kiểu gen thực vật cho các hệ thống canh tác cụ thể (quan điểm ‘nông học’), hoặc ngay cả sự kết hợp lý tưởng của các tham số, được xác định từ mô hình chính thức hoặc mô phỏng, cho một vấn đề nông học cụ thể (quan điểm ‘mô hình hóa’). Những hình thức khác nhau của các kiểu hình này dẫn đến những chiến lược khác nhau trong việc lai tạo thực vật. Bài báo này sẽ mô tả ngắn gọn, phân tích và thảo luận một số ứng dụng của các quan điểm kiểu hình này, sử dụng trường hợp cụ thể là các đặc điểm kiến trúc của thực vật và tán cây để hạn chế sự phát triển dịch tễ của sâu bệnh trong cây trồng. Nó không nhằm mục đích trở thành một bài tổng quan sâu rộng và khách quan về tài liệu hiện có về các kiểu hình thực vật, mà hơn thế nữa, để diễn đạt như một bài viết ‘quan điểm’ những ý kiến được thảo luận và phát triển giữa các thành viên mạng lưới EpiArch.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
Ando, K., Grumet, R., Terpstra, K., Kelly, J.D. (2007). Manipulation of plant architecture to enhance crop disease control. CAB Reviews: Perspectives in Agriculture, Veterinary Science, Nutrition and Natural Resources, 2 – 26.
Bendokas, V., Gelvonauskiene, D., Siksnianas, T., Staniene, G., Siksnianiene, J. B., Gelvonauskis, B., & Stanys, V. (2012). Morphological traits of phytomers and shoots in the first year of growth as markers for predicting apple tree canopy architecture. Plant Breeding, 131, 180–185.
Boujut, J. F., & Blanco, E. (2003). Intermediary objects as a means to foster co-operation in engineering design. Computed Supported Cooperative Work, 12, 205–219.
Brunel-Muguet, S., Aubertot, J.-N., & Duerr, C. (2011). Simulating the impact of genetic diversity of Medicago truncatula on germination and emergence using a crop emergence model for ideotype breeding. Annals of Botany, 107, 1367–1376.
Calonnec, A., Burie, J.B., Langlais, M., Guyader, S., Saint-Jean S., Sache I., Tivoli B. (2012) Impacts of plant growth and architecture on pathogen processes and their consequences for epidemic behavior. European Journal of Plant Pathology (this volume).
Casadebaig, P., Quesnel, G., Langlais, M., & Faivre, R. (2012). A generic model to simulate air-borne diseases as a function of crop architecture. PLoS ONE, accepted.
Coyne, D. P., Steadman, J. R., & Anderson, F. N. (1974). Effect of modified plant architecture of great Northern dry bean varieties (Phaseolus vulgaris) on white mold severity, and components of yield. Plant Disease Reporter, 58, 379–382.
Dickman, D. I. (1985). The ideotype concept applied to forest trees. In M. G. R. Cannell & J. E. Jackson (Eds.), Attributes of Trees as Crop Plants (pp. 89–101). Hutington: ITE.
Dickman, D. I., Gold, M. A., & Flore, J. A. (1994). The ideotype concept and the genetic improvement of tree crops. Plant Breeding Review, 12, 163–193.
Didelot, F., Brun, L., & Parisi, L. (2007). Effects of cultivar mixtures on scab control in apple orchards. Plant Pathology, 56, 1014–1022.
Donald, C. M. (1968). Breeding for crop ideotypes. Euphytica, 17, 385–403.
Ellissèche, D., Pellé, R., Lejeune, B., Andrivon, D., Mathieu, G. (2002). An attempt to define ideotypes of potato varieties designed for adaptation to organic farming. Proceedings Fifteenth Triennial Conference of EAPR, Hamburg, Germany, 14-19.07.2002, p. 105.
Finckh, M. R., Gacek, E. S., Goyeau, H., Lannou, C., Merz, U., Mundt, C. C., Munk, L., Nadziak, J., Newton, A. C., de Vallavieille-Pope, C., & Wolfe, M. S. (2000). Cereal variety and species mixtures in practice, with emphasis on disease resistance. Agronomie, 20, 813–837.
Freier, B. & Boller, E.F. (2009). Integrated pest management in Europe – history, policy, achievements and implementation. In R. Peshin & A.K. Dhawan (Eds.), Integrated Pest Management – Dissemination and Impact, volume 2 (pp. 435–454). Springer.
Hatchuel, A., & Weil, B. (2009). C-K design theory: An advanced formulation. Research in Engineering Design, 19, 181–192.
Haverkort, A. J., & Grashoff, C. (2004). IDEOTYPING-POTATO: a modelling approach to genotype performance. In D. K. L. MacKerron & A. J. Haverkort (Eds.), Decision support systems in potato production: bringing models to practice (pp. 198–211). Wageningen: Wageningen Academic Publishers.
Karlsson Strese, E. M., Umaerus, M., & Rydberg, I. (1996). Strategy for catch crop development .1. Hypothetical ideotype and screening of species. Acta Agriculturae Scandinavica B – Soil and Plant Science, 46, 106–111.
Khush, G. S. (1995). Breaking the yield frontier of rice. GeoJournal, 35, 329–332.
Lauri, P. É., & Laurens, F. (2005). Architectural types in apple (Malus X domestica Borkh.). In D. Ramdane (Ed.), Crops: growth, quality and biotechnology (pp. 1300–1314). Helsinki: World Food Limited.
