Dissertationen zum Thema „Plantes en architecture“
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Barthélémy, Daniel. „Architecture et sexualité chez quelques plantes tropicales : le concept de floraison automatique“. Montpellier 2, 1988. http://www.theses.fr/1988MON20192.
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Ce travail analyse le mode de floraison de quelques plantes tropicales, herbacees et ligneuses, essentiellement originaires de guyane francaise. Il montre qu'au cours des differentes etapes qui jalonnent la vie d'une plante, la repartition des inflorescences est tres precise. La floraison n'apparait qu'apres l'acquisition par la plante d'un certain seuil de differenciation. Par la suite, la floraison devient plus abondante, et tend a occuper un nombre de sites croissant avec le developpement de l'organisme. Cet envahissement par la floraison traduit une evolution commune a toutes les especes etudiees. Partant de cette approche architecturale des plantes tropicales, la floraison est interpretee comme une etape du mouvement morphogenetique parcouru par la plante de la germination a la mort, et le concept de floraison automatique est propose
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Lemoine, Damien. „Fonctionnement hydrique du hêtre : architecture hydraulique et sensibilité à la cavitation“. Nancy 1, 2000. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/SCD_T_2000_0013_LEMOINE.pdf.
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A l'aide d'un fluxmètre haute pression (hpfm), nous avons déterminé la répartition des résistances hydrauliques dans les houppiers de hêtre. Nous avons observé un gradient de résistance dans les houppiers avec les plus fortes résistances dans les branches d'ombre. Ce gradient est fortement corrélé avec l'éclairement reçu par les branches au cours de leur croissance. C'est la structure morphologique (rameaux courts et rameaux longs) et anatomique (diamètre et densité des vaisseaux) des branches modulées par l'éclairement qui induisent ce gradient. Ainsi, nous avons montré que la taille réduite des vaisseaux et l'empilement des nœuds dans les branches d'ombre augmentaient les résistances hydrauliques. L'architecture hydraulique est acclimatée aux conditions microclimatiques et permet de soutenir la demande évaporatoire en limitant les risques de dysfonctionnement (cavitation et embolie). Lorsqu'il y a modification des conditions de croissance (contrainte hydrique, modification de l'éclairement), nous avons montré que des mécanismes de régulation et d'acclimatation se mettent en place. La régulation stomatique permet une réponse rapide et à court terme en limitant fortement les flux d'eau, alors que des modifications anatomiques (modification de la taille des vaisseaux et de la densité) permettent à l'arbre de s'acclimater aux nouvelles conditions de croissance. Cependant le système conducteur du hêtre est une structure vulnérable. Au cours de l'année, nous avons observé des phases de développement de l'embolie. Chaque hiver, l'embolie se développe progressivement suite à l'alternance de périodes de gel et de dégel et au cours de l'été lorsque s'installe une contrainte hydrique précoce et intense (cf. 1998). Une fois les vaisseaux emboisés, la conductivité hydraulique est réduite et chez le hêtre, elle n'est restaurée qu'au printemps suivant par la formation d'un nouveau cerne.
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Lauri, Pierre-Eric. „Architecture de l'arbre fruitier - de la morphologie des plantes à l'agronomie“. Habilitation à diriger des recherches, Université Montpellier II - Sciences et Techniques du Languedoc, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00377121.
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Mon activité de recherche, appuyée par l'encadrement d'étudiants, s'est développée autour d'une thématique centrale, l'analyse architecturale de l'arbre fruitier. Mes travaux, sur pommier essentiellement, ont tout d'abord montré l'intérêt de l'architecture comme outil de caractérisation de la variabilité génétique existante (cultivars). J'ai mis en évidence que les différences variétales de comportement architectural et fruitier pouvaient être bien expliquées par deux caractères discriminants non analysés jusque-là : la mortalité physiologique des rameaux, appelé phénomène d' « extinction », et l'aptitude au retour à fruit d'une année à la suivante sur le même rameau. Une relation positive a été mise en évidence entre ces deux phénomènes : les cultivars à forte extinction ont en général une forte aptitude au retour à fruit. Par ailleurs il a été montré que la longueur d'un rameau conditionne la probabilité de floraison terminale et, en cas de floraison, la taille de l'inflorescence et son aptitude à la nouaison. La succession temporelle des évènements joignant la formation d'un méristème à son fonctionnement pluri-annuel apparaît donc comme un système hautement intégré et à déterminisme précoce. Nos résultats suggèrent une régulation fonctionnelle et dynamique entre le nombre de bourgeons en croissance dans une architecture et leurs potentiels organogénétiques individuels. Ils nous ont conduit à formuler des hypothèses sur les effets de manipulations expérimentales (ex. taille, arcure) sur l'architecture de l'arbre entier (ex. durée et rythmicité de croissance, probabilité de floraison) et à les tester in horto. Ces travaux constituent la base de collaborations scientifiques pluridisciplinaires sur deux axes principaux. Le premier est l'analyse de l'impact de manipulations sur le climat lumineux intra-arbre et la contribution des différents types de rameaux à l'interception de la lumière. Le second est l'étude des relations entre architecture et ravageurs-maladies. Il permet de hiérarchiser les facteurs, directement ou indirectement liés à l'architecture, explicatifs du développement des bioagresseurs. Ces deux axes de recherche sont le moteur de mon implication dans différents programmes nationaux et internationaux, ainsi que dans des réseaux informels en France et à l'étranger. Mes travaux s'étendent à d'autres espèces, comme le manguier en collaboration avec le CIRAD où le couplage architecture(spatial)/phénologie(temporel) est approfondi. Mon programme scientifique actuel se recentre sur ce qui est à la base de l'édification architecturale de l'arbre, la croissance du rameau et la distribution et la nature de sa ramification axillaire. Il s'appuie sur des collaborations pluridisciplinaires. Dans une première phase la recherche porte sur des rameaux arqués. L'objectif est de mieux appréhender les mécanismes déterminant certains aspects de la ramification à l'interface entre biomécanique (ex. : contraintes liées à l'arcure) et hydraulique (ex. : lien entre conductance hydraulique des tissus xylémiens reliés au bourgeon et organogenèse). Des résultats récents permettent de formuler des hypothèses sur les rôles respectifs des effets mécaniques et environnementaux sur le patron de ramification observé.
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Barthélémy, Daniel. „Architecture et sexualité chez quelques plantes tropicales le concept de floraison automatique /“. Grenoble 2 : ANRT, 1988. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb376116145.
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Stephan, Jean. „Architecture 3D et microclimat lumineux de l'arbre“. Phd thesis, Clermont-Ferrand 2, 2007. http://www.theses.fr/2007CLF21754.
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L'effet de deux méthodes de conduite contrastées (Central Leader vs. Conduite Centrifuge) est étudié sur trois cultivars de pommiers architecturalement distincts ; 'Scarletspur Delicious' , 'Golden Delicious' et 'Granny Smith'. Les arbres sont digitalisés en 3D en utilisant un outil électromagnétique à l'échelle des pousses deux fois en cours de première année et avant la récolte en deuxième année. Les pousses sont décrites et classifiées selon leur longueur et leur typologie (fructifères vs. Végétatives). Le bois porteur est également décrit en deuxième année en mettant l'accent sur la stratégie de taille (bois porteur taillé vs. Non taillé). Des expérimentations virtuelles sont réalisées à travers la reconstruction du feuillage, la création de maquettes 3D et la simulation de l'interception de la lumière, à l'échelle de l'arbre, des types de pousses et des pousses individuelles. Un modèle simplifié pour l'estimation de l'interception de la lumière par les arbres isolés est proposé, en utilisant des paramètres de structure du feuillage. La démographie et la séquence des pousses sont principalement affectées par le cultivar, avec une faible influence du mode de conduite. Une tendance similaire est observée à l'échelle de l'arbre pour les paramètres de structure du feuillage et de la lumière. La distribution spatiale des pousses et la densité de surface foliaire se différencient selon le mode de conduite. 'Scarletspur Delicious' est un arbre de forme réduite et compacte par rapport aux deux autres cultivars qui possèdent des arbres plus ouverts et plus grands. L'effet des systèmes de conduite se traduit par une plus grande proportion de pousses végétatives longues et réitérées (R-LVS) sur les arbres en Central Leader. Ces derniers présentent une distribution hétérogène de la surface foliaire et de l'interception de la lumière des deux types de pousses causées par les R-LVS qui augmentent l'ombrage mutuel des pousses. Ces différences varient en fonction des cultivars et sont plus tranchées chez Granny Smith. Les paramètres étudiés montrent que le système de conduite pourrait avoir un impact direct sur le développement et le positionnement spatial des pousses. Ceci affecte notablement la floraison et la production, même si la croissance et la structure de l'arbre dépendent essentiellement du cultivar
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Morin, Nathalie. „Les Microcodium : architecture, structure et composition, comparaison avec les racines calcifiées“. Montpellier 2, 1993. http://www.theses.fr/1993MON20025.
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Les microcodium sont des fossiles calcaires, arborescents, de dimension millimetrique, dont la nature n'est toujours pas etablie avec certitude. Ces fossiles correspondent aux restes d'etres vivants souterrains endolithes, qui apparaissent au campanien et semblent s'eteindre au pliocene. Recemment, plusieurs auteurs ont decrit dans des sols actuels des racines calcifiees de structure comparable a celle des microcodium. Ce travail a pour objectif de comparer l'architecture, la structure et la composition des microcodium et des racines calcifiees actuelles, afin de tester l'hypothese d'une origine racinaire des microcodium. Les principaux resultats acquis consistent en la mise en evidence chez les microcodium de ramifications de type lateral monopodial en la mise en evidence de la presence systematique de stries d'accroissement au sein des prismes constitutifs, et en l'analyse de la composition isotopique des carbonates constitutifs. La comparaison avec les racines calcifiees actuelles montre que les microcodium consistent tres probablement en des racines de vegetaux superieurs, mais appartenant a un groupe fossile disparu actuellement. Differents elements suggerent qu'il pourrait s'agir d'un groupe apparente aux premieres monocotyledones
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Cremers, Georges. „Architecture végétative et structure inflorescentielle de quelques melastomaceae guyanaises /“. Paris : ORSTOM, 1986. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb34908935j.
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Preuksakarn, Chakkrit. „Reconstructing plant architecture from 3D laser scanner data“. Thesis, Montpellier 2, 2012. http://www.theses.fr/2012MON20116/document.
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Les modèles virtuels de plantes sont visuellement de plus en plus réalistes dans les applications infographiques. Cependant, dans le contexte de la biologie et l'agronomie, l'acquisition de modèles précis de plantes réelles reste un problème majeur pour la construction de modèles quantitatifs du développement des plantes.Récemment, des scanners laser 3D permettent d'acquérir des images 3D avec pour chaque pixel une profondeur correspondant à la distance entre le scanner et la surface de l'objet visé. Cependant, une plante est généralement un ensemble important de petites surfaces sur lesquelles les méthodes classiques de reconstruction échouent. Dans cette thèse, nous présentons une méthode pour reconstruire des modèles virtuels de plantes à partir de scans laser. Mesurer des plantes avec un scanner laser produit des données avec différents niveaux de précision. Les scans sont généralement denses sur la surface des branches principales mais recouvrent avec peu de points les branches fines. Le cœur de notre méthode est de créer itérativement un squelette de la structure de la plante en fonction de la densité locale de points. Pour cela, une méthode localement adaptative a été développée qui combine une phase de contraction et un algorithme de suivi de points.Nous présentons également une procédure d'évaluation quantitative pour comparer nos reconstructions avec des structures reconstruites par des experts de plantes réelles. Pour cela, nous explorons d'abord l'utilisation d'une distance d'édition entre arborescence. Finalement, nous formalisons la comparaison sous forme d'un problème d'assignation pour trouver le meilleur appariement entre deux structures et quantifier leurs différencesIn the last decade, very realistic rendering of plant architectures have been produced in computer graphics applications. However, in the context of biology and agronomy, acquisition of accurate models of real plants is still a tedious task and a major bottleneck for the construction of quantitative models of plant development. Recently, 3D laser scanners made it possible to acquire 3D images on which each pixel has an associate depth corresponding to the distance between the scanner and the pinpointed surface of the object. Standard geometrical reconstructions fail on plants structures as they usually contain a complex set of discontinuous or branching surfaces distributed in space with varying orientations. In this thesis, we present a method for reconstructing virtual models of plants from laser scanning of real-world vegetation. Measuring plants with laser scanners produces data with different levels of precision. Points set are usually dense on the surface of the main branches, but only sparsely cover thin branches. The core of our method is to iteratively create the skeletal structure of the plant according to local density of point set. This is achieved thanks to a method that locally adapts to the levels of precision of the data by combining a contraction phase and a local point tracking algorithm. In addition, we present a quantitative evaluation procedure to compare our reconstructions against expertised structures of real plants. For this, we first explore the use of an edit distance between tree graphs. Alternatively, we formalize the comparison as an assignment problem to find the best matching between the two structures and quantify their differences
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Charpentier, Anne. „Biologie des populations d'une espèce clonale : architecture et fonctionnement clonal chez "Scirpus maritimus" dans les marais temporaires méditerranéens du sud de la France“. Montpellier 2, 1998. http://www.theses.fr/1998MON20040.
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Louarn, Gaëtan. „Analyse et modélisation de l'organogenèse et de l'architecture du rameau de vigne (Vitis vinifera L. )“. Montpellier, ENSA, 2005. http://www.theses.fr/2005ENSA0024.
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La structure du couvert végétal joue un rôle primordial dans l'élaboration du rendement et de la qualité en viticulture. Très variable entre couples Cépage x Mode de conduite (C x MDC), elle résulte d'interactions complexes entre le développement végétatif des rameaux, leurs propriétés mécaniques et les interventions culturales du viticulteur. Dans la perspective de modéliser de façon dynamique l'évolution de cette structure en réponse aux principales variables de l'environnement (température, rayonnement, état hydrique du sol), notre étude s'est focalisée sur deux points centraux dans cette thématique : (i) l'analyse et la modélisation de l'organogenèse du rameau de vigne en absence de contrainte hydrique et minérale pour deux génotypes d'architecture contrastés (Grenache N. Et Syrah), et (ii) l'analyse et la modélisation de la répartition dans l'espace des organes foliaires pour une large gamme mode de conduite de ces deux cépages. Le premier volet de l'étude s'appuie sur une série d'expérimentations réalisées sur des vignes ne portant qu'un seul rameau et cultivées en pot en conditions d'alimentation minérale et hydrique non limitantes. Dans un premier temps l'organogenèse potentielle de l'axe I et des axes II a été caractérisée sur des rameaux non taillés et sans grappe. Dans un second temps, les effets du niveau de la charge en fruit et de la taille en vert de l'axe principal (écimage) sur l'organogenèse ont été pris en considération. Les résultats obtenus montrent que le développement de l'axe primaire n'est pas affecté par les traitements étudiés et ne diffère pas entre cépages. En revanche, le développement des ramifications secondaires, déterminant principal de la surface foliaire chez la vigne, présente une variabilité significative entre génotypes. Ces différences de répartition de la surface foliaire secondaire ont été reliées aux différences de vitesses de développement des axes. Par ailleurs nous montrons que l'écimage de l'axe principal affecte de façon marquée le développement potentiel de tous les axes secondaires conservés et que dans une situation d'écimage standard la surface foliaire mise en place n'est au final pas significativement affectée. Enfin, le niveau de la charge en fruit présente des effets quantitativement moins marqués sur l'organogenèse. Seules les ramifications à proximité immédiate de la grappe sont affectées de façon significative pour les charges en fruits les plus élevées. Les origines biologiques et les implications agronomiques de ces phénomènes sont discutées. Le second volet de l'étude est consacré à la description et à la validation d'un modèle architectural stochastique permettant de reconstruire les couverts de vigne de couples Cépage x Mode De Conduite contrastés. Ce modèle conçoit le couvert comme l'agrégation de " nuages de feuilles " décrits à l'échelle du rameau. La forme de l'enveloppe du rameau est décrite au moyen d'un jeu simplifié de paramètres. Le nombre et la surface des feuilles sont pour l'heure une entrée du modèle. La paramétrisation de ce modèle a été entreprise au vignoble pour différents couples C x MDC et une validation a été effectuée a partir d'un nombre restreint de situations contrastées. Les possibilités de connections de ce modèle architectural avec un modèle de développement et de croissance du rameau ainsi que les perspectives d'applications agronomique d'un tel outil sont discutéesIn viticulture, plant canopy structure plays a key role in detennining yield and quality. Highly variable from one pair Genotype x Training Systeme (G x TS) to another, it results from complex interactions between vegetative growth of the shoots, bearing properties of the genotype and farming practices of the wine-grower. In order to model vine canopy structure development in response to environmental factors (temperature, light, water supply) this study focused on two key points : (i) the analysis and modelling of shoot organogenesis for irrigated / fertilized vines (Cv. Grenache N. Am Syrah) and (ii) the analysis and modelling of spatial distribution of leaf area for a wide range of G x TS pairs. The first part of the study relied on several experiments carried out in pots where vines were thinned to one vertically trellised shoot per pot, irrigated daily and fertilized monthly. As a first step, standard organogenesis of the primary and secondary axis of the shoot were characterised on shoots whose bunches were removed as soon as they appeared. As a second step, the effects of fruit load and hedging on organogenesis of primary and secondary axis were quantified relatively to the standard. Our results show that primary axis development is not significantly different between genotypes and is not reduced when ftuit are not removed. On the other hand, secondary axis development is significantly different between genotypes. Concomitant differenees in distribution of secondary leaf area along the primary axis have been linked to differences in rate of leaf emergence on the secondary axis. Furthermore, we show that hedging strongly reduces the total amount of leaf produced at the shoot scale but didn't significantly affect total leaf area. Finally, it was also shown for the range of fruit load studied that keeping fruits reduces organogenesis of secondary axis but not organogenesis of primary axis. Branches doser to the bunches were more affected. Biological origin and agronomical repercussions of observed phenomena are discussed. The second part of the study dealt with the description and validation of a stochastic reconstruction model enabling dynamic modelling of contrasted vine canopy structures. This model considers canopy as the aggregation of "clouds of leaves" described at the shoot scale. The shape of the external envelope of the sooot depends on a simplified set of parameters. For this study, the number and mean surface area of leaves were model inputs. Model parameterisation was undertaken in experimental vineyards for eight G x TS pairs. Validation was successfully carried out on a sample of four contrasted G x TS pairs. Possibilities for connection of this reconstruction model with a dynamic model of shoot growth are discussed as are the agronomical applications of such a tool
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Garcia-Villanueva, Eduardo. „Développement conjoint des systèmes aérien et racinaire chez deux génotypes de pommier (Malus X domestica Borkh)“. École nationale supérieure agronomique (Montpellier), 2004. http://www.theses.fr/2004ENSA0020.
