Durante a última década, a atividade de pesquisa em fenotipagem de plantas aumentou exponencialmente. Isso pode ser amplamente atribuído ao surgimento de novas plataformas de fenotipagem, ao surgimento de tecnologias mais complexas e à crescente disponibilidade de sensores poderosos.

Acredita-se que a combinação de informações extraídas de dados de fenotipagem com modelos matemáticos e computacionais ajudará os cientistas a abordar a necessidade urgente de melhorar as características das plantas para garantir a segurança alimentar nas próximas décadas.

Em um novo estudo publicado em in silico Plants, Clément Saint Cast, então pesquisador de pós-doutorado na UCLouvain, e colegas explorou como conectar fenômica e comunidades de modelagem. Primeiro, eles quantificaram até que ponto as comunidades de fenômica e modelagem trocam conjuntos de dados e os usam juntos. Eles então sugeriram como isso poderia ser facilitado.

Determinar a conexão estabelecida e potencial entre as comunidades

Depois de identificar mais de 4,000 artigos científicos relacionados à fenotipagem de plantas, ferramentas de software de análise de imagens de plantas, modelos de cultivo baseados em processos e modelos baseados em plantas individuais, os autores atribuíram artigos a tópicos de pesquisa, dependendo de seu conteúdo. Os termos que ocorrem nos títulos, resumos e palavras-chave foram extraídos dos artigos e analisados ​​para identificar a distribuição de frequência dos termos-chave associados aos artigos.

Com o Visualizador VOS software, eles foram capazes de visualizar conexões entre artigos de comunidades de modelagem e fenômica. O software calcula as semelhanças entre os artigos com base no número de referências citadas que eles têm em comum. Quanto maior o número de artigos de referências citadas em comum, mais fortes os artigos estão relacionados entre si.

Apesar da sobreposição de temas abordados pelas comunidades modelo e fenotipagem, o número e a proporção de referências citadas em comum entre as comunidades são baixos, evidenciando um baixo nível de conexão entre essas comunidades.

Segundo Clément Saint Cast, “este resultado provavelmente se deve aos diferentes objetivos científicos dessas comunidades, à falta de consciência dos benefícios promovidos por cada comunidade, à terminologia heterogênea usada pelas comunidades e à falta de plataformas comuns para permitir dados transparentes intercâmbio."

Os autores apresentam uma estratégia de 3 partes para avançar em direção a uma melhor conexão e colaboração entre as comunidades de fenotipagem e modelagem.

1. Aumentar a conscientização sobre a diversidade de modelos, conjuntos de dados fenômicos e plataformas de fenotipagem existentes.

O portal online “Planta Quantitativa” (quantitativo-plant.org) permite aos usuários explorar mais de 100 diversos modelos de simulação de plantas e culturas e suas aplicações. Ele ajuda os pesquisadores a procurar software de análise de imagem para seus experimentos de fenotipagem para descobrir possíveis aplicações de modelo de mudança de jogo na página da web do modelo de cultura ou planta associada.

O IPPN (https://www.plant-phenotyping.org/infrastructure_map) e ÊNFASE (https://emphasis.plant-phenotyping.eu/emphasis_infrastructure_map) possuem bancos de dados de plataformas de fenotipagem. Eles fornecem informações sobre plataformas de fenotipagem existentes e futuras, bem como suas características e usos.

2. Padronizar a terminologia utilizada pelas comunidades.

Clément Saint Cast explica, “atualmente, a terminologia usada pelas comunidades de fenotipagem e modelagem pode ser muito heterogênea dependendo da disciplina de pesquisa, escala, objetivos e até mesmo entre grupos de pesquisa. Isso limita a capacidade de relacionar informações com precisão dentro e entre as comunidades. Sugerimos uma solução para facilitar a conexão e a troca de informações: a utilização de um dicionário controlado e padronizado de termos comuns e internacionalmente reconhecidos que possam ser compartilhados entre as comunidades.”

Embora algum trabalho tenha sido feito para resolver esses problemas pela comunidade de fenotipagem, é necessário realizar trabalho adicional pelas comunidades de modelagem de plantas e culturas.

3. Desenvolver plataformas comuns para permitir a troca transparente de dados.

A cooperação de longo prazo entre as comunidades de fenômica e modelagem exigirá o desenvolvimento de plataformas comuns projetadas para permitir a troca transparente de dados de modelos para experimentos e vice-versa. O desenvolvimento de uma plataforma de alojamento comum deve considerar (i) dados fenómicos com os seus metadados associados, (ii) dados fenómicos num formato harmonizado e (iii) modelos com os seus tradutores e conectores associados para permitir a ligação entre dados fenómicos e outros modelos.

“Realizamos este trabalho porque acreditamos que a comunicação e a colaboração entre as comunidades e os dados e modelos de código aberto oferecem uma grande oportunidade para um rápido avanço na biologia vegetal.”

LEIA O ARTIGO:

Clément Saint Cast, Guillaume Lobet, Llorenç Cabrera-Bosquet, Valentin Couvreur, Christophe Pradal, François Tardieu, Xavier Draye, Conectando comunidades de fenotipagem e modelagem de plantas: lições de mapeamento científico e perspectivas operacionais, in silico Plants, Volume 4, Edição 1, 2022, diac005, https://doi.org/10.1093/insilicoplants/diac005

Você pode ler mais sobre a Planta Quantitativa site no Botany One.