Lawless, C., Semenov, M. A., & Jamieson, P. D. (2005). A wheat canopy model linking leaf area and phenology. European Journal of Agronomy, 22, 19–32.
Le May, C., Ney, B., Lemarchand, E., Schoeny, A., & Tivoli, B. (2009). Effect of pea plant architecture on the spatio-temporal epidemic development of ascochyta blight (Mycosphaerella pinodes) in the field. Plant Pathology, 58, 332–343.
Letort, V., Mahe, P., Cournede, P. H., De Reffye, P., & Courtois, B. (2008). Quantitative genetics and functional-structural plant growth models: Simulation of quantitative trait loci detection for model parameters and application to potential yield optimization. Annals of Botany, 101, 1243–1254.
Milo, R., & Last, R. L. (2012). Achieving diversity in the face of constraints: lessons from metabolism. Science, 336, 1663–1667.
Ney, B., Bancal, M.O., Bancal P., Bingham, I.J., Foulkes, J., Gouache, D., Paveley, N. & Smith, J. (2012). Crop architecture and crop tolerance to fungal diseases and insect herbivory. Mechanisms to limit crop losses. European Journal of Plant Pathology. doi:10.1007/s10658-012-0125-z.
Parker, S.R., Berry, P.M., Paveley, N.D., van den Bosh, F., Loell, D.J. (2003). A rational basis for the design of wheat ideotypes. The BCPC International Congress – Crop Science & Technology, 1101–1106.
Qi, R., Ma, Y., Hu, B., de Reffye, P., & Cournede, P.-H. (2010). Optimization of source-sink dynamics in plant growth for ideotype breeding: A case study on maize. Computers and Electronics in Agriculture, 71, 96–105.
Quilot-Turion, B., Ould-Sidi, M. M., Kadrani, A., Hilgert, N., Génard, M., & Lescourret, F. (2011). Optimization of parameters of the ‘Virtual Fruit’ model to design peach genotype for sustainable production systems. European Journal of Agronomy, in press. doi:10.1016/j.eja.2011.11.008. in press.
Schwartz, H. F., Steadman, J. R., & Coyne, D. P. (1978). Influence of Phaseolus vulgaris blossoming characteristics and canopy structure upon reaction to Sclerotinia sclerotiorum. Phytopathology, 68, 465–470.
Simon, S., Lauri, P. É., Brun, L., Defrance, H., & Sauphanor, B. (2006). Does manipulation of fruit-tree architecture affect the development of pests and pathogens? A case study in an organic apple orchard. The Journal of Horticultural Science and Biotechnology, 81, 765–773.
Simon, S., Morel, K., Durand, E., Brevalle, G., Girard, T., & Lauri, P. É. (2012). Aphids at crossroads: when branch architecture alters aphid infestation patterns in the apple tree. Trees, 26, 273–282.
Suriharn, B., Patanothai, A., Boote, K. J., & Hoogenboom, G. (2011). Designing a peanut ideotype for a target environment using the CSM-CROPGRO-Peanut model. Crop Science, 51, 1887–1902.
Sylvester-Bradley, R., Riffkin, P., & O’Leary, G. (2012). Designing resource-efficient ideotypes for new cropping conditions: wheat (Triticum aestivum L.) in the high rainfall zone of southern Australia. Field Crops Research, 125, 69–82.
Tillman, D., Cassman, K. G., Matson, P. A., Naylor, R., & Polasky, S. (2002). Agricultural sustainability and intensive production practices. Nature, 418, 671–677.
Tivoli, B., Calonnec, A., Richard, B., Ney, B., & Andrivon, D. (2012). How do plant architectural traits modify the expression and development of epidemics? Consequences for reducing epidemic progress. European Journal of Plant Pathology. doi:10.1007/s10658-012-0066-6.
Van Bueren, E. T. L., Struik, P. C., & Jacobsen, E. (2002). Ecological concepts in organic farming and their consequences for an organic crop ideotype. Netherlands Journal of Agricultural Sciences, 50, 1–26.
Vanloqueren, G. & Baret, P.B. (2004). Les pommiers transgéniques résistants à la tavelure. Analyse systémique d’une plante de « seconde génération ». Courrier de l’environnement de l’INRA, 52, 5–21.
Vinck, D., & Jeantet, A. (1995). Mediating and commissioning objects in the sociotechnical process of product design: A conceptual approach. In D. MacLean, P. Saviotti, & D. Vinck (Eds.), Management and New Technology: Design, Networks and Strategy (pp. 111–129). Brussels: COST Social Science Series.
von Caemmerer, S., Quick, W. P., & Furbank, R. T. (2012). The development of C-4 Rice: current progress and future challenges. Science, 336, 1671–1672.
Weiner, J., Andersen, S. B., Wille, W. K.-M., Griepentrog, H. W., & Olsen, J. M. (2010). Evolutionary agroecology: the potential for cooperative, high density, weed-suppressing cereals. Evolutionary Applications, 3, 473–479.
Wolfe, M. S. (1985). The current status and prospects of multiline cultivars and variety mixtures for disease resistance. Annual Review of Phytopathology, 23, 251–273.
Zhu, Y. Y., Chen, H. R., Fan, J. H., Wang, Y. Y., Li, Y., Chen, J. B., Fan, J. X., Yang, S. S., Hu, L. P., Leung, H., Mew, T. W., Teng, P. S., Wang, Z. H., & Mundt, C. C. (2000). Genetic diversity and disease control in rice. Nature, 406, 718–722.