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L'objectif de la thèse était d'étudier l'existence d'une coordination entre les croissances aériennes et racinaires chez le pommier, en prenant en compte une possible variation intra spécifique. Deux génotypes hybrides créés à l'INRA ont été étudiés à deux stades de développement. D'une part, des arbres ont été observés au verger, sur leurs propres racines (SPR) et greffés sur M9. La topologie des systèmes aériens des deux arbres par modalité a été décrite pour trois années de croissance, et les durées de croissance des pousses moyennes et longues ont été observées au cours de deux saisons de végétation. Les émissions racinaires ont été observées grâce à des plans d'observation de 1 m2, placés au pied de chaque arbre. D'autre part, de jeunes plants issus de culture in vitro des deux génotypes ont été observés sur leurs propres racines, dans des minirhizotrons placés en conditions contrôlées. La croissance des systèmes aérien et racinaire a été observée deux fois par semaine pendant 4 mois, sur deux séries de 5 plants pour chaque génotype. L'analyse des croissances aériennes au verger a mis en évidence des différences architecturales entre génotypes et les effets du greffage sur le développement aérien. Les deux génotypes diffèrent par le nombre de rameaux développés, leur floribondité et le taux de nouaison associé, X3305 étant moins ramifié, plus floribond et plus régulier en floraison. Outre une plus grande précocité d'entrée en production, le greffage produit (i) une modification de la composition raméale des arbres, en particulier pour les positions intra arbre des inflorescences, (ii) une augmentation des fréquences de retour à fleurs et, (iii) une augmentation de la mortalité des rameaux axillaires en fonction de l'âge du rameau. Généralement, le nombre de racines par arbre a été proportionnel au nombre d'unités de croissance aériennes à l'échelle de l'arbre, cette relation étant différente entre génotypes. Comme attendu, la production des racines a été plus importante chez les arbres SPR que chez ceux greffés sur M9. Les nouvelles racines ont été émises au cours de deux périodes principales, au printemps, généralement après la phase de croissance aérienne, et en période automnale. L'occupation du sol a progressé en profondeur chaque printemps mais également entre les deux années d'observation. In fine, les arbres SPR semblent avoir mieux réparti leurs émissions racinaires dans le temps et en profondeur que ceux greffés. Chez les jeunes plants, les nouvelles feuilles et les surfaces foliaires se sont développées selon un rythme caractérisé par des auto-corrélations significatives, alternativement positives et négatives. Les caractéristiques de ramification des racines primaires et la morphologie des racines secondaires ont présenté des différences entre génotypes: chez X3305, les racines secondaires ont été plus nombreuses et ont eu une vitesse de croissance plus lente que chez X6407. Le nombre de nouvelles racines secondaires a également suivi un rythme caractéristique du génotype et qui alterne avec l'expansion des surfaces foliaires. En conclusion, l'existence d'une coordination entre les systèmes aériens et racinaires a été confirmée chez les deux génotypes de pommier et à deux stades de développement, bien que les échelles de temps de l'alternance des émissions d'organes aient été très différentes. L'analyse de la structure 3D des systèmes racinaires au verger et l'étude des interactions génotype x milieu sur des plants miniaturisés pourraient constituer une suite logique à ce travail
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Chenu, Karine. „Variabilité phénotypique de l'architecture de la rosette d'Arabidopsis thaliana en réponse au rayonnement : analyse et modélisation de la réponde de différents génotypes“. Montpellier, ENSA, 2004. http://www.theses.fr/2004ENSA0014.
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L’architecture et le développement des plantes sont très plastiques au rayonnement incident. Ce travail a permis (i) d’analyser les réponses de l’architecture au rayonnement incident chez Arabidopsis thaliana, (ii) de quantifier la plasticité de la mise en place de la surface foliaire pour différents génotypes, et (iii) de construire un modèle de simulation du développement foliaire de la rosette prenant en compte la température et le rayonnement. Huit génotypes ont été cultivés en chambre de culture à différents niveaux de rayonnement incident. La quantité de rayonnement absorbé par la plante a été estimée avec un modèle architectural 3D et un modèle de bilan radiatif. Une réduction de rayonnement incident a réduit la surface foliaire et modifié la morphologie des limbes et des pétioles, sans affecter la phyllotaxie et le nombre de phytomères. La réduction de surface foliaire résulte des effets antagonistes d’une réduction de la vitesse d’initiation et d’expansion initiale des phytomères, et d’un allongement de leur durée d’expansion. Des relations quantitatives stables entre expérimentations ont été établies. La vitesse d’initiation et la vitesse d’expansion initiale ont été reliées au rayonnement absorbé. La durée d’expansion a été reliée au rayonnement incident. La réponse des génotypes a pu être comparée quantitativement sur la base de ces relations. Une large gamme de réponses a été observée entre génotypes pour la vitesse d’initiation et la durée d’expansion. Par contre, la vitesse d’expansion initiale varie entre génotypes mais sa réponse au rayonnement est similaire chez tous les génotypes. Le cadre d’analyse établi a permis de construire un modèle de simulation de la surface foliaire en fonction de la température et du rayonnement. La plante répond d’une manière intégrative à une réduction de rayonnement incident pour optimiser l’interception de la lumière. Les relations identifiées sont proposées comme outil de phénotypage de la plasticité au rayonnementPlant development is highly plastic in response to light conditions. In this study, we have investigated how plant architecture is modified by a reduction in incident light in Arabidopsis thaliana. Here we have compared how organogenesis and morphogenesis responses to incident light vary among genotypes and proposed a functionnal-structural model of leaf development that responds to temperature and light. Plants of eight genotypes were grown in a growth chamber under various levels of incident light, characterized in term of spectral and directional components. The amount of light absorbed by the plants was estimated using 3D virtual plants and a radiative balance model. A reduction in incident light decreased leaf area and changed petiole and leaf morphology, without affecting the phyllotaxy and the leaf number. The leaf area reduction resulted from antagonist effects on leaf development processes, namely a decrease in the phytomer initiation rate and in the initial leaf expansion rate, and an increase in the duration of leaf expansion. The two former variables were quantitatively related to the amount of light absorbed by the plant whereas the latter to the light intensity. These relationships were used to compare the genotype responses to incident light. A broad range of responses was observed among genotypes for leaf initiation rate and the duration of leaf expansion. In contrast, the initial expansion rate varied among genotypes but its response to light was stable. The analysis framework established was also used to build a model of simulation that estimates leaf expansion at given temperature and irradiance. To conclude, plants respond in an integrated manner to reduced incident light in such a way to optimise light interception. The relationships identified are proposed as a possible way to analyse phenotypic plasticity of various genotypes of Arabidopsis
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Letort, Véronique Quitterie. „Adapatation du modèle de croissance GreenLab aux plantes à architecture complexe et analyse multi-échelle des relations source-puits pour l'identification paramétrique“. Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 2008. http://www.theses.fr/2008ECAP1083.
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Comme pour tout système complexe, la modélisation de la croissance des plantes peut être considérée à différentes échelles de temps et d'espace. Le modèle GreenLab se place à l'échelle spatiale du phytomère et à l'échelle temporelle du cycle de croissance. Si ces échelles sont pertinentes pour des plantes agronomiques, un tel niveau de description est difficile à atteindre en pratique pour des plantes branchées à structures complexes comme les arbres. La thèse propose donc une réflexion sur le problème de l'ajustement du modèle GreenLab et son analyse multi-échelle selon différents niveaux de simplification envisageables. Nous avons tout d'abord identifié les processus fortement dépendants de l'architecture (principalement la croissance radiale). Deux types de démarches ont été abordées pour répondre au problème soulevé: (1) le développement de modèles simplifiés, avec différents niveaux d'agrégation des variables et (2) l'ajustement du modèle complet sur des cibles simplifiées. Trois niveaux de simplification du modèle ont été envisagés selon des critères basés sur les applications visées, la faisabilité du protocole expérimental associé et le type de données classiquement collectées pour les modèles forestiers. Pour chacun de ces trois niveaux, nous avons mené une étude théorique pour relier les paramètres du modèle complet à ceux des différents modèles simplifiés de manière à avoir conservation de certaines variables-clés du modèle. Les applications de la thèse concernent principalement les arbres mais se sont également diversifiées à plusieurs types de plantes branchéesPlant growth modelling can be considered at different temporal and spatial scales. In the growth model GreenLab, spatial units are phytomers and temporal steps are growth cycles. Such scales are relevant for most crops but regarding branching plants with complex structures, description at these scales is difficult to achieve. The thesis proposes a multi-scale analysis of GreenLab according to different levels of simplification for parameter identification. We first identified the process influenced by plant architecture (e. G. Cambial growth). Two kinds of approaches were discussed to address the problem: (i) development of simplified models with different levels of variable aggregation and (ii) parameter identification for the complete model using simplified targets. We introduced three levels of model simplification according to the feasibility of the associated experimental protocols and to the classical set of data usually collected for forestry models. For each of these three levels, we theoretically studied the conservation of some key-variables of the model from one simplification level to another one. On this basis, we proposed simplified equations based on aggregate variables and consistent with the GreenLab approach. We developed methods to identify not only functional but also topological parameters of plants, depending on the version of the model (deterministic, stochastic or mechanistic) and depending on the nature of available data. The applications presented in this thesis mainly concern trees but also other kinds of branched plants
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Taugourdeau, Olivier. „Le sapin pectiné (Abies alba Mill., PINACEAE) en contexte méditerranéen : développement architectural et plasticité phénotypique“. Thesis, Montpellier 2, 2011. http://www.theses.fr/2011MON20196/document.
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L'objectif de cette thèse est l'étude de la plasticité phénotypique du sapin pectiné à l'aide de l'approche architecturale. Ces travaux se placent dans le contexte plus large de compréhension du développement des plantes pérennes en lien avec leur environnement et l'impact des changements climatiques en région méditerranéenne. Pour mener à bien ces objectifs, des études ont été menées ex-situ en conditions contrôlées (gradient d'ombrage et de disponibilité en eau) et in-situ au Mont Ventoux (gradient d'ombrage et altitudinal). Ces études ont consisté en l'analyse de la variabilité de différents traits architecturaux, généralement mesurés à l'échelle de la pousse annuelle, en lien avec l'architecture et l'environnement. Ces études ont permis de caractériser quantitativement le développement du sapin jusqu'à l'expression durable de la sexualité et de quantifier la réponse plastique à l'environnement lumineux, hydrique et climatique. Enfin, ce travail a permis d'approfondir le concept de plasticité architecturale et ses implicationsThe aim of this work is to assess silver fir phenotypic plasticity with an architectural approach. This work take place in the context of understanding perennial plant development linked with their environment and the context of climate change in the Mediterranean region.For this, ex-situ (shading and watering treatments) and in-situ (shading and elevation gradients) studies were performed. They consist of the study of architectural traits variability, mainly measured at annual shoot scale, linked with plant architecture and environment.The results are the quantification of silver firs development up to reproductive tree and the quantification of plastic responses to light and hydric environment and climate. The concept of architectural plasticity and it consequences was also discussed
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Barczi, Jean-François. „Une Contribution Logicielle dédiée la simulation de l'architecture et de la croissance des plantes“. Phd thesis, Ecole Centrale Paris, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00520900.
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La modélisation et la simulation de la croissance des plantes peut être abordée selon plusieurs aspects tant pour ce qui concerne la connaissance que les moyens mis en œuvre. Ce champ d'étude se trouve à la croisée de diverses expertises telles que botanique, agronomie, physiologie, mathématique ou informatique. Beaucoup de travaux ont été proposés dans ce domaine dont la plupart sont fortement colorés par une seule de ces spécialités. Nous proposons une approche qui nous semble généraliste et qui s'appuie sur des connaissances provenant conjointement des champs de l'agronomie, des mathématiques et du génie logiciel. Cette étude se décompose en trois étapes : - Proposition d'un modèle purement structural de description de l'architecture des plantes (AmapSim). Ce modèle utilise des processus stochastique pour représenter les distributions de branches, de pousses et d'entre-nœuds observées sur des plantes réelles . Ces processus sont organisés autour d'un automate à états finis dont la variable d'état est l'âge physiologique et qui simule l'évolution de la vigueur des bourgeons de la plante au cours de leur vie. - Définition d'un ensemble d'outils logiciels propres à accueillir des simulateurs de croissance de plante (Vitis). Cette librairie offre des services pour la gestion de la description de plante en cours de simulation, pour la gestion des paramètres des modèles qui édifient la plante et pour la synchronisation et l'échange d'information entre les blocs fonctionnels qui constituent le simulateur. - Développement d'un simulateur d'AmapSim dans Vitis puis de quelques exemples d'applications. Cette étape a pour but de démontrer le bien fondé des choix effectués lors des étapes précedentes. On y montre des résultats de simulation d'AmapSim puis d'applications basées sur AmapSim et agrémentées dynamiquement de connaissances additionnelle grâce aux fonctionnalités de Vitis. On y montre notamment comment ajouter de la connaissance issue du domaine de la physiologie pour créer de applications de type structure-fonction. Ce travail ouvre des perspectives concernant l'utilisation d'AmapSim et le développement de nouveaux plugins ; l'introduction de nouveaux modeles dans Vitis ; la formalisation de la notion de simulateur de plante à l'usage des futurs modélisateurs
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Roman, Hanaé. „Etude du photocontrôle du débourrement : Rôles des photorécepteurs (phyA, phyB, cry1) et des cytokinines dans la transduction du signal lumineux“. Thesis, Angers, 2015. http://www.theses.fr/2015ANGE0081.
