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 A revista Plants apresenta um novo método para identificar como as características morfológicas individuais dos caules do 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, Desenvolvimento e validação estocástica de um modelo parametrizado de flexão e flambagem do caule do milho, in silico Plants, Volume 5, Edição 2, 2023, diad010, https://doi.org/10.1093/insilicoplants/diad010