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Resistindo à Tempestade: Compreendendo a Resistência ao Alojamento do Milho

Um novo modelo identifica as características morfológicas que determinam a resistência à flexão do colmo.

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Os ventos fortes e a chuva podem causar a quebra dos talos de milho, dificultando a colheita e reduzindo o rendimento colhido. Os rendimentos globais das culturas de cereais são actualmente reduzidos em 5% anualmente devido ao acamamento dos colmos. Espera-se que as mudanças climáticas gerem maior frequência de eventos eólicos, o que aumentará a probabilidade de alojamento.

O primeiro passo para aumentar a resistência ao acamamento através do melhoramento e/ou biotecnologia é desvendar o papel das características morfológicas individuais do caule que controlam a resistência à flexão do caule, que é um factor crucial na determinação da resistência ao acamamento.

Um novo estudo publicado em in silico Plants apresenta um novo método para identificar como as características morfológicas individuais dos talos de milho controlam sua rigidez e resistência. O estudante de graduação Michael Ottesen e colegas do Departamento de Engenharia Mecânica da Universidade Brigham Young criaram um modelo tridimensional do talo de milho, incluindo sua geometria e propriedades do material, para avaliar a rigidez à flexão e a resistência máxima.

Os autores usaram testes de flexão de três pontos e tomografias computadorizadas que foram realizado anteriormente para 900 hastes de milho para parametrização do modelo.

Ilustração geral mostrando as relações entre experimentos físicos, dados de tomografia computadorizada e dados de seção transversal discutidos neste estudo.

Durante os testes de flexão, as hastes foram gradualmente carregadas até ocorrer a flambagem. Esta abordagem de teste forneceu medição empírica de duas características mecânicas de cada haste: rigidez à flexão e resistência à flexão.

Os parâmetros da seção transversal do caule foram extraídos dos dados da TC. Isso permitiu aos autores incorporar as diferentes características mecânicas da medula e da casca no modelo.

Uma combinação de aprendizado de máquina e identificação de recursos foi usada para criar 51 parâmetros exclusivos que melhor se correlacionaram com a rigidez à flexão e a resistência máxima.

Os autores testaram o modelo comparando a rigidez à flexão e a resistência de hastes simuladas com hastes reais com os mesmos parâmetros. O novo modelo capturou com precisão o comportamento e as tendências observadas em testes empíricos de colmos de milho.

Dois gráficos mostrando a relação entre rigidez e resistência à flexão medidas e previstas. A rigidez à flexão prevista é um bom ajuste aos valores medidos. A resistência simulada não é um bom ajuste, mas capturou o comportamento e as tendências corretas dos valores medidos.
Comparações entre rigidez e resistência à flexão medidas e previstas

Um controle mais preciso dos valores da morfologia do caule permitirá aos usuários determinar com mais precisão quais alterações morfológicas poderiam fornecer o maior aumento na força para a menor mudança geral na morfologia e na massa geral do caule.

Este novo modelo pode ser usado para identificar quais alterações morfológicas poderiam proporcionar o maior aumento na resistência para a menor alteração global na morfologia e na massa total do colmo. Além disso, como todos os grãos dependem de uma arquitetura geométrica semelhante, este modelo pode ser parametrizado para ser aplicado a outras espécies de grãos, como sorgo, trigo, aveia e arroz.

LEIA O ARTIGO:

Michael Ottesen, Joseph Carter, Ryan Hall, Nan-Wei Liu, Douglas D Cook, Development and stochastic validation of a parameterized model of maize stalk flexure and buckling, in silico Plants, Volume 5, Issue 2, 2023, diad010, https://doi.org/10.1093/insilicoplants/diad010

Rachel Shekar

Rachel (ela / ela) é editor fundador e gerente da in silico Plantas. Ela tem mestrado em Biologia Vegetal pela Universidade de Illinois. Ela tem mais de 15 anos de experiência editorial em periódicos acadêmicos, incluindo a fundação da GCB Bioenergy e a gestão da Global Change Biology. Rachel supervisionou o desenvolvimento da mídia social que tem sido uma parte importante da promoção de ambas as revistas.

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