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Via la photosynthèse et la photomorphogenèse, la lumière contrôle fortement la ramification. Le rosier (Rosa hybrida L.) présente par exemple une inhibition complète du débourrement à l’obscurité. Mieux comprendre le mode d’action de la lumière offrira des possibilités nouvelles à l’horticulture. Peu de choses sont connues sur la signalisation de la lumière au cours du débourrement. Notamment, les rôles de chacun des photorécepteurs et des cytokinines (CK), hormones promotrices du débourrement, dans la transduction du signal lumineux n’ont pas été examinés. Dans ce travail, des apports exogènes et des dosages de CK à l’obscurité montrent que le photocontrôle du débourrement passe par la photorégulation des CK. La lumière contrôle la néosynthèse et le transport des CK depuis l’entre-nœud vers le bourgeon, et inhibe leur dégradation. Les CK néoformées initient le débourrement car elles régulent un ensemble de gènes majeurs du débourrement (signalisation des strigolactones, métabolisme et transport de l’auxine et des sucres, division et expansion cellulaires). Afin d’identifier les photorécepteurs impliqués dans ce processus, des études ont été menées chez le pois (Pisum sativum L.). Il en ressort que le profil de débourrement chez le pois est sous photocontrôle : basitone à la lumière, ce profil devient acrotone à l’obscurité ou suite aux simples et doubles mutations de phyA, phyB et cry1. Ces trois photorécepteurs jouent donc un rôle primordial sur les corrélations inhibitrices entre bourgeons. Des apports de CK permettent de restaurer le profil basitone du sauvage chez le mutant phyB, ce qui suggère que la signalisation de la lumière vers les CK passe par phyBThrough photosynthesis and photomorphogenesis, light highly controls plant branching. Roses (Rosa hybrida L.) exhibit for example a strong inhibition of bud outgrowth under darkness. Better understanding the action of light in branching will give new opportunities to horticulturists. Yet, little is known about the light signalling pathway during bud outgrowth. In particular, the involvements of each photoreceptor and of cytokinins (CK), plant hormones acting as promoters of bud outgrowth, in the transduction of the light signal during bud outgrowth have not been assessed. In this work, exogenous applications and quantification of CK under darkness show that the photocontrol of bud outgrowth goes through the photo-regulation of CK. Light controls CK neo-synthesis and transport from the internode toward the bud, and inhibits their degradation. The neo-synthesised CK initiate bud outgrowth by regulating a set of major genes involved in bud outgrowth (strigolactones signalling, metabolisms and transports of auxin and of sugar, cell division and expansion). In order to identify the photoreceptors that are involved in this process, we studied pea (Pisum sativum L.) mutants. Our research indicate that the bud outgrowth profile along the stem is under photocontrol: being basitonic under white light, this profile becomes acrotonic under darkness or after mutations of phyA, phyB and cry1. These three photoreceptors thus play a major role in the control of the correlative inhibitions between buds. Since applications of CK allowed to restore the wild-type basitonic profile in the phyB mutant, this suggests that the light signalling pathway towards CK involves phyB
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De, Pessemier Jerome. „Contribution to the study of genetic determinism involved in the root response to nitrate“. Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 2015. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/220298.
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Modifying root architecture is a strategy that aims to develop plants, which capture nutrients more efficiently and thus suitable for sustainable agriculture with fewer fertilizer inputs. The focus is on nitrate, since it is a major nutritional determinant of root morphology and because of its importance in determining yield. Low concentrations of nitrate in soil stimulate the development of lateral roots, thereby increasing the root surface available for the uptake. Conversely, uniformly concentrations of nitrate inhibit the elongation of lateral roots. The aim of the thesis was to study the natural variation of the root morphological responses to nitrate in Arabidopsis thaliana. First, the manuscript starts with the screening of a core collection of twenty-four accessions, which maximize the genetic diversity within the species, on agar medium at low and moderate nitrate levels. Our results showed that the variability for production and allocation of biomass and root architecture traits exists within the species. Second a detailed characterization is done with eleven accessions showing contrasting root morphological responses to nitrate supply. We demonstrated that at an early development stage, the nitrate uptake efficiency is not implicitly correlated with root system architecture. Third, the genetic determinism of the natural variation of the root system architecture is studied. A combination of genome-wide association mapping on a larger number of accessions (> 300), a linkage mapping with existing recombinant inbred lines and a bulk segregant analysis was carried in order to identify candidate genes involved in root morphological responses to nitrate. The perspectives of this work would be, through a model species to crop pipeline, to translate knowledge from Arabidopsis to Brassica crops that would have a root architecture redesigned to increase the acquisition of nutrients.Doctorat en Sciences
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Pradal, Christophe. „Architecture de dataflow pour des systèmes modulaires et génériques de simulation de plante“. Thesis, Montpellier, 2019. http://www.theses.fr/2019MONTS034.
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La modélisation en biologie, plus particulièrement celle de la croissance et du fonctionnement des plantes, est un domaine actuellement en pleine expansion, utile pour appréhender les enjeux liés au changement climatique et à la sécurité alimentaire au niveau mondial. La modélisation et la simulation sont des outils incontournables pour la compréhension des relations complexes entre l'architecture des plantes et les processus qui influencent leur croissance dans un environnement changeant. Pour la modélisation des plantes, un grand nombre de formalismes ont été développés dans de nombreuses disciplines et à différentes échelles de représentation. L'objectif de cette thèse est de définir une architecture modulaire qui permette de simuler des systèmes structure-fonction en réutilisant et en assemblant différents modèles existants. Nous étudierons d'abord les différentes approches de la réutilisation logicielle, proposées par Krueger, les systèmes à tableau noir et les systèmes de workflows scientifiques. Ces différentes approches sont utilisées afin de faire coopérer, de réutiliser et d'assembler des artefacts logiciels de façon modulaire. A partir du constat que ces systèmes fournissent les abstractions nécessaires à l'intégration d'artefacts variés, notre hypothèse de travail est qu'une architecture hybride, basée sur les systèmes à tableau noir avec un contrôle procédural piloté par dataflow, permettrait à la fois d'obtenir la modularité tout en permettant au modélisateur de garder le contrôle sur l'exécution. Dans le chapitre 2, nous décrivons la plateforme OpenAlea, une plateforme à composants logiciels et offrant un système de workflow scientifique, permettant l'assemblage et la composition de modèles à travers une interface de programmation visuelle. Dans le chapitre 3, nous proposons une structure de données pour le tableau noir, associant une représentation topologique de l'architecture des plantes à différentes échelles, le Multiscale Tree Graph, et sa spatialisation géométrique à l'aide de la bibliothèque 3D PlantGL. Ensuite, dans le chapitre 4, nous présentons les lambda-dataflows, une extension des dataflows permettant de coupler simulation et analyse. Puis, dans le chapitre 5, nous présentons une première application, qui illustre l'utilisation d'un modèle générique de feuilles de graminées dans différents modèles de plantes. Finalement, dans le chapitre 6, nous présentons l'ensemble des éléments de l'architecture utilisés pour élaborer un cadre générique de modélisation du développement des maladies foliaires dans un couvert architecturé. L'architecture présentée dans cette thèse et sa mise en œuvre dans OpenAlea sont un premier pas vers la réalisation de plateformes de modélisation intégratives ouvertes, permettant la coopération de modèles hétérogènes en biologie. L'utilisation du formalisme de workflows scientifiques en analyse et en simulation permet notamment d'envisager à court terme l'élaboration des plateformes de simulation collaboratives et distribuées à grande échelleBiological modeling, particularly of plant growth and functioning, is a rapidly expanding field that is useful in addressing climate change and food security issues at the global level. Modeling and simulation are essential tools for understanding the complex relationships between plant architecture and the processes that influence their growth in a changing environment.For plant modeling, a large number of formalisms have been developed in many disciplines and at different scales of representation.The objective of this thesis is to define a modular architecture that allows to simulate structural-functional plant systems by reusing and assembling different existing models.We will first study the different approaches to software reuse proposed by Krueger, then blackboard systems, and scientific workflow systems.These different approaches are used to cooperate, reuse and assemble software artifacts in a modular manner.Based on the observation that these systems provide the abstractions necessary for the integration of various artifacts, our working hypothesis is that a hybrid architecture, based on blackboard systems with dataflow-driven procedural control, would both achieve modularity while allowing the modeler to maintain control over execution.In Chapter 2, we describe the OpenAlea platform, a platform with software components and a scientific workflow system, allowing the assembly and composition of models through a visual programming interface. In Chapter 3, we propose a data structure for the blackboard, combining a topological representation of plant architecture at different scales, the Multiscale Tree Graph, and its geometric spatialization using the 3D PlantGL library. In chapter 4, we present the lambda-dataflows, an extension of dataflows allowing to couple simulation and analysis.Then, in Chapter 5, we present a first application, which illustrates the use of a generic gramineous leaf model in different plant models. Finally, in Chapter 6, we present all the architectural elements used to develop a generic framework for modelling the development of foliar diseases in an architectural canopy.The architecture presented in this thesis and its implementation in OpenAlea are a first step towards the realization of open integrative modeling platforms, allowing the cooperation of heterogeneous models in biology. The use of scientific workflow formalism in analysis and simulation makes it possible to consider in the short term the development of collaborative and distributed simulation platforms on a large scale
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Bruy, David. „Diversity, ecology and evolution of monocaulous plants in New Caledonia“. Thesis, Montpellier, 2018. http://www.theses.fr/2018MONTG087/document.
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L’évolution convergente des formes de croissance est un phénomène fondamental reliant l’écologie et l’évolution des plantes. Remarquablement illustré dans plusieurs systèmes insulaires, ce phénomène n’a jamais été identifié en Nouvelle-Calédonie, pourtant connue pour la richesse et l’originalité de sa flore. Par une approche combinant architecture des plantes, traits fonctionnels, taxonomie, phylogénie et données environnementales, cette thèse analyse l’histoire évolutive de la monocaulie, une forme de croissance mal connue, en Nouvelle-Calédonie. Les monocaules sont des plantes autoportantes ligneuses dont les fonctions majeures sont assurées par une seule tige apparente. En Nouvelle-Calédonie, elles sont représentées par 182 espèces dicotylédones appartenant à 41 genres et 30 familles et sont gravement menacées d’extinction. L’évolution répétée de la monocaulie en Nouvelle-Calédonie, issue d’au moins 31 événements d’apparition, est l’un des cas les plus remarquables de convergence en milieu insulaire. Dans le genre Atractocarpus, la monocaulie est apparue récemment deux à trois fois via diverses réductions des branches en inflorescences, montrant l’importance des processus hétérochroniques dans l’évolution des formes de croissance. La monocaulie est fortement corrélée à plusieurs traits démontrant des contraintes majeures dans la coordination fonctionnelle. L’évolution de la monocaulie est fortement associée aux forêts denses humides et au substrat ultramafique, et semble avoir contribué à la diversification des lignées par des phénomènes de partitionnement de niche. La remarquable convergence de la monocaulie en Nouvelle-Calédonie peut s’expliquer par quatre hypothèses majeures liées (i) à la structure particulière des forêts denses humides (en lien avec les cyclones) favorisant l’exploration unidirectionnelle de l’espace, (ii) aux contraintes édaphiques liées aux substrats ultramafiques favorisant la paupérisation architecturale, (iii) à l’absence historique de grands brouteurs, auxquels les monocaules sont particulièrement sensibles, et (iv) à la persistance des forêts denses humides lors des épisodes glaciaires (servant de refuges pour ces espèces sensibles) et leur expansion post-glaciaire (fournissant de nombreuses opportunités écologiques)The convergent evolution in growth habit is a fundamental phenomenon linking plant ecology and evolution. Remarkably illustrated in island biotas, this phenomenon has never been identified in the original and megadiverse New Caledonian biodiversity hotspot. Through an approach combining plant architecture, functional traits, taxonomy, phylogeny and environmental data, this thesis analyses the evolutionary history of the scarcely known monocaulous growth habit in New Caledonia. Monocauls are self-supporting woody plants whose cardinal functions rely on a single visible stem. In New Caledonia, they are represented by 182 dicotyledonous species belonging to 41 genera and 30 families and are critically endangered. The repeated evolution of the monocaulie in New Caledonia, resulting from at least 31 independent events, is one of the most remarkable cases of convergence in insular environments. In the genus Atractocarpus (Rubiaceae), monocauly evolved recently two to three times through branch reductions into inflorescences, emphasizing the importance of heterochronic processes in the evolution of growth habit. Monocauly is strongly correlated with several traits illustrating major constraints in functional coordination. The evolution of monocauly is strongly associated with rainforests and ultramafic substrate, and seems to have contributed to the diversification of lineages by niche partitioning. The remarkable convergence toward monocauly in New Caledonia can be explained by four major hypotheses: (i) the structural features of rainforests (related to cyclone frequency and intensity) favoring unidirectional exploration of space, (ii) the edaphic constraints associated with ultramafic substrate favoring architectural pauperization, (iii) the historical absence of large native browsers to which monocauls are particularly sensitive, and (iv) the persistence of rainforest during – and spread-out after – glacial episodes that served as refugia and further provided ecological opportunities
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Letort, Veronique. „Adaptation du modèle de croissance GreenLab aux plantes à architecture complexe et analyse multi-échelle des relations source-puits pour l'identification paramétrique“. Phd thesis, Ecole Centrale Paris, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00365172.
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Comme pour tout système complexe, la modélisation de la croissance des plantes peut être considérée à différentes échelles de temps et d'espace. Le modèle GreenLab se place à l'échelle spatiale du phytomère et à l'échelle temporelle du cycle de croissance. Si ces échelles sont pertinentes pour des plantes agronomiques, un tel niveau de description est difficile à atteindre en pratique pour des plantes branchées à structures complexes comme les arbres. La thèse propose donc une réflexion sur le problème de l'ajustement du modèle GreenLab et son analyse multi-échelle selon différents niveaux de simplification envisageables.Nous avons tout d'abord identifié les conditions sous lesquelles, dans la formulation actuelle du modèle, la production photosynthétique et l'allocation de biomasse dans la plante sont indépendantes de son architecture. Nous avons établi qu'en revanche cette interaction est forte pour certains processus comme la croissance radiale. Deux types de démarches ont été abordées pour répondre au problème soulevé: (1) le développement de modèles simplifiés, avec différents niveaux d'agrégation des variables et (2) l'ajustement du modèle complet sur des cibles simplifiées. Nous avons envisagé trois niveaux de simplification du modèle selon des critères basés sur les applications visées, la faisabilité du protocole expérimental associé et le type de données classiquement collectées pour les modèles forestiers. Pour chacun de ces trois niveaux, nous avons mené une étude théorique pour relier les paramètres du modèle complet à ceux des différents modèles simplifiés de manière à avoir conservation de certaines variables-clés du modèle (notamment le rapport de la production de biomasse sur la demande de la plante). Sur cette base, nous proposons des équations simplifiées régissant le comportement de la plante à l'aide de variables agrégées.
En pratique, nous avons cependant souvent accès à certaines informations sur l'architecture de la plante, même si elles ne sont pas du niveau de détail des données issues de la simulation : ces informations peuvent provenir d'échantillonnages ou bien d'analyses botaniques préliminaires. En conséquence, nous avons étudié les méthodes permettant l'ajustement non seulement des paramètres fonctionnels de la plante mais également des paramètres contrôlant son développement topologique. Différentes méthodes sont proposées selon la version du modèle (déterministe, stochastique ou déterministe avec rétro-action de l'état trophique de la plante sur son développement) et selon la nature des données disponibles. Les applications de la thèse concernent principalement les arbres mais se sont également diversifiées à plusieurs types de plantes branchées.
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Massonnet, Catherine. „Variabilité architecturale et fonctionnelle du système aérien chez le pommier (Malus domestica Borkh. ) : comparaison de quatre cultivars par une approche de modélisation structure-fonction“. Montpellier, ENSA, 2004. http://www.theses.fr/2004ENSA0018.
