近年来，干旱造成 农作物产量大幅下降，并且预测表明，未来许多地区的干旱将变得更加频繁和严重。
A 我们先研究 Liming Xiong及其同事强调，通过传统育种方法和现代遗传方法增强作物植物耐旱性的进展受到了揭示耐旱性背后复杂过程的缓慢阻碍。 这是因为耐旱性是一个非常复杂的性状，植物有多种方式应对干旱。
此外，干旱对植物的影响受到多种因素的影响，包括其强度、频率、持续时间和时间。 例如，当干旱发生在作物发育的关键阶段时，例如播种后或播种期间，会造成最大的危害。 开花.
通过采用计算模型，科学家可以理清这些过程之间的相互作用，并深入了解产量降低的原因。 然后可以利用这些有价值的信息，通过指导管理实践或促进耐旱植物的发展来减轻干旱的不利影响。
Mona Giraud，于利希研究中心博士生及其同事 展示 CPlantBox 的最新实现，这是一个用户友好的模型，可以模拟干旱对植物的影响 在硅片 Plants。 CPlantBox，是一个三维功能结构植物模型（3D FSPM） 首次提出 2020 年，周晓然及其同事。 它能够模拟植物的生长和发育以及土壤、生长中的植物和大气之间水和碳的动态运动。
新版本的 CPlantBox 扩展了这些功能。 附加模块的结合使其能够更好地表示生理和物理过程。 例如，
- 将分析水流模块扩展到整个植物而不仅仅是根部；
- 纳入土壤水流量而不是忽略该变量； 和
- 纳入耦合的光合作用-蒸腾作用-气孔调节模块，而不是忽略它们的动态值对碳和水通量的影响。
通过改变模块之间的相互依赖关系，它具有更高的计算速度，更好地捕捉植物生长的动态过程。 此前，水和碳流的机械模型与模拟植物生长和发育的模型之间存在软耦合。 这意味着水和碳流模型的输出在模拟结束时被用作生长和发育模型的输入。 该更新具有紧密耦合机制，允许水和碳流模型提供输出数据作为每个时间步长和发育模型的输入。
为了测试该模型，作者模拟了在不同发育阶段经历干旱条件的植物的生长。 该模型成功计算了具有复杂结构的植物在小时间间隔内的木质部水势、韧皮部蔗糖浓度和碳分配等变量的响应。 然而，模拟结果与现有文献之间的一致性程度各不相同。
尽管如此，作者仍然坚定不移——他们相信他们的模型与其他观察或模拟结果之间的任何差异都是有价值的，因为它们为植物应对干旱的基本过程提供了有价值的见解。
在未来的工作中，作者希望将额外的校准和参数数据集成到模型中，以改进 CPlantBox 的预测。
阅读文章：
Mona Giraud 等人，CPlantBox：土壤-植物-大气-连续体中水和碳通量的完全耦合建模平台， in silico Plants, 2023;, diad009, https://doi.org/10.1093/insilicoplants/diad009
本文是 功能结构植物模型特刊.
用于运行模拟的 CPlantBox 代码可在 https://github.com/Plant-Root-Soil-Interactions-CPlantBox/releases/tag/v2.0。 用于运行模拟和绘制结果的所有文件也可在 芝诺多.
