Coloque os óculos de um matemático e olhe para uma planta. O objetivo da Modelagem Funcional-Estrutural de Plantas (FSPM) é entender o crescimento e desenvolvimento de plantas em módulos (por exemplo, órgãos ou grupos de órgãos) enquanto interagem com seu ambiente.

Drs Gaëtan Louarn e Youhong Song na Anhui Agricultural University (China) analisou o desenvolvimento do FSPM ao longo de duas décadas, contribuindo para uma nova edição especial of Annals of Botany Diário. Os cientistas discutiram as conquistas, os principais desafios e traçaram novos horizontes e oportunidades para o FSPM no futuro. Os pesquisadores argumentam que o FSPM ainda não atingiu todo o seu potencial em termos de escalar modelos de uma única planta para modelar comunidades inteiras para órgãos subterrâneos e acima do solo. Muitos artigos anteriores do Botany One destacaram estudos recentes usando FSPM, como simulando o crescimento da mangueira e prevendo seu rendimento, crescimento da raiz do arroz em resposta a fertilizantes e crescimento das árvores em relação ao déficit hídrico do solo e assimilação de carbono.

A abordagem FSPM se origina de Tiago White em 1979 e depois de décadas trabalhando nos métodos e padrões computacionais, Guedon e colegas estabeleceu os primeiros métodos para simular plantas “virtuais” que respondem ao seu ambiente em 2001. Os diferentes modelos mecanísticos são baseados em regulações tróficas impulsionadas pelo carbono ou na integração de sinalização não trófica.

Embora o FSPM tenha sido defendido pela primeira vez para vincular o genótipo e o fenótipo da planta, muito mais progresso é necessário. Como os modelos FSP são altamente complexos e o desenvolvimento de plataformas é caro, eles geralmente não são de código aberto. Louarn e Song destacam a necessidade de uma melhor comunicação e mais compartilhamento de dados, bem como a ampliação dos modelos de plantas individuais para comunidades de plantas. Os modelos podem simular como as plantas interagem umas com as outras, o que pode ser extremamente útil para modelar campos ou pomares inteiros.

“O interesse dos FSPMs em ecologia vai além da dinâmica das comunidades de plantas e também aborda as questões das interações das plantas com organismos em diferentes níveis tróficos nos ecossistemas, incluindo sistemas hospedeiro-patógeno, relações planta-inseto e respostas da comunidade vegetal à herbivoria. Embora menos desenvolvidos, tais modelos podem contribuir no futuro para aprofundar nossa compreensão das respostas integradas das plantas a estresses bióticos e abióticos combinados”, escreveram Louarn e Song.

“Como uma comunidade multidisciplinar relativamente jovem, a comunidade FSPM ainda precisa descobrir como evitar a armadilha de ser muito complexa em suas abordagens, ao mesmo tempo em que oferece generalidade limitada”, concluem os autores.