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Au delà de la diversité architecturale bien décrite entre variétés chez le pommier, une variabilité fonctionnelle est suspectée, encore très mal connue, qui pourrait se répercuter sur leur productivité et sur leurs capacités d'adaptation. Par ailleurs, il est postulé que la variabilité fonctionnelle des cultivars à une échelle intégrée dépend à la fois de l'organisation architecturale de leur système aérien et d'une variabilité du fonctionnement de leur feuillage. La comparaison qui a été réalisée entre génotypes a porté sur 4 cultivars de pommier: Fuji et Braeburn d'une part, Ariane et X3305 d'autre part, dont les arbres étaient respectivement âgés de sept ans et de deux ans au début de l'étude. Les arbres ont été cultivés dans un verger expérimental irrigué et soumis à des pratiques culturales standard. L'étude de la variabilité architecturale entre arbres a mis en évidence des différences de dynamique de mise en place de la surface foliaire entre individus jeunes et plus âgés. Des différences de composition raméale entre arbres de même âge ont également été révélées, ayant pour conséquence des différences d'efficience d'interception lumineuse entre cultivars qui ont été quantifiées par le paramètre STAR (Silhouette to Totalleaf Area Ratio). Une méthode de description de la structure des arbres en 3D, reposant sur une approche mixte de digitalisation et de reconstruction du feuillage, a été validée. L'étude fonctionnelle à l'échelle foliaire a mis en évidence une diversité de la régulation stomatique des 4 génotypes en réponse aux facteurs abiotiques (modèle de Jarvis), alors que les paramètres photosynthétiques (modèle biochimique de Farquhar) s'avéraient peu variables. Les caractéristiques architecturales et fonctionnelles de chaque cultivars ont été prises en compte dans la paramétrisation et l'utilisation du modèle structure-fonction RATP, afin d'évaluer l'impact de leur couplage sur les capacités d'interception lumineuse, de transpiration et d'assimilation de carbone à l'échelle intégrée de la branche fruitière. Une analyse de sensibilité du modèle pour le cultivar Braeburn a permis de mettre en évidence le rôle prépondérant de l'architecture des arbres dans la variabilité de fonctionnement à cette échelle. Les perspectives ouvertes par cette approche écophysiologique chez le pommier au moyen d'un modèle structure fonction sont discutéesBeyond the well-described architectural diversity between apple tree cultivars, a functional variability is suspected, still scarcely investigated, which could affect their productivity and adaptation potential. Ln other respects, it has been assurned that functional variability of different apple cultivars considered at an integrated scale could depend on the architectural organization of the aerial system and on the variability of foliage functions. The comparison which was here carried out between genotypes inc1uded 4 apple cultivars: Fuji and Braeburn, on the one hand, and Ariane and X3305, on the other hand. The trees were respectively 7-years-old and 2-years-old at the beginning of this study. Trees were cultivated in an experimental orchard which was irrigated and submitted to standard professional praètice. Between-trees study of the architectural variability revealed different dynamics of foliage setting between younger and older trees. Sorne differences in shoot composition were also revealed between trees of the same age, resulting in different light interception efficiency which was quantified by the STAR parameter (Silhouette to Totalleaf Area Ratio). A method for tree 3D-structure description was validated, which used a mixed approach of foliage digitalization and reconstruction. Functional comparison at the leaf scale showed that parameters of stomatal regulation (Jarvis model) differed between the 4 genotypes, while photosynthetic parameters (biochemical model of Farquhar) showed little variation. Architectural and functional characteristics of each cultivar were taken into account to parameterize and apply the RATP functional-structural model, and their coupling made it possible to simulate light interception capacity, transpiration and carbon gain at the branch scale. A sensitivity analysis of the model was applied to the Braeburn cultivar; it showed that architectural traits predominate when functional variability is considered at the branch scale. The research prospects opened by this ecophysiological approach applied to the apple tree by means of a functional-structural model are discussed
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Gaillard, Anne-Laure. „Identification de motifs au sein des structures biologiques arborescentes“. Phd thesis, Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00652227.
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Avec l'explosion de la quantité de données biologiques disponible, développer de nouvelles méthodes de traitements efficaces est une problématique majeure en bioinformatique. De nombreuses structures biologiques sont modélisées par des structures arborescentes telles que les structures secondaires d'ARN et l'architecture des plantes. Ces structures contiennent des motifs répétés au sein même de leur structure mais également d'une structure à l'autre. Nous proposons d'exploiter cette propriété fondamentale afin d'améliorer le stockage et le traitement de tels objets. En nous inspirant du principe de filtres sur les séquences, nous définissons dans cette thèse une méthode de filtrage sur les arborescences ordonnées, permettant de rechercher efficacement dans une base de données, un ensemble d'arborescences ordonnées proches d'une arborescence requête. La méthode se base sur un découpage de l'arborescence en graines et sur une recherche de graines communes entre les structures. Nous définissons et résolvons le problème de chaînage maximum sur des arborescences. Nous proposons dans le cas des structures secondaires d'ARN une définition de graines (l−d) centrées. Dans un second temps, en nous basant sur des techniques d'instanciations utilisées, par exemple, en infographie et sur la connaissance des propriétés de redondances au sein des structures biologiques, nous présentons une méthode de compression permettant de réduire l'espace mémoire nécessaire pour le stockage d'arborescences non-ordonnées. Après une détermination des redondances, nous utilisons une structure de données plus compacte pour représenter notamment l'architecture de la plante, celle-ci pouvant contenir des informations topologiques mais également géométriques.
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Bonnet, Pierre. „Intérêt de caractères négligés et exploration de nouvelles méthodes pour l'identification taxonomique : une application aux Orchidaceae Juss. du Laos“. Montpellier 2, 2008. http://www.theses.fr/2008MON20203.
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Abichou, Mariem. „Modélisation de l’architecture 4D du blé : identification des patterns dans la morphologie, la sénescence et le positionnement spatial des organes dans une large gamme de situations de croissance“. Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLA022/document.
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La simulation de l’architecture des plantes est devenue un front de recherche très actif, en raison de son importance pour la compréhension du fonctionnement des plantes et de leurs interactions avec l’environnement. Simuler l’architecture d’une plante au cours du temps implique de représenter la morphologie, la dynamique de mise en place et de senescence, et le positionnement spatial des différentes composantes de la plante. Ces caractéristiques sont dépendantes de l’environnement et varient d’un cultivar à un autre. Une difficulté principale des modèles architecturaux est d’assurer une flexibilité suffisante pour s’adapter à la plasticité liée aux conditions de croissances. Pouvoir simuler l’architecture d’un peuplement avec une fidélité suffisante pour simuler les traits spécifiques issus d’une expérimentation présente un grand intérêt dans l’analyse de cette expérimentation. Par exemple, ces reconstructions permettront d’accéder à des variables d’intérêt peu on non accessibles à la mesure directes et d’évaluer des hypothèses sur le fonctionnement des plantes. Couplées à des modèles physiques, ces reconstructions permettront aussi de mieux comprendre l’impact de l’architecture sur l’interception du rayonnement et de particules telles que des spores ou des gouttelettes de pesticides, ou sur la formation de signaux perçus par les capteurs en phénotypage. Ces applications sont au cœur des thématiques de l’UMR ECOSYS et intéressent Arvalis-institut de végétal qui finançait ce projet de thèse. Dans ce contexte, l’objectif de mon travail de recherche a été de développer un modèle opérationnel qui permette de reproduire par simulation l’architecture 4D d’un peuplement pour tout le cycle de culture et de façon fidèle aux observations. Notre démarche s’appuie sur la caractérisation expérimentale d’une gamme de cultivars commerciaux cultivés dans la région parisienne. Ces données représentent une gamme large de séquences climatiques, dates et densités de semis, espacements entre rangs et fertilisation azotée. L’analyse de ces données nous a permis d’identifier des patterns stables et robustes décrivant les dynamiques d’apparition et de mortalité des différentes composantes de la plante, leurs dimensions finales et leur géométrie au cours du temps. Ces patterns sont exprimés en fonction de stade de développement de la plante (Haun stage), de nombre final de feuilles ou de la position de l’organe sur l’axe. Une attention particulière a été portée à l’estimation des caractéristiques des talles à partir de celles du brin maitre. Ces fonctions ont été regroupées dans une routine permettant de décrire la dynamique complète de l’architecture d’une collection de plantes de l’émergence jusqu’à la maturité. Un protocole de mesure a été aussi défini pour estimer les paramètres avec un effort expérimental raisonnable où l’ensemble des mesures sont à réaliser sur le brin maitre.Notre méthode de reconstruction a permis de générer les reconstructions 4D d’une part importante de nos données expérimentales; elle a également été mise en œuvre dans plusieurs projets menés parallèlement à mon travail. Notre modèle peut être aussi utilisé pour explorer des architectures potentielles en vue de proposer des nouveaux ideotypes. Finalement, notre démarche de modélisation est transposable à d’autres céréales : elle fournit un cadre pour comparer les patterns de morphologie et de développement entre espèces et un outil pour étudier par simulation l’impact des traits architecturaux caractéristiques de chaque espèceThe simulation of plant architecture has become a very active front of research because of its importance for understanding the functioning of plants and their interactions with the environment. When analysing observations of experimental treatments, it is of a great interest to be able to simulate the architecture of the crop with sufficient fidelity to represent the specific traits resulting from the experiment. In this context, the objective of the thesis project was to develop an operational model allowing to simulate the 4D architecture of a collection of individual plants for the whole crop cycle and in a way faithful to the observations. Our approach builds on the experimental characterization of a range of commercial cultivars cultivated in the Paris region. These data represent a wide range of climatic sequences, sowing dates, densities of seedlings and nitrogen fertilization. The data analysis allowed us to identify stable and robust functions that describe the dynamics of appearance and mortality and the final dimensions of the different components of the plant. Our work brings also novel information on the evolution of their geometry and spatial organisation over time. These functions were coded into a model that describes the dynamics of the architecture of a collection of plants from their emergence to their full maturity. Our reconstruction method allowed us to generate 4D reconstructions for a large part of our experimental treatments; it has also been used in several projects carried out in parallel with this work. Our model can also be used to explore potential architectures traits in order to propose new ideotypes. Finally, our modelling approach can be applied to other cereals: it provides a framework for comparing patterns of morphology and development between species and provides a tool to study, by simulation, the impact of the architectural traits of each species
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Da, Silva David. „Caractérisation de la nature multi-échelles des plantes par des outils de géométrie fractale : application à la modélisation de l'interception de la lumière“. Montpellier 2, 2008. http://www.theses.fr/2008MON20158.
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Dans le contexte du développement durable ou des changements climatiques, la compréhension et le contrôle de la croissance des plantes sont devenus des enjeux de société importants. La recherche dans ce domaine s'appuie de plus en plus sur des modèles informatiques, dits "structure-fonction", qui prennent en compte l'architecture des plantes. Contrairement aux modèles agronomiques plus classiques fondés sur les relations entre un petit nombre de variables d'entrée-sortie, ces modèles permettent d'étudier la relation entre la structure tridimensionnelle des plantes et les processus physiques et écohysiologiques qui contrôlent leur développement. Cependant, l'architecture d'une plante, et en particulier sa géométrie, est souvent complexe et peut être décrite à différents niveaux de détails. Dans cette thèse nous avons cherché à caractériser la complexité de la géométrie multi-échelles des plantes avec peu de descripteurs afin de pouvoir prendre en compte la structure dans des modèles simples d'interception de la lumière. Nous avons donc dans un premier temps tenté de développer des outils mathématiques permettant de caractériser la géométrie multi-échelles d'une plante avec des descripteurs inspirés de la géométrie fractale. La dimension fractale permet de caractériser le taux de croissance des détails géométriques d'une plante en fonction de l'échelle à laquelle on l'observe. Pour caractériser plus précisément cette géométrie, la notion de dimension fractale doit être complétée par une notion permettant de décrire de manière spatiale la densité des détails géométriques à chaque échelle: la lacunarité. Dans chaque cas, nous rappelons les estimateurs classiques de ces grandeurs, étudions leurs limites et proposons des estimateurs alternatifs, mieux adaptés à la description de structures végétales. Ces différents estimateurs sont ensuite évalués sur des bases de données de plantes artificielles et réelles. Dans une deuxième partie, nous développons un modèle d'interception de la lumière basé sur l'organisation multi-échelles des plantes. Ce modèle permet d'estimer l'interception de la lumière à différentes échelles, mais également d'analyser, échelle par échelle, la relation entre l'organisation de la plante et sa capacité d'interception. Ce modèle est ensuite appliqué et évalué sur des arbres isolés et sur des forêts hétérogènesWith concerns such as sustainable development or climat changes, controling and understanding plant growth has become important society matters. Computer models that uses plant architecture, called "functional-structural plant models" (FSPMs), have become more and more widespread. Contrariwise to agronomic models based on the relations between few parameters, FSPMs allow to assess the relation between the three-dimensional structure of plants and the physical and ecophysiological processes that drive their development. However, plant architecture, and particularly its geometry, is rather complex and can be described at different detail levels. In this thesis we wanted to characterize the complex multiscale geometry of plants with few descriptors in order to be able to acknowledge the structure in simple models of light interception. First, we developped mathematical methods to characterize the multiscale geometry of plants using descriptors from fractal geometry. The fractal dimension allows one to characterize the way plants physically penetrate space as a function of the observation scale. To characterize the plant geometry more thoroughly, the fractal dimension needs to be complemented with a description of spatial density of geometric details at each scale: the lacunarity. We recall the usual definitions for both the fractal dimension and the lacunarity, analyze their limits, and propose variants of these descriptors that better suit the characterization of plant organization. These different definitions are then appraised on data bases of virtual and real plants. Second, we create a light interception model based on the plant multiscale organization. This model computes light interception at each scale, and allows to analyze the scale by scale relation between plant structure and its light interception ability. This model is then used and evaluated on isolated trees and heterogeneous canopies
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Persello, Séverine. „Réponse du manguier, Mangifera indica L., à la taille : caractérisation et intégration dans un modèle structure-fonction des effets de la taille sur la croissance végétative et la reproduction“. Thesis, Montpellier, 2018. http://www.theses.fr/2018MONTG078/document.
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La taille est une pratique culturale courante en arboriculture. Pourtant ses effets sur le rendement sont variables et peu prévisibles. Dans cette thèse, nous proposons d'étudier les effets de la taille sur la croissance végétative et la reproduction du manguier (Mangifera indica L.), à l'échelle de l'axe et de l’arbre, afin de mieux comprendre comment s’élabore le rendement suite à la taille. La taille a été caractérisée par deux facteurs : l’intensité de taille, définie à l’échelle de l’arbre comme la quantité de biomasse retirée par volume de canopée, et la sévérité de taille, définie à l’échelle de l’axe comme la profondeur de taille le long de l’axe. A l’échelle de l’axe, l’intensité et la sévérité de taille ont eu des effets sur l’occurrence, l’intensité et la dynamique de la croissance végétative. Nous avons aussi mis en évidence un rôle important du diamètre de l’axe taillé sur l’occurrence et l’intensité de la croissance végétative. La croissance végétative qui résulte de la taille a conduit à l’apparition de nouvelles populations d’axes dont les proportions dépendent de l’intensité de taille des arbres. La floraison de ces différentes populations d’axes diffère en termes d’occurrence, d’intensité et de dynamique et est affectée négativement par l’intensité et la sévérité de taille. A l’échelle de l’arbre, les rendements ont eu tendance à être plus faibles sur les arbres modérément et intensément taillés du fait d’une diminution du taux de floraison et/ou du poids moyen des fruits. Les arbres faiblement taillés ont eu des rendements similaires à ceux des arbres non taillés. Les effets de la taille sur la croissance végétative, aux niveaux structurel et temporel, ont été intégrés dans un modèle structure-fonction d'élaboration du rendement et de la qualité de la mangue, afin de caractériser les effets de la taille à l'échelle plus globale de l'arbre. Ce modèle nous a montré que le nombre d’axes et la surface foliaire retirés au moment de la taille sont largement compensés par la stimulation de la croissance végétative qui a suivi. L’intégration des effets de la taille sur la reproduction dans le modèle permettra de concevoir des itinéraires techniques intégrant les pratiques de taille afin de répondre aux problèmes agronomiques rencontrés sur le manguier, tels que les asynchronismes ou les irrégularités de productionPruning is a common practice in tree fruit crops. However, its effects on the yield are variable and hardly predictable. In this thesis, we propose to study the effects of pruning on vegetative growth and reproduction for the mango tree (Mangifera indica L.), at the axis and at the tree scales, in order to better understand how fruit yield built-up following pruning. Pruning was characterized by two factors: pruning intensity, defined at the tree scale as the amount of fresh biomass removed per unit volume of canopy, and pruning severity, defined at the axis scale as the depth of pruning along the axis. At the axis scale, pruning intensity and severity had an effect on the occurrence, intensity and dynamics of vegetative growth. We also highlighted a major role of the diameter of the pruned axis on the occurrence and intensity of vegetative growth. The vegetative growth which results from pruning led to the emergence of new populations of axes whose proportions depend on pruning intensity. Flowering of these different populations of axes differ in terms of occurrence, intensity and dynamics and was affected negatively by pruning intensity and severity. At the tree scale, yields tended to be lower on moderately and intensively pruned trees as a result of a decrease of flowering rate and/or average weight of fruits. Lightly pruned trees had similar yields compared to unpruned trees. The effects of pruning on the vegetative growth, at the structural and temporal levels, were integrated in a functional-structural model of fruit yield and quality build-up. The model has shown that the number of axes and the leaf area removed at the pruning time were widely compensated by the vegetative growth stimulation that followed. The integration of the effects of pruning on reproduction will allow developing crop management techniques integrating pruning techniques in order to respond to agronomic issues related to mango tree as asynchronisms and irregular bearing
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Capelli, Mathilde. „Décrypter l’irrégularité de production des fruitiers tropicaux via l’analyse des coûts de la reproduction : le cas du manguier (Mangifera indica L.)“. Thesis, Montpellier, 2017. http://www.theses.fr/2017MONTT079/document.
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Le manguier (Mangifera indica L.), cinquième production fruitière mondiale, est une espèce à production irrégulière. L’irrégularité de production a des retombées économiques marquées pour tous les acteurs de la filière fruitière. Il apparait donc important de mieux comprendre les mécanismes qui déclenchent et entretiennent ce phénomène d’irrégularité de production. Le premier objectif de cette thèse est d’apporter un regard nouveau sur l’irrégularité de production du manguier en mobilisant le concept des coûts de la reproduction. Cette étude est effectuée à plusieurs échelles spatiales, unité de croissance (UC), branche charpentière, arbre, et de manière dynamique sur quatre cultivars. Les résultats montrent un effet négatif, ou coût, de la reproduction sur la croissance végétative au cycle suivant, avec des comportements contrastés des cultivars en lien avec leur irrégularité de production. En particulier, un effort reproducteur important diminue la probabilité de débourrement végétatif des UCs porteuses. Le second objectif est d’étudier, chez deux cultivars et à l’échelle de l’UC, les modifications anatomiques et hydrauliques liées à la croissance du fruit, et des mécanismes trophiques et hormonaux contribuant à cet effet négatif de la reproduction sur le débourrement végétatif. Les résultats montrent que la reproduction entraîne une différenciation du cambium de l’UC porteuse principalement en phloème. Les inflorescences et les fruits diffusent de l’auxine qui inhibe le démarrage végétatif des UCs reproductrices. Les fruits en croissance mobilisent les réserves en amidon de l’UC porteuse. Les faibles teneurs en amidon de ces UCs pendant et après la récolte contribuent à réduire leur probabilité de débourrement végétatif, et/ou à le retarder lorsqu’il a lieu. Les résultats diffèrent entre les deux cultivars, et l’implication de ces mécanismes dans l’irrégularité de production est discutée. Nos résultats permettent de mieux comprendre les facteurs qui entretiennent l’irrégularité ou l’alternance de production de différents cultivars de manguiers. De façon appliquée, ils suggèrent que des techniques de taille adaptées à chaque cultivar et nature d’UC pourraient permettre d’obtenir une production plus régulière chaque annéeThe mango tree (Mangifera indica), the fifth fruit crop production in the world, is characterized by an irregular bearing pattern. Irregular bearing is responsible for economic difficulties for producers and for all actors along the fruit industry chain. A better understanding of mechanisms which trigger and maintain irregular bearing is therefore necessary. The first objective of this study is to provide a new perspective on irregular bearing of the mango tree using a concept developed in ecology and evolutionary biology, the costs of reproduction. The experiment was carried out dynamically at several spatial scales, growth unit (GU), scaffold branch, tree, and on four cultivars. Results show a negative effect, or cost, of reproduction on vegetative growth during the following cycle, with cultivar-specific behaviors related to their bearing pattern. In particular, an important reproductive effort reduces the probability of vegetative burst of the bearing GUs. The second objective is to study, for two cultivars and at the GU scale, the anatomical changes of the bearing axis during fruit growth, and hormonal and trophic mechanisms involved in the negative effects of reproduction on vegetative bud outgrowth. Results show that reproduction leads to cambium differentiation mainly in phloem, favoring nutrients and water supply to the fruit. Inflorescences and growing fruits release auxin, contributing to vegetative bud burst inhibition on fruiting GUs. Growing fruits mobilize starch reserves of bearing GUs. Their low starch content at and after harvest contributes to decrease their probability of vegetative burst, and/or delay it when it occurs. The results reveal a strong cultivar effect, and the involvement of these mechanisms in irregular bearing is discussed. Our results allow to better understand the factors maintaining irregular or alternate bearing of different mango cultivars. From a practical perspective, they suggest that pruning techniques adapted to each cultivar and GU fate may contribute to more regular production each year
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Andrianasolo, Domohina Noromalala. „Génétique des populations et modèles d'architecture et de production végétale : application à la préservation des ressources génétiques des Mascarocoffea“. Thesis, Montpellier 2, 2012. http://www.theses.fr/2012MON20225.
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Les espèces de Mascarocoffea (61 sur 124 décrites endémiques de Madagascar) sont fortement menacées d'extinction à cause de la réduction considérable des surfaces forestières à Madagascar. En vue de leur préservation, l'évaluation du niveau de diversité dans la collection de Mascarocoffea de la station de Recherche du FOFIFA à Kianjavato comparé à celui de quatre populations en in situ a été faite. Le niveau de diversité des populations en collection est plus important que celui en in situ dont l'hétérozygotie observée est similaire avec une importante richesse allélique. La modélisation de la croissance et du développement des jeunes individus de ces populations par le modèle GreenLab a permis d'appréhender la mise en place de la structure de la plante en accord avec la variabilité architecturale interspécifique chez les populations étudiées à différents stades de développement. Un bon ajustement sur la croissance a été obtenu par la calibration des populations étudiées dans le dispositif expérimental. L'évolution de la variable clé du modèle GreenLab, le rapport source-puits (Q/D) en fonction du temps pour les 7 populations ajustées a montré que la production de beaucoup plus d'organes influence l'évolution du rapport Q/D au court du temps. Ce rapport affecte la taille des organes et l'architecture des Mascarocoffea. Un essai sur des individus adultes poussant dans des milieux différents (ex et in situ) dont les paramètres morphologiques, architecturaux et génétiques ont été déterminés dans cette étude, permettrait de déterminer la réponse des plantes selon l'environnement dans lequel elles poussent et de faire une optimisation du modèle. La détection des individus hybrides aussi bien in situ qu'en collection permet de voir ultérieurement la conséquence sur la structure de la plante et d'envisager d'intégrer les paramètres génétiques dans le modèle…Mascarocoffea species (61 / 124 described, endemics to Madagascar) are highly endangered because of the considerable Madagascar area forest reduction. For their preservation, assessment of the Mascarocoffea diversity level in the FOFIFA Kianjavato Collection Research Station compared to four in situ populations was made. The collection population's diversity level is larger than that in situ, observed heterozygosity is similar with a significant allelic richness. Modeling the young individuals in these populations' growth and development by the GreenLab model helped to understand the development of the plant structure in accordance with the interspecific architectural variability in studied populations at different development stages. A good fitting on growth was obtained on the populations studied in the experimental plot. The evolution of the GreenLab model key variable, the source-sink ratio (Q / D), showed that the production of many more organs influences the ratio Q / D evolution in time. This variable affects organ size and Mascarocoffea architecture. An essay on adult individuals growing in different environments (in and ex situ), whose morphological, genetic and architectural parameters were determined in this study, would allow the plants response in terms of architecture depending on the environment in which they grow and to optimize the model. The detection of hybrid individuals in both in situ and at the collection would detect hybrids characters on the plant structure and consider integrating genetic parameters in the model
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Barillot, Romain. „Modélisation du partage de la lumière dans l'association de cultures blé - pois (Triticum aestivum L. - Pisum sativum L.). Une approche de type plante virtuelle“. Phd thesis, Université d'Angers, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00854575.
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Les associations de cultures céréales légumineuses participent au développement d'agrosystèmes performants et durables. La proportion de chaque espèce dans le couvert ainsi que leur productivité sont cependant fortement dépendantes de l'équilibre entre compétition et complémentarité interspécifique. Le partage de la lumière entre la céréale et la légumineuse est donc déterminant dans le fonctionnement des associations. La structuration physique de la canopée, qui conditionne l'interception du rayonnement lumineux, résulte de la mise en place de l'architecture aérienne des individus composant le peuplement. Afin d'appréhender les relations entre architecture et partage du rayonnement dans les associations blé-pois (Triticum aestivum L.-Pisum sativum L.), un modèle 3D de la morphogénèse aérienne du pois, baptisé L-Pea, a été développé sur la base de l'approche plante virtuelle. Des expérimentations ont été conduites afin i) de caractériser la morphogénèse de génotypes de pois contrastés cultivés sous différentes conditions (serre/champ, pur/associé), et ii) de modéliser l'architecture aérienne du pois. Un simulateur tripartite, intégrant les modèles L-Pea, ADEL-Blé (modèle architecturé de blé) ainsi que CARIBU (modèle de transferts radiatifs), a ensuite été construit afin de créer une association virtuelle. Cette approche de type plante virtuelle s'est révélée pertinente dans l'optique d'étudier le déterminisme architectural du partage de la lumière dans les associations blé-pois. Ce simulateur a par ailleurs montré que des paramètres architecturaux (e.g. ramifications, entrenœuds) peuvent affecter de manière significative et dynamique le partage de la lumière et donc le développement de l'association. Cette thèse se propose i) de démontrer la pertinence de l'approche plante virtuelle pour appréhender le partage du rayonnement dans les associations et ii) de contribuer à la sélection/construction de variétés/idéotypes adaptés aux couverts plurispécifiques.
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Benot, Marie-Lise. „Importance des traits clonaux dans la réponse à la défoliation et au pâturage chez des plantes herbacées“. Phd thesis, Université Rennes 1, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00473549.
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La clonalité chez les plantes correspond à la multiplication par voie végétative. Un individu clonal est constitué de l'ensemble de ses descendants, génétiquement identiques et potentiellement indépendants (ramets), généralement reliés entre eux par des connexions. L'intégration clonale confère aux plantes des propriétés particulières dont les principales sont la capacité à coloniser l'espace via différents types d'architectures, le stockage et le partage de ressources entre les ramets. Les plantes clonales dominent la matrice herbacée en prairies pâturées. L'objectif de ce travail de thèse est de tester l'hypothèse selon laquelle le pâturage favorise les traits clonaux conférant aux plantes des capacités de résistance, notamment à la défoliation (i.e. pertes de tissus aériens) qu'il génère. Cette hypothèse a été testée au travers d'une approche pluridisciplinaire, combinant écologie des communautés, écophysiologie et modélisation. Des relevés de terrain réalisés en prairies naturelles ont montré que le pâturage génère une défoliation homogène à l'échelle du fragment clonal (inférieure à un mètre) et agit comme un filtre sur les traits clonaux. L'étude couplée de la composition floristique et des traits clonaux, issus de base de données ou mesurés expérimentalement, suggère que le pâturage favorise les formes stolonifères et cespiteuses, tandis que les formes rhizomateuses dominent en conditions non pâturées. De plus, les coûts associés à la défoliation homogène limitent l'investissement dans la propagation clonale. La plasticité architecturale en réponse à la défoliation expérimentale s'avère néanmoins dépendante de contraintes structurales propres à l'espèce. Par conséquent, il n'y a pas de convergence vers un seul type d'architecture, mais il semble, au contraire, qu'une diversité d'architectures puisse s'exprimer en prairies pâturées. Enfin, bien que le pâturage défavorise les organes souterrains spécialisés dans le stockage (rhizomes), la constitution de réserves carbonées dans la base des tiges des ramets serait impliquée dans la résistance au pâturage. D'après les résultats de simulations numériques, les formes clonales optimales en absence de défoliation et sous défoliation homogène sont similaires et tendent à produire des réseaux agrégés de ramets. Au contraire, des conditions de défoliation hétérogènes favoriseraient la dispersion spatiale des ramets. De manière générale, le pâturage semble favoriser les formes clonales permettant de maximiser l'occupation de l'espace et la constitution de stocks de réserves rapidement mobilisables pour la repousse suite à la défoliation, tout en limitant l'investissement dans les structures clonales coûteuses.
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Feng, Lu. „Connexion entre modèles dynamiques de communautés végétales et modèles architecture-fonction – cas du modèle GreenLab“. Thesis, Montpellier 2, 2011. http://www.theses.fr/2011MON20190/document.
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L'architecture des plantes est le résultat combiné des développements des structures topologique et géométrique qui interviennent dans l'acquisition de la biomasse et sa répartition sous l'influence des processus physiologiques. Pourtant cet aspect a été longtemps négligé dans la communauté des modèles dynamiques. Récemment les modèles structures fonction se sont montrés pertinents pour prendre en compte des questions comme les interactions plantes environnement (l'interception de la lumière), les interactions entre croissance et développement (répartition de la biomasse) en se plaçant au niveau de l'organe. Cependant les couts en calcul de la simulation numérique de ces processus rendent les applications impraticables en agriculture. Cette thèse vise a combiner le modèle structure fonction Greenlab avec d'une part un modèle de culture et d'autre part un modèle forestier basés sur le peuplement afin d'y introduire le concept d'architecture des plantes. Le modèle de culture Pilote fournit des prédictions de récoltes basés sur les paramètres de l'environnement (radiation, précipitations) et l'indice foliaire et l'indice de récolte. Une étude sur Maïs conjointe entre Pilote et GreenLab a permis d'expliciter en détail les paramètres de la production. Les indices foliaires et de récolte dépendent directement des paramètres sources puits, et la variabilité individuelle entre plantes est explicitée directement par les variations des retards a la germination et celles des surfaces disponibles par plantes (compétition spatiale). Tous ces paramétrés peuvent être calibré par méthodes inverses. Ainsi la jonction des deux types de modèles est réalisée au niveau du passage de la plante au peuplement.Une autre étude conjointe a été effectuée avec le modèle forestier empirique PNN qui modélise la croissance des peuplements forestiers de Pins noirs. A partir des données statistiques classiques sur les mesures de troncs et de houppiers, combinées avec les connaissances architecturales du Pin issues d'AMAP, GreenLab peut restituer l'architecture de l'arbre et visualiser des scenarios de sylviculture incorporant des élagages. Le procédé va jusqu'à l'obtention d'images de synthèse réalistes des peuplements. En conséquence il semble efficace de coupler les modèles de cultures et les modèles forestiers qui intègrent les connaissances écophysiologiques au niveau peuplement avec les modèles structures fonctions qui intègrent ces connaissances au niveau de l'architecture de la plante. Le modèle GreenLab par ses affinités avec ces deux types de modèles et ses performances en calcul, permet d'apporter un complément d'information essentiel sur la description du fonctionnement d'un peuplement tant du point de vue développement, que du point de vue des relations sources puits dans la plante. Enfin le modèle couplé a une plateforme comme Xplo (AMAP) permet en plus une simulation réaliste 3D du peuplement végétal aux divers stades de la croissancePlant architecture implies the development of both topological and geometrical structure over time, which determines resource acquisition, in the meantime interacts with physiological processes. However it has long been overlooked in traditional community dynamics models. Based on plant architecture, functional-structural plant models (FSPM) have showed their particular capability in addressing questions like interactions between plant and environment (e.g. light interception), between structure development and growth (e.g. carbon allocation), as they take into account morphogenesis with organ-level explicit descriptions. Anyway, high demand of time and memory for simulation and inverse calculation prevents FSPM from further agricultural or sylvicultural practice. This thesis attempts the combination of a mathematic FSPM GreenLab and a crop model or an empirical forest model (EFM) to introduce individual-based architectural support for community growth study. In the case of maize, disagreement from stand level (by crop model PILOTE) and individual level (by GreenLab) growth simulations implies different emergence time of individuals, which is used to quantify the distribution. By supposing that theoretical projective area (Sp) is determined by the growth situation and the final size of individual architecture, the variance of Sp is reversely computed with the variance of organ compartment measurements to characterize individual variability. In the case of Black pine, architecture dynamics built in GreenLab according to Rauh's model (architecture model for pine tree) are adapted to the simulation of an EFM PNN. As a consequence, thinning scenarios are well incorporated in the final stand visualization. From these preliminary applications, following conclusions can be drawn: (i) FSPM is able to provide individual performances (i.e. organ development and expansion) inside an area of crop field for crop models. (ii) The crop model may regulate the combined form of individuals from integral level. Both aspects are significant to deepen understanding of stand growth. (iii) Architecture conceptions integrated in FSPM may be adapted to EFM simulations for a data-driven visualization. (iv) EFM can guarantee ecological/sylvicultural function for 3D stand visualization. To take into consideration biomass processes, additional observations are needed. As models are independent in combinations, the same methods can be extended to linkage with other stand models
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Perez, Raphaël. „Analyzing and modelling the genetic variability of aerial architecture and light interception of oil palm (Elaeis guineensis Jacq)“. Thesis, Montpellier, SupAgro, 2017. http://www.theses.fr/2017NSAM0001/document.
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Cette étude propose d’analyser l’influence de l’architecture du palmier à huile sur sa capacité à intercepter la lumière, en se basant sur des reconstructions 3D de palmiers et en établissant un bilan radiatif sur ses structures végétales reconstruites in silico. Le premier objectif de l’étude était de caractériser et modéliser la variabilité génétique de l’architecture du palmier à huile et de son interception lumineuse. Dans un deuxième objectif l’amélioration potentielle de l’interception de la lumière et de l’assimilation carbonée a été évaluée en modifiant les traits morphologiques et géométriques des feuilles et des idéotypes architecturaux de palmiers à huile ont été proposés.Des relations allométriques ont été utilisées pour modéliser les traits architecturaux en fonction de gradients ontogénétique et de topologie des feuilles dans la couronne. La méthode permet de reconstruire des palmiers à huile virtuels à différents âges au cours du développement. De plus, l’approche allométrique a été couplée à des modèles à effets mixtes pour intégrer au travers de paramètres la variabilité entre et au sein des cinq progénies. Le modèle permet ainsi de simuler les spécificités architecturales des cinq progenies en incluant les variabilités entre individus observés. Le modèle architectural, paramétré pour les différentes progénies, a ensuite été implémenté dans AMAPstudio pour générer des maquettes 3D de palmiers et ainsi estimer leur interception lumineuse, de l’individu à la parcelle entière.Les résultats de ces analyses ont révélé des différences significatives entre et au sein des progenies, dans la géométrie des feuilles (longueur du pétiole, densité de folioles sur le rachis, et courbure du rachis) et dans la morphologie des folioles (gradients de longueurs et largeurs le long du rachis). La comparaison virtuelle des différentes progénies ont aussi montré des efficacités distinctes de l’interception lumineuse.Des analyses de sensibilité ont ensuite été réalisées pour identifier les traits architecturaux influençant l’interception lumineuse et l’assimilation potentielle à différents âges de la plante. Les paramètres les plus sensibles au cours du développement furent ceux reliés à la surface totale foliaire (longueur des rachis, nombre de folioles, morphologie des folioles), mais les attributs géométriques plus fins de la feuille ont montré un effet croissant avec la fermeture de la canopée. Sur un couvert adulte, l’optimum en assimilation carbonée est atteint pour des indices de surfaces foliaires (LAI) entre 3,2 et 5,5 m2.m−2, avec des feuilles érigées, de courts pétioles et rachis et un nombre important de folioles sur le rachis. Quatre idéotypes architecturaux pour l’assimilation carbonée ont été proposés et présentent des combinaisons spécifiques de traits géométriques, limitant l’ombrage mutuel des plantes et optimisant la distribution de la lumière dans la couronne.En conclusion, le modèle 3D de palmiers à huile, dans sa conception et son application, a permis de détecter les traits architecturaux génétiquement déterminés et influençant l’interception lumineuse. Ainsi, le nombre limité de traits dégagés par l’analyse de sensibilité ainsi que les combinaisons de traits révélées au travers des idéotypes pourraient être pris en compte dans de futurs programmes de sélection. En perspective, des travaux dédiés à intégrer dans ce modèle d’autres processus physiologiques, tels que la régulation de la conductance stomatique et le partitionnement du carbone dans la plante, sont à envisager. Ce nouvel FSPM pourrait alors être utilisé pour tester différents scénarii, comme par exemple dans un contexte de changement climatique avec de faibles radiations et des périodes de sécheresse fréquentes. De même, ce modèle pourrait être utilisé pour étudier différentes configurations de plantation et des systèmes de cultures intercalaires, et ainsi proposer de nouveaux idéotypes multicritèresIn this study we proposed to investigate the influence of oil palm architecture on the capacity of the plant to intercept light, by using 3D reconstructions and model-assisted evaluation of radiation-use efficiency. The first objective of this study was to analyse and model oil palm architecture and light interception taking into account genetic variability. A second objective was to explore the potential improvements in light capture and carbon assimilation by manipulating oil palm leaf traits and propose architectural ideotypes.Allometric relationships were applied to model these traits according to ontogenetic gradients and leaf position within the crown. The methodology allowed reconstructing virtual oil palms at different stages over plant development. Additionally, the allometric-based approach was coupled to mixed-effect models in order to integrate inter and intra progeny variability through progeny-specific parameters. The model thus allowed simulating the specificity of plant architecture for a given progeny while including observed inter-individual variability. The architectural model, parameterized for the different progenies, was then implemented in AMAPstudio to generate 3D mock-ups and estimate light interception efficiency, from individual to stand scales.Significant differences in leaf geometry (petiole length, density of leaflets and rachis curvature) and leaflets morphology (gradients of leaflets length and width) were detected between and within progenies, and were accurately simulated by the modelling approach. Besides, light interception estimated from the validated 3D mock-ups showed significant variations among the five progenies.Sensitivity analyses were then performed on a subset of architectural parameters to identify the architectural traits impacting on light interception efficiency and potential carbon assimilation over plant development. The most sensitive parameters over plant development were those related to leaf area (rachis length, number of leaflets, leaflets morphology), but fine attribute related to leaf geometry showed increasing influence when canopy got closed. In adult stand, optimized carbon assimilation was estimated on plants presenting a leaf area index (LAI) between 3.2 and 5.5 m2.m−2, with erected leaves, short rachis and petiole and high number of leaflet on rachis. Four architectural ideotypes for carbon assimilation were proposed based on specific combinations of organs geometry, limiting mutual shading and optimizing light distribution within plant crown.In conclusion, this study highlighted how a functional-structural plant model (FSPM) can be used to virtually explore plant biology. In our case of study, the 3D model of oil palm, in its conception and its application, permitted to detect the architectural traits genetically determined and influencing light interception. The limited number of traits revealed in the sensitivity analysis and the combination of traits proposed through ideotypes could guide further breeding programs. Forthcoming work will be dedicated to integrate in the modeling approach other physiological processes such as stomatal conductance and carbon partitioning. The improved FSPM could then be used to test different scenarios, for instance in climate change context with low radiations or frequent drought events. Similarly, the model could be used to investigate different planting patterns and intercropping systems, and proposed new multi-criteria ideotypes of oil palm
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Vidal, Tiphaine. „Intérêt de la diversité architecturale des plantes cultivées pour limiter la progression épidémique de maladies foliaires à dispersion pluviale : cas de la septoriose au sein d'associations variétales de blé“. Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017SACLA012/document.
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La culture d’associations de variétés sensibles et résistantes au sein d’une même parcelle permet de réduire la propagation des maladies fongiques foliaires aériennes. L’architecture des plantes a un impact sur la dispersion de spores et le microclimat, mais est rarement prise en compte dans la conception des associations. L’objectif de cette thèse était de comprendre le rôle joué par l’architecture dans des associations de variétés différant par leur niveau de résistance à une maladie dispersée par éclaboussement, la septoriose du blé, causée par Zymoseptoria tritici. Une expérimentation en conditions contrôlées a permis de quantifier des relations entre interception de spores et architecture des couverts. Des différences de densité entre couverts purs et associés ont donné lieu à une réduction du niveau de maladie sur les plantes sensibles cultivées en association par rapport à celles cultivées pures. Lors d’une expérimentation au champ, les associations de variétés de hauteurs de tiges contrastées étaient moins malades que celles ayant des hauteurs similaires. Ces résultats ont été mis en relation avec des effets de l’architecture sur la dispersion de spores et la durée d’humectation au sein des couverts. Une approche de modélisation spatialement explicite a permis d’identifier des mécanismes de dispersion par éclaboussement liés à l’architecture des couverts associés. Dans des associations de variétés de hauteurs différentes, la quantité d’inoculum éclaboussée dépendait de la surface foliaire présente au dessus des feuilles malades (effet parapluie). La quantité d’inoculum interceptée par un étage foliaire était liée à la différence de hauteur entre la source d’inoculum et l’étage foliaire (effet hauteur). Les différences de hauteur de plantes entre variétés d’une association ont modulé l’interception de spores par des feuilles résistantes (effet barrière). Nos résultats suggèrent qu’une prise en compte de l’architecture des variétés dans la conception des associations variétales permettrait de mieux maîtriser les maladies par éclaboussementGrowing mixtures of susceptible and resistant cultivars in the same field makes it possible to reduce the propagation of airborne fungal plant diseases. Plant architecture has an impact on spore dispersal or microclimate, but is rarely taken into account in mixture design. The objective of this work was to understand the role of canopy architecture in mixtures of cultivar of different levels of resistance to a disease dispersed by rain-splash, septoria tritici blotch, caused by Zymoseptoria tritici. A controlled conditions experiment made it possible to quantify relationships between spore interception and canopy architecture. Differences of canopy density between pure stands and mixtures led to a reduction in disease on susceptible plants grown in mixture, compared to the susceptible pure stand. During a field experiment, mixtures of cultivars with contrasted stem height were less diseased than those with similar stem height. These results were related to the effect of canopy architecture on spore dispersal and leaf wetness duration. A spatially explicit modeling approach made it possible to identify splash dispersal mechanisms related to the architecture of mixed canopies. In mixtures of cultivar with diverse plant height, the amount of splashed inoculum depended on leaf area located above diseased leaves (umbrella effect). The amount of inoculum intercepted by a leaf layer was related to its difference of height between the inoculum sources (height effect). Differences of plant height between cultivars composinga mixture modulated the interception of spores by resistant leaves, providing an increased protection of susceptible leaves (barrier effect). Our results suggest that considering cultivar architecture in the design of cultivar mixtures could make it possible to improve the management of splash-dispersed diseases
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Madre, Frédéric. „Biodiversité et bâtiments végétalisés : une approche multi-taxons en paysage urbain“. Paris, Muséum national d'histoire naturelle, 2014. http://www.theses.fr/2014MNHN0004.
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L’urbanisation détruit, fragmente les écosystèmes et participe aux changements globaux et à l’érosion de la biodiversité. Cette matrice urbaine hostile est principalement constituée de voiries et de bâti. Depuis peu, les bâtiments se couvrent de systèmes de végétalisation (introduction de végétaux sur des supports adaptés). Ces systèmes apportent des bénéfices pour l’homme et permettent de réduire l’hostilité de la matrice en rendant la ville plus perméable aux espèces sauvages. Il existe différents types de végétalisation qui ne sont pas équivalents du point de vue de la biodiversité. Dans cette thèse, nous avons analysé les communautés utilisant ces différents habitats potentiels : (1) les plantes sauvages des toits, (2) les arthropodes et les oiseaux des toits, (3) les arthropodes des façades et (4) les arthropodes des bâtiments végétalisés au sein du paysage urbain. Nous avons mis en évidence l’importance de la complexité structurelle de la végétation sur les communautés étudiéesUrbanization destroys and fragments natural ecosystems, contributing to global change and biodiversity loss. This hostile urban matrix mainly consists of roads and buildings. Recently, the buildings are covered with greening systems (introduction of plants on suitable media). These systems provide benefits to humans and reduce the hostility of the matrix making the city more permeable to wildlife. There are various types of greening systems that do not act equal for biodiversity. In this thesis, we analyzed the communities using these potential habitats: (1) wild plants on green roofs, (2) arthropods and birds on green roofs (3) arthropods on vegetated facades and (4) arthropods on vegetated buildings within the urban landscape. We highlighted the importance of the structural complexity of vegetation on the studied communities
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Alonso, Marie. „Balance entre reproduction sexuée et asexuée chez le fraisier : vers la construction d’un réseau de gènes contrôlant le devenir du méristème axillaire“. Thesis, Bordeaux, 2022. http://www.theses.fr/2022BORD0158.
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Le fraisier est capable de se reproduire de manière sexuée, via la floraison, et de manière asexuée, via la production de stolons. Ces deux modes de reproduction sont en compétition au niveau du méristème axillaire (MAx), qui peut devenir soit une branche latérale pouvant se terminer par une inflorescence, soit un stolon ou soit rester dormant. Ainsi, jouer sur le devenir du MAx modifie l’architecture de la plante et favorise le rendement soit en fruits soit en plants filles. L’objectif de la thèse est d’identifier et de caractériser des acteurs influençant le devenir d’un MAx en branche latérale ou en stolon en utilisant comme modèle le fraisier diploïde. Il se décline en trois points :(1) L’observation morphologique et histologique des évènements précoces du développement du MAx a permis de définir pour la première fois chez le fraisier une échelle de développement du MAx en stolon ou en branche latérale. Cette étude met en évidence un stade indifférencié, morphologiquement identique entre les deux devenirs possibles.(2) L’étude du transcriptome de bourgeons axillaires indifférenciés a permis d’identifier 283 gènes différentiellement exprimés (DEG) entre ceux qui vont devenir un stolon et ceux qui vont devenir une branche latérale. Parmi les DEG, certains gènes comme FveTCP9, homologue de AtBRC1, ainsi que des gènes impliqués dans la voie des phytohormones et de la floraison ont été identifiés et sélectionnés pour d’autres analyses afin d’approfondir leur rôle dans le devenir du MAx. Afin d’initier un réseau de gènes, une seconde analyse transcriptomique a pris en compte le développement spatio-temporel du bourgeon axillaire en branche latérale ou en stolon. Les effets de la position du bourgeon axillaire au niveau du nœud de l’axe primaire et du stade de développement de la plantule sur le transcriptome ont été mis en évidence.(3) Des analyses d’expression par qPCR sur des fonds génétiques différents et/ou hybridation in situ ont permis de confirmer l’implication des DEG sélectionnés dans le contrôle du devenir du MAx. Parmi ces gènes, les mutations obtenues par CRISPR-Cas9 sur FveTVP9 ont permis de valider son rôle dans le déterminisme du MAx grâce la production de branches latérales aux dépens des stolons.Cette thèse a permis d’initier un réseau de régulation contrôlant le devenir du MAx et également, de mettre en évidence des gènes clés qui pourront être étudiés chez le fraisier cultivé octoploïde à des fins agronomiquesStrawberry is able to reproduce both sexually, via flowering, and asexually, via the production of stolons. The AxM governs these two modes of reproduction since AxM can become a lateral branch terminated by an inflorescence, or a stolon, or remain dormant. Thus, the AxM fate shapes the plant architecture and promotes the fruit yield or daughter plant production. The objective of this thesis is to identify and characterise molecular actors that affect the AxM fate by using the diploid strawberry model. The manuscript is divided into three points:(1) Morphological and histological observation of the early events of the AxM development has allowed to define for the first time in strawberry a scale of the AxM development into a stolon or a lateral branch. This study highlights an undifferentiated stage that is morphologically identical for both types of AxM.(2) A transcriptome study of undifferentiated axillary buds identified 283 differentially expressed genes (DEGs) between those becoming a stolon and becoming a lateral branch. Among the DEGs, we identified FveTCP9, homologous to AtBRC1, and genes involved in the phytohormone and flowering pathways. These genes were chosen for further analysis to investigate their role in the AxM fate.In order to initiate a gene network, a second transcriptomic analysis included the spatio-temporal development of the axillary bud into a lateral branch or a stolon. Results highlighted the effects of the axillary bud position at the node of the primary crown and the developmental stage of the seedling on the transcriptome.(3) The study of the chosen DEGs by using different approaches, qPCR in different genetic backgrounds and/or in situ hybridization, confirmed their role in controlling the AxM fate. Among these genes, the CRISPR-Cas9 mutation of FveTCP9 validates its role in the AXM fate and shows that lateral branches were produced at the expense of stolons.This thesis initiated a regulatory network controlling the fate of MAx and also identified key genes that could be studied in octoploid strawberry for future agronomic applications
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Huang, Zhaoheng. „Landscape plants in architectural design“. Virtual Press, 1992. http://liblink.bsu.edu/uhtbin/catkey/845986.
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This creative project has explored the design methods to integrate landscape planting materials and architectural elements. A demonstrative architectural design is proposed to apply these research methods. This report comprises two major sections: one is the description of landscape materials and their characteristics; the other is an architectural design to demonstrate the usage of these landscape materials. The first section of this report has emphasized on an inventory of landscape materials with the descriptions of their individual functions and characteristics in architectural design as well as the samples of those landscape elements in spatial organization. About 40 most popular plant materials were collected and their growing patterns and spatial geometries were integrated in various building typology. The case study has demonstrated the practical application of those landscape materials. The cultural and aesthetic values of plant materials were evaluated according to the cultural and historical background of selected prominent landscape designs. In the second section, a creative architectural design was developed based on a proposed Tree Museum located in Muncie, Indiana. The objective of this design was to apply the design principals developed in previous research, and to demonstrate how the landscape materials could be properly integrated with architectural design. As a trial approach, the tree museum has presented a unique perspective of architectural design in which the organizations of both building structures and plant elements are highly implemented.Department of Architecture
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Alvarez, Flores Ricardo Andrés. „Réponses morphologiques et architecturales du système racinaire au déficit hydrique chez des Chenopodium cultivés et sauvages d'Amérique andine“. Thesis, Montpellier 2, 2012. http://www.theses.fr/2012MON20138/document.
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Le genre Chenopodium comprend environ 150 espèces réparties sur l'ensemble du globe et établies dans une large gamme de milieux. En Amérique du Sud, différentes espèces, cultivées comme C. quinoa Willd. et C. pallidicaule Aellen, ou sauvages comme C. hircinum Schrader, sont distribuées sur des gradients pédoclimatiques allant du niveau de la mer au Chili, jusqu'à plus de 4000 m d'altitude sur l'altiplano boliviano-péruvien, sur des sols plus ou moins profonds et riches en nutriments, et sous des climats allant du tropical humide jusqu'au froid aride. Ces espèces sont phylogénétiquement apparentées, et on admet généralement que C. quinoa a été domestiqué à partir de C. hircinum et qu'une partie de son génome proviendrait de C. pallidicaule. Leur large distribution dans des écosystèmes naturels ou agricoles et leur plus ou moins grande tolérance aux contraintes du milieu, font de ce groupe d'espèces un modèle intéressant pour examiner la diversité des réponses des plantes, notamment face à la faible disponibilité en eau dans le sol. La totalité de l'eau nécessaire à la vie de ces plantes passant par le système racinaire, nous nous sommes intéressés aux variations intra- et interspécifiques de l'architecture et de la croissance des racines et à leurs réponses au déficit hydrique, en faisant l'hypothèse que les plantes provenant d'un milieu aride ou d'un système de culture à faible usage d'intrants, ont développé des traits racinaires qui leurs permettent d'accroître l'acquisition des ressources du sol. Pour tester cette hypothèse nous avons comparé la croissance et le développement racinaire de plantes de deux écotypes de C. quinoa de régions plus ou moins arides, et de populations de C. pallidicaule et de C. hircinum, placées dans des conditions de culture contrôlées non limitantes ou déficitaires en eau, en pots et en rhizotrons. Les principaux résultats de ce travail de thèse montrent que, malgré de grandes différences dans la production de biomasse et la morphologie aérienne, les populations étudiées présentent toutes la même typologie racinaire. Elles diffèrent entre elles par plusieurs traits d'architecture et de morphologie racinaire qui déterminent la capacité d'exploration et d'exploitation des ressources du sol. Certains de ces traits, comme la vitesse d'élongation de la racine principale, présentent une grande plasticité de réponse au déficit hydrique. D'autres traits, comme la longueur spécifique des racines, sont moins plastiques mais présentent des différences interspécifiques importantes. Ces variations de l'architecture des plantes forment des syndromes adaptatifs favorisant la survie des plantes dans les milieux les plus contraignants. Mots clés : Chenopodium quinoa, Chenopodium hircinum, Chenopodium pallidicaule, système racinaire, architecture racinaire, topologie racinaire, ontogénie, rhizotron, élongation racinaire, analyses de croissance, espèces cultivées, espèces sauvages, croissance racinaire, morphologie racinaireThe genus Chenopodium comprises about 150 species distributed all around the world and over a wide range of environments. In South America, differents species, either cultivated as C. quinoa Willd. and C. pallidicaule Aellen, or wild as C. hircinum Schrader, are distributed over pedoclimatic gradients from the sea level in Chile, up to an altitude of 4000 m in the altiplano of Bolivia and Peru, on soils more or less thick and rich in nutrients, and under climates from tropical humid to arid and cold. These species are phylogenetically related, and it is generally admitted that C. quinoa was domesticated from C. hircinum and that part of its genome comes from C. pallidicaule. Their wide distribution in natural and crop ecosystems and their more or less strong tolerance to environmental constraints, make this group of species an interesting model for examining the diversity of responses of the plants, in particular facing a low disponibility of resources in the soil. As all the water necessary for the life of the pass through the root system, we focused our interest in the intra- and interspecific variations in the root growth and architecture, and their responses to the water deficit, with the hypothesis that plants from arid habitats or from low-input agrosystems, developed root traits that allowed them to increase the acquisition of resources in the soil. To test this hypothesis we compared the root growth and development in plants of two ecotypes of C. quinoa from more or less arid regions, and of populations of C. pallidicaule and C. hircinum, placed under non-limiting or water deficit growth conditions, in pots and in rhizotrons. The main results of this research show that, despite large differences in biomass production and morphology of the aerial plant part, the studied populations showed the same root typology. They differed by several traits of root architecture and morphology which control the capacity of the plant to explore and exploit the soil resources. Some of these traits, such as the taproot elongation rate, showed a high plasticity in response to the water deficit. Other traits, like the specific root length, were less plastic but showed large interspecific differences. These variations in plant root architecture conforms adaptive syndromes that favor the plant survival in the most limiting environments. Key words : Chenopodium quinoa, Chenopodium hircinum, Chenopodium pallidicaule, root system, root architecture, topological index, ontogeny, rhizotron, root elongation, plant growth analysis, cultivated species, wild species, root growth, root morphology
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Baillet, Vincent. „Les décors végétalisés dans l'architecture grecque : le kymation lesbique : analyse, restitution volumétrique et interprétation par l'imagerie numérique“. Thesis, Bordeaux 3, 2018. http://www.theses.fr/2018BOR30023.
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Cette thèse met en avant une démarche originale, celle de faire cohabiter l'utilisation d'une technologie moderne, au sein d'une étude archéologique conventionnelle centrée sur l'architecture grecque. L'utilisation de la modélisation 3D dans ce projet doctoral nous amène indubitablement à explorer de nouvelles problématiques en archéologie grecque. Pour ce faire, une réflexion sera menée sur les apports de cette technologie aux sciences archéologiques. En effet, la restitution d'un édifice antique en 3D implique des questionnements sur la réalité virtuelle créée. La modélisation 3D se fonde sur du matériel archéologique partiel altéré par le temps. C'est pourquoi il est nécessaire de prendre du recul face à une image 3D qui peut idéaliser une réalité archéologique. Notre étude s'appliquera aussi à apporter des solutions permettant de remédier à ces complications liées à la restitution virtuelle. De plus, la restitution 3D d'un édifice antique n'est pas une fin en soi. En d'autres termes, cette technologie doit par son approche intuitive apporter une nouvelle façon d'appréhender les questions qui touchent à la construction des édifices antiques. À commencer par les méthodes de constructions ou encore la faisabilité architecturale...etc. Dans un même temps, nous mènerons un examen architectural et archéologique dans le but de proposer une étude qui soit équilibrée et qui puisse être réutilisée par la recherche archéologique. Nos objectifs sont multiples et cette étude fait le vœu d'être ambitieuse. Pour cela, cette étude s'attellera à éviter l'écueil de proposer une approche ayant un cadre trop restrictif. C'est pourquoi nous envisageons de préférence une étude qui associera plusieurs groupes d'édifices aux fonctions différentes. De ce fait, en tenant compte d'un maximum de situations et de réalités archéologiques, notre examen gagnera en représentativité, tout comme cela lui assurera une probabilité plus grande d'être réutilisé dans la recherche pour d'autres applications liées à la restitution 3D. Cette thèse est aussi une occasion d'évoquer les questions liées à la valorisation du patrimoine culturel. Ce thème sera aussi abordé, car le partage du savoir ne doit pas seulement être destiné aux initiés, mais aussi auprès du grand public. Il s'agit là d'une mission essentielle que l'archéologie se doit de mener à bienThis thesis puts forward a novel approach who will make cohabit together the use of a modern technology in a conventional archaeological study focused on Greek architecture. The use of 3D modeling in this doctoral project leads undoubtedly to explore new issues in the Greek archeology. To do this, we will consider to the benefits of this technology to archaeological sciences. Indeed, the restitution of an ancient building in 3D, involves questions on the virtual reality that created. 3D modeling is based on the archaeological material altered by the time. That is why, it is necessary to take a step back on a 3D picture that can idealize an archaeological reality. Our study will also apply to provide solutions to overcome these complications of the virtual restitution. Moreover, the 3D rendition of an ancient building is not an end in itself. In other words, this technology must provide a intuitive approach and a new way to understand the issues that affect at the construction of ancient buildings. Starting with the construction methods or architectural feasibility ... etc.. At the same time, we will conduct an architectural and archaeological examination in order to propose a study that is balanced and that can be reused by archaeological research. Our goals are many and this study wants to be ambitious. For this, this study will strive to avoid the pitfall of proposing an approach that is too restrictive. That is why we plan to combine preferably a study several groups of buildings with different functions. Therefore, taking into account a maximum of archaeological situations our study will be more representative, as this will ensure it a greater likelihood of being reused in the archeological studies. This thesis is also an opportunity to discuss issues related to the promotion of cultural heritage. This topic will also be addressed because the sharing of knowledge should not be accessible only to insiders, but it must also be affordable for the general public. This is an essential task that archeology must carry
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Maugarny-Calès, Aude. „Towards the elucidation of the CUP-SHAPED COTYLEDON-centered network duringArabidopsis thaliana leaf development“. Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017SACLS385.
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Les plantes croissent de manière continue tout au long de leur vie. Elles sont notamment capablesde produire de nouveaux axes de croissance, ce qui nécessite la mise place d’une zone frontière, induitepar l’expression des facteurs de transcription CUP-SHAPED COTYLEDON 1-3 (CUC). Au cours de mathèse, j’ai utilisé les dents formées à la marge des feuilles chez Arabidopsis thaliana comme un modèlepour mieux comprendre le rôle du réseau régulateur centré sur les gènes CUC au cours de lamorphogenèse.La première partie de mon travail a consisté en l’étude des processus en aval de CUC2, le principalrégulateur de la formation des dents. Grâce à l’utilisation d’un système d’expression inductible pour CUC2combiné à des analyses morphométriques et à la quantification de gènes rapporteurs, j’ai montré queCUC2 agit comme un déclencheur primaire et quantitatif de la formation des dents. Plusieurs relaisagissent en aval de CUC2, à des moments et dans des domaines différents, et ensemble permettent à ladent de continuer de croitre.Dans une seconde partie de mon travail, j’ai identifié et caractérisé des régulateurs en amont desgènes CUC. En suivant une approche candidat, j’ai montré que le microARN miR164 et le complexepolycombe PRC2 interagissent et contrôlent finement l’expression de CUC2. De plus, j’ai réalisé un criblesimple hybride en levure suivi d’expériences de validation in planta pour identifier de nouveauxrégulateurs de l’expression des gènes CUC/MIR164. Enfin, j’ai initié une validation fonctionnelle pourcertains de ces nouveaux candidats et montré qu’il s’agit de régulateurs généraux de l’architecture de lapartie aérienne. En décryptant les mécanismes en amont et en aval des gènes CUC, ce travail a permis demettre en évidence de nouveaux aspects de la mise en place des zones frontières et de la manière dont elles régulent l’architecture des plantesThroughout their lives, plants are able to produce new axes by differential growth. The formationof such new growth axes depends on the establishment of a boundary domain, which requires the CUPSHAPEDCOTYLEDON 1-3 (CUC) transcription factors. In this work, I used the small outgrowthsformed at the margin of Arabidopsis thaliana leaves as a model to decipher the CUC-centered networkregulating morphogenesis.In the first part of my work, I focused on the events downstream of CUC2, the master regulator ofleaf margin morphogenesis. Using conditional CUC2 expression combined with morphometric analysesand quantification of reporter genes, I showed that CUC2 functions as a primary and quantitative triggerfor morphogenesis. This trigger then acts through multiple relays, which actions spatially and temporallydiffer, and together allow sustained differential growth.In the second part of this work, I identified and characterized upstream regulators of the CUCgenes. In a candidate-based approach, I showed that miR164 and the polycomb complex PRC2 interact totightly control CUC2 expression. Next, I uncovered new potential transcriptional regulators of theCUC/MIR164 genes through a yeast one-hybrid screen followed by an in planta assay. Finally, I initiateda functional study for some of these candidates, which showed that they are general regulators of shootarchitecture. By revealing upstream and downstream components of the CUC-centered network, this workprovides new insights into how boundaries are regulated and how they shape plants
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Serouart, Mario. „Intraspecific competition in maize : Observation through in situ phenotyping, in silico modelling, light regime and application to sowing structure optimization“. Electronic Thesis or Diss., Avignon, 2024. http://www.theses.fr/2024AVIG0427.
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L'agroécologie intègre les principes écologiques dans l'agriculture pour améliorer la résilience des cultures en limitant les intrants et en maximisant l'efficacité des ressources ou des mécanismes naturels. Ce dernier point est au cœur de cette thèse. Une option pour améliorer les performances des systèmes agricoles est d'optimiser l'architecture des plantes en augmentant l'efficacité de l'interception du rayonnement. Cela pourrait se faire grâce à un mécanisme naturel appelé plasticité phénotypique. Dans un environnement compétitif, avec une densité élevée de plantes, le maïs optimise l'arrangement de ses organes photosynthétiques (feuilles) en fonction des voisins, à travers des processus biophysiques. Ainsi, une réduction de l'ombrage pourrait limiter la perte de la surface illuminée au niveau du couvert végétal. Suivant cette hypothèse, cette étude vise à comprendre l'influence du couvert végétal sur sa capacité à intercepter la lumière. Cela implique deux niveaux d'étude : l'architecture du maïs au niveau de la plante individuelle et celle de la population dans son ensemble au travers des schémas de semis, définis par la densité et l'espacement des rangs. Nos analyses reposent à la fois sur des essais terrain, pour se rapprocher autant que possible des conditions réelles (in situ), et sur des reconstructions 3D du couvert, établissant un bilan radiatif sur ces scènes virtuelles (in silico). Concernant les données in situ, elles ont été collectées au cours des trois années de thèse. Un panel unique de cinq hybrides a été étudié sous diverses configurations de semis, créant des environnements plus ou moins compétitifs en fonction de la densité des plantes et de l'espacement entre elles. Un ensemble de caractéristiques aériennes a été précisément décrit pour chaque traitement et essai. Soit par des acquisitions manuelles ou des estimations indirectes à l'aide du phénotypage à haut débit. Un accent particulier a été mis sur les différences génétiques et environnementales dans les orientations des feuilles dû non seulement à son importance dans l'interception de la lumière, mais aussi à un manque de connaissances identifié dans l'état de l'art. À cette fin, nous avons étudié les interactions gxE et la plasticité induite en modifiant l'espacement des rangs. Grâce à ce focus et en utilisant des données collectées d'autres paramètres aériens, des relations allométriques ont pu être créées pour modéliser les couverts virtuels. Ces relations sont considérées comme réalistes car elles dérivent explicitement de ce qui a été observé sur le terrain (i.e. jumeaux numériques). Cela s'est conclut par l'estimation de l'influence des traits sur le régime lumineux afin d'extraire des idéotypes, i.e. les meilleures configurations théoriques optimisant le rendement. Les résultats de ces analyses ont révélé des différences significatives entre les hybrides et les schémas de semis. En particulier dans le positionnement des feuilles, montrant une forte prédominance des feuilles orientées perpendiculairement à la direction du rang avec l'augmentation de la compétition intra-rang. Cependant, nous avons constaté que ce comportement avait finalement peu d'influence sur l'interception de la lumière grâce à une analyse de sensibilité (importance max. 25%). Cependant, il s'est avéré que l'inclinaison verticale des feuilles est la principale variable architecturale qui régule l'intensité lumineuse et sa distribution. À cet égard, les plantes avec des feuilles plus érectophiles entraîneront une photosynthèse du couvert accrue. Enfin, la configuration du schéma de semis a joué un rôle crucial. Selon ce travail, la réduction de l'espacement des rangs a systématiquement eu un impact positif sur le rendement, quelle que soit la densité considérée. Les amplitudes des gains de rendement liés au rétrécissement des rangs sont d'environ +1.0 à 2.0 t/ha lors du semis à densité >10 plts/m² et en considérant des distances entre rangs relativement courtes (<0.6m)Agroecology integrates ecological principles into agriculture to enhance crop resilience by limiting inputs and maximizing efficiency of natural resources or mechanisms. This latter point is the focus of this thesis. Indeed, one option to enhance the performance of agricultural systems is to optimize plant architecture increasing radiation interception efficiency. This improvement could be achieved through a natural mechanism called phenotypic plasticity. In a competitive environment, with high plant density, maize plants optimize their position by adjusting the arrangement of their photosynthetic organs (leaves) based on neighboring plants, through biophysical processes. Thus, a shade reduction dynamic could limit the illuminated surface area lost at the canopy level. Following this hypothesis, this study aims to understand the influence of plant canopy on its ability to intercept light. This involves two levels of study: maize architecture at the individual plant level and the overall population architecture through sowing patterns, defined by density and row spacing. Our analyses rely on both true field trials, to be as close to real conditions (in situ) as possible, and 3D reconstructions of canopy, establishing a radiative balance on these virtual scenes (in silico). Concerning in situ data, they were collected over the three years of thesis. An unique panel of five hybrid was studied under various sowing patterns configurations, creating more or less competitive environments depending on plant density and spacing between them. A set of aerial characteristics was precisely described for each treatment and trial. This was done through manual acquisitions or indirect estimations using high-throughput phenotyping. Special emphasis was placed on genetic and environmental differences in leaf orientations. This focus, on this specific trait, is due not only to its importance in light interception but also to a lack of knowledge identified in the state of the art. For this purpose, we developed an image analysis algorithm to describe the interactions gxE of induced plasticity by modifying row spacing. Subsequently, thanks to this focus and using data from other aerial parameters collected, allometric relationships were used to model (in silico) virtual canopies. These relationships are considered realistic as they explicitly derive from what was observed in the field. In these cases, they are referred as digital twins. This reconstruction method allowed simulating several architectural specificities both at the individual and population levels. Thus, estimating their influence on the light regime to extract ideotypes, i.e., the best theoretical configurations for optimizing yield. Finally, these conclusions were compared to the actual yield measurements from the three years of experiments to study the reliability of the integrative approach on the yield maximization issue. The results of these analyses revealed significant differences both within hybrids and sowing patterns. Particularly in leaf positioning, showing a strong predominance of leaves oriented perpendicularly to the row direction with increasing intra-row competition. However, we found that this behavior ultimately had little influence on light interception thanks to sensitivity analysis (max. 25% importance). However, it turned out that vertical leaf inclination is the main architectural variable that regulates light intensity and its distribution. In this regard, plants with more erectophilic leaves will result in increased canopy photosynthesis. Finally, the configuration of the sowing pattern played a crucial role. According to this thesis work, reducing row spacing systematically had a positive impact on yield, regardless of the density considered. The magnitudes of yield gains involved in narrowing rows are approximately +1.0 to 2.0 t/ha when sowing at high density (>10 plts/m²) and considering relatively short row distances (<0.6m)
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Madani, Ikram. „Plasticité du système racinaire du blé en condition de carence en N, P ou K révélée par développement d'une méthodologie de phénotypage intégrant les poils absorbants“. Electronic Thesis or Diss., Université de Montpellier (2022-....), 2022. http://www.theses.fr/2022UMONG059.
