Rachel ShekarLos fuertes vientos y la lluvia pueden hacer que los tallos del maíz se rompan, dificultando la cosecha y reduciendo el rendimiento cosechable. Actualmente, los rendimientos mundiales de los cultivos de cereales se reducen un 5% anual debido al acame de los tallos. Se espera que el cambio climático genere una mayor frecuencia de eventos de viento, lo que aumentará la probabilidad de acame.
El primer paso para mejorar la resistencia al acame mediante el mejoramiento genético y/o la biotecnología es desentrañar el papel de las características morfológicas individuales de los tallos que controlan la resistencia a la flexión del tallo, que es un factor crucial para determinar la resistencia al acame.
Un nuevo estudio publicado en in silico Plants presenta un nuevo método para identificar cómo las características morfológicas individuales de los tallos de maíz controlan su rigidez y resistencia. El estudiante de posgrado Michael Ottesen y sus colegas del Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad Brigham Young crearon un modelo tridimensional del tallo de maíz, incluida su geometría y propiedades del material, para evaluar la rigidez a la flexión y la resistencia máxima.
Los autores utilizaron pruebas de flexión de tres puntos y tomografías computarizadas que fueron previamente realizado para 900 tallos de maíz para parametrizar el modelo.
Durante las pruebas de flexión, los tallos se cargaron gradualmente hasta que se produjo el pandeo. Este enfoque de prueba proporcionó mediciones empíricas de dos características mecánicas de cada tallo: rigidez a la flexión y resistencia a la flexión.
Los parámetros de la sección transversal del tallo se extrajeron de los datos de TC. Esto permitió a los autores incorporar al modelo las diferentes características mecánicas de la médula y la corteza.
Se utilizó una combinación de aprendizaje automático e identificación de características para crear 51 parámetros únicos que se correlacionaban mejor con la rigidez a la flexión y la resistencia máxima.
Los autores probaron el modelo comparando la rigidez a la flexión y la resistencia de vástagos simulados con vástagos reales que tenían los mismos parámetros. El nuevo modelo capturó con precisión el comportamiento y las tendencias observadas en pruebas empíricas de tallos de maíz.
Un control más preciso de los valores de morfología del tallo permitirá a los usuarios determinar con mayor precisión qué cambios morfológicos podrían proporcionar el mayor aumento en la resistencia para el cambio general más pequeño en la morfología y la masa general del tallo.
Este nuevo modelo se puede utilizar para identificar qué cambios morfológicos podrían proporcionar el mayor aumento en la resistencia para el cambio general más pequeño en la morfología y la masa general del tallo. Además, debido a que todos los granos dependen de una arquitectura geométrica similar, este modelo se puede parametrizar para aplicarlo a otras especies de granos como el sorgo, el trigo, la avena y el arroz.
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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
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