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Une faible disponibilité des macroéléments dans la plupart des sols cultivés limite fortement les rendements des cultures en absence de fertilisation. Une meilleure compréhension de l’adaptation des systèmes racinaires à des sols pauvres en ions nutritifs, et l’exploitation de la diversité génétique existante dans ce domaine, entre espèces et/ou variétés, sont susceptibles de contribuer au développement de nouveaux cultivars et de nouvelles pratiques agronomiques permettant de limiter les intrants de fertilisation chimique coûteux et polluants pour l’environnement. L'architecture du système racinaire et la production des poils absorbants à l'interface racine-sol, sont des déterminants majeurs de la capacité du système racinaire à explorer le sol et prélever les ions nutritifs. A ce jour, aucune méthodologie ne permettait de phénotyper les poils absorbants dans un système racinaire considéré dans sa totalité. Dans le cadre de cette thèse, j’ai développé une méthodologie de phénotypage global, intégratif, des systèmes racinaires, incluant les poils absorbants. Un dispositif original de type rhizobox a été développé, permettant d'acquérir des images à haute résolution, pour lesquelles j'ai mis au point une procédure d'analyse informatisée associant le logiciel libre Ilastik pour la segmentation des images, et les logiciels WinRHIZOTM et ImageJ pour l'analyse de traits globaux caractérisant le développement racinaire. Après validation de la méthodologie, les systèmes racinaires de deux génotypes de blé, un cultivar d’amidonnier (T.t. dicoccum, cv Escandia), ancêtre du blé dur, et une variété de pays de blé dur (T.t. durum, cv Oued Zenati) ont été comparés entre eux et par rapport à leur réponse à une faible disponibilité en phosphate (P), azote (N) ou potassium (K). Chez des plantules âgées de 15 jours (racines de ca. 30 cm de long), les carences en N, P ou K ont affecté différentiellement la croissance des plantes (allocation de la biomasse entre racines et feuilles, et développement préférentiel du système racinaire). Les trois carences se sont révélées entraîner une augmentation de la surface totale du système racinaire, qui s'est elle-même révélée comme résultant principalement d'une augmentation de la surface totale des poils absorbants sur le système racinaire entier (traduisant une augmentation de la densité et/ou longueur des poils sur tout le système). Le taux d'augmentation de la surface totale des poils absorbants était variable entre les deux variétés et selon l’élément limitant, plus fort en condition de carence en N chez l’amidonnier, et de carence en P chez la variété de pays. Toutes les réponses racinaires analysées, incluant ou non les poils absorbants, ont révélé une plus grande plasticité développementale en réponse aux carences nutritives chez la variété ancestrale. Une perspective ouverte par ce travail serait de comparer cette plasticité chez différentes variétés de blé récapitulant la domestication et l'amélioration de cette espèce. En perspective également, je montre que la méthodologie que j'ai développée peut permettre de phénotyper les réponses racinaires à des conditions biotiques (présence de bactéries de type Plant Growth Promoting Rhizobacteria)Low macroelement availability in most cultivated soils severely limits crop yields in the absence of fertilization. A better understanding of the adaptation of root systems to nutrient-poor soils, and the exploitation of existing genetic diversity in this field, between species and/or varieties, are likely to contribute to the development of new cultivars and new agronomic practices allowing to limit costly and environmentally polluting chemical fertilization inputs. The architecture of the root system and the production of root hairs at the root-soil interface are major determinants of the capacity of the root system to explore the soil and take up nutrient ions. To date, no methodology has been available to phenotype root hairs in a root system considered entirely. In this thesis, I developed a methodology for global, integrative phenotyping of root systems, including root hairs. An original rhizobox-type device was developed, allowing to acquire high resolution images, for which I developed a computerized analysis procedure associating the free software Ilastik for image segmentation, and the softwares WinRHIZOTM and ImageJ for the analysis of global traits characterizing the root development. After validation of the methodology, the root systems of two wheat genotypes, a cultivated emmer wheat cultivar (T.t. dicoccum, cv Escandia), ancestor of durum wheat, and a landrace of durum wheat (T.t. durum, cv Oued Zenati) were compared with each other and with respect to their response to low phosphate (P), nitrogen (N) or potassium (K) availability. In 15-day-old seedlings (roots ca. 30 cm long), N, P or K deficiencies differentially affected plant growth (biomass allocation between roots and leaves, and preferential development of the root system). All three deficiencies were found to result in an increase in the total surface area of the root system, resulting primarily from an increase in the total surface area of root hairs over the entire root system (reflecting an increase in the density and/or length of hairs over the entire system). The rate of increase in total absorptive root hair area was variable between the two varieties and among limiting elements, stronger under N deficiency conditions in the emmer wheat, and P deficiency in the landrace. All the root responses analyzed, including or not the root hairs, revealed a greater developmental plasticity in response to nutrient deficiency in the ancestral variety. A perspective opened by this work would be to compare this plasticity in different wheat varieties recapitulating the domestication and improvement of this species. I also show that the methodology I have developed can be used to phenotype root responses to biotic conditions (presence of Plant Growth Promoting Rhizobacteria)
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Fernique, Pierre. „A statistical modeling framework for analyzing tree-indexed data : application to plant development on microscopic and macroscopic scales“. Thesis, Montpellier 2, 2014. http://www.theses.fr/2014MON20064/document.
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Nous nous intéressons à des modèles statistiques pour les données indexées par des arborescences. Dans le contexte de l'équipe Virtual Plants, équipe hôte de cette thèse, les applications d'intérêt portent sur le développement de la plante et sa modulation par des facteurs environnementaux et génétiques. Nous nous restreignons donc à des applications issues du développement de la plante, à la fois au niveau microscopique avec l'étude de la lignée cellulaire du tissu biologique servant à la croissance des plantes, et au niveau macroscopique avec le mécanisme de production de branches. Le catalogue de modèles disponibles pour les données indexées par des arborescences est beaucoup moins important que celui disponible pour les données indexées par des chemins. Cette thèse vise donc à proposer un cadre de modélisation statistique pour l'étude de patterns pour données indexées par des arborescences. À cette fin, deux classes différentes de modèles statistiques, les modèles de Markov et de détection de ruptures, sont étudiéesWe address statistical models for tree-indexed data.Tree-indexed data can be seen as a generalization of path-indexed data since directed path graphs are directed tree graphs where there is at most one child per vertex.In the context of the Virtual Plants team, host team of this thesis, applications of interest focus on plant development and its modulation by environmental and genetic factors.We thus focus on plant developmental applications, both at the microscopic level with the study of the cell lineage in the biological tissue responsible for the plant growth, and at the macroscopic level with the mechanism of production of branches. The catalog of models available for tree-indexed data is far less important than the one available for path-indexed data.This thesis therefore aims at proposing a statistical modeling framework for studying patterns in tree-indexed data.To this end, two different classes of statistical models, Markov and change-point models, are investigated
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Dang, Le Anh Tuan. „Ontogenetic variations in leaf traits of the homoblastic species Dipterocarpus alatus under two light conditions at Cat Tien national park, Vietnam“. Thesis, Montpellier 2, 2012. http://www.theses.fr/2012MON20236/document.
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Contexte et objectifs : Les tentatives pour expliquer les variations des paramètres foliaires fondées uniquement sur les facteurs environnementaux, ce qui conduira à des erreurs importantes si la plante montre des variations ontogénétiques substantielles des propriétés foliaires. Nous avons évalué les variations des 27 traits morpho-anatomiques des feuilles de Dipterocarpus alatus durant six stades de développement architectural et entre les axes à un stade de développement donné sous deux conditions lumineuses différentes.Méthodologies:Une analyse architecturale a été réalisée pour distinguer précisément et objectivement des catégories d'axes et stades de développement de Dipterocarpus alatus. Les feuilles ont été collectées sur l'unité de croissance plus récente et complète sur la partie supérieure du tronc et sur la partie plus externe de la branche du milieu couronne des arbres qui poussent sous deux différentes conditions lumineuses. Vingt-deux traits foliaires ont été mesurées et calculées sur des images de tracés feuilles et de sections transversaux à l'aide de logiciel ImageJ. Densité stomatal a été calculée sur l'impression de vernis à ongles de la surface inférieure des feuilles. Quatre traits de chlorophylle ont été déterminées. Les tests d'ANOVA et Tukey ont été utilisés pour déterminer les différences entre les stades de développement et des axes. La contribution relative lmg a été calculée avec package R relaimpo et comparées avec l'analyse bootstrap pour déterminer le stade ontogénétique, catégorie axe ou l'intensité lumineuse, ce qui est expliqué plus les variations de l'anatomie des feuilles.Résultats:La morphologie et l'anatomie des feuilles diffère fortement durant l'ontogenèse pour les quatre axes en terme d'ordre et de catégorie deux sous des conditions lumineuses. L'effet de l'axe a été présentée au stade B, C, D et F, mais ont tendance à être insignifiante au stade E. Ontogenèse de l'arbre expliqué plus de variations dans la morphologie des feuilles et de l'anatomie que l'intensité lumineuse. Catégorie d'axe expliqué plus de variations dans la morphologie des feuilles, mais pas dans l'anatomie des feuilles que l'ontogenèse de l'arbre. Conclusions:Fortes et significatives variations intra-spécifiques (pendant l'ontogenèse et entre axes) peuvent influencer les variations inter-spécifiques, et donc contestent la validité de la valeur moyenne des traits foliaires entre les espèces. Ontogenèse de l'arbre contribué plus que l'intensité de la lumière dans l'explication de la variabilité dans la morphologie et l'anatomie des feuilles à la fois sur le tronc et deuxième l'ordre l'axe recommande fortement que les études sur les réponses de la morphologie et l'anatomie des feuilles à l'environnement doivent corriger l'effet de l'ontogenèseBackground and Aims:Attempts to explain variations in leaf parameters based solely on environmental factors, this will lead to significant errors if the plant shows substantial ontogenetic variations in leaf properties. We evaluated variations in 27 morpho-anatomical leaf traits of Dipterocarpus alatus over six architectural development stages and between axes at a given development stage under two different light conditions. Methods:An architectural analysis was conducted to distinguish precisely and objectively axis categories and developmental stages of Dipterocarpus alatus. Leaves were collected on the most recent complete growth unit on the top of the trunk and the outermost part of the middle-crown branch with branchlet and twig from trees growing under two different light conditions. Twenty two leaf traits were measured and calculated using ImageJ on images of leaf tracings and cross-sections. Stomatal density was calculated on nail varnish impression of the leaf lower surface. Four chlorophyll traits were determined. One-way ANOVA and Tukey post-hoc tests were used to determine differences between development stages and axes. The lmg relative contribution was calculated with R package relaimpo and compared with bootstrap analysis to determine ontogenetic stage, axis category or light intensity, which explained more the variations in leaf anatomy.Key results:Leaf morphology and anatomy differed strongly during ontogeny for all four axes in term of order and category under both light conditions. The axis effect was displayed at stages B, C, D and F but tend to be insignificant at stage E. Tree ontogeny explained more variations in leaf morphology and anatomy than light intensity. Axis category explained more variations in leaf morphology but not in leaf anatomy than tree ontogeny. Conclusions: Strong and significant intraspecific variations (during ontogeny and between axes) may influence the interspecific variations, and thus challenge the validity of the mean value of leaf traits between species. Tree ontogeny contributed more than light intensity in explanation of the variability in leaf morphology and anatomy both on the trunk and second axis order strongly recommends that studies on the responses of leaf anatomy to the environment need to correct for the ontogeny effect
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Fournier, Christian. „Modélisation des interactions entre plantes au sein des peuplements. Application à la simulation des régulations de la morphogenèse aérienne du maïs (Zea mays L.) par la compétition pour la lumière“. Phd thesis, Institut national agronomique paris-grignon - INA P-G, 2000. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00003247.
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Les modèles de fonctionnement de culture visent à simuler de façon mécaniste l'influence de l'environnement sur la croissance et le développement des végétaux cultivés. Destinés au raisonnement des systèmes de culture intensifs, les modèles usuels considèrent le couvert comme une entité homogène. L'évolution des pratiques agricoles vers une agriculture plus respectueuse de l'environnement conduit à considérer des systèmes plus complexes (multispécifiques) et plus hétérogènes, et appelle au renouvellement de ces modèles.L'objectif de la thèse est d'élaborer une modélisation du couvert comme une population de plantes. Ceci nécessite de prendre en compte explicitement le développement de chaque individu au sein du couvert, et ses conséquences sur la croissance des plantes voisines. La thèse a pris pour objet la simulation des effets de la compétition pour la lumière sur la morphogenèse de l'appareil végétatif aérien du maïs (Zea mays L.).
Dans un premier temps, la plasticité morphologique du maïs est étudiée expérimentalement au champ, pour des situations contrastées de compétition pour la lumière. Une forte compétition conduit à une réduction globale de la taille des plantes. Elle a pour effet également d'accentuer au cours du temps la variabilité entre individus. L'analyse des dimensions individuelles des organes montre que la croissance en largeur et en diamètre suit précisément ce schéma. Par contre l'allongement des organes est d'abord stimulé par la compétition, puis subit une réduction dépendante de l'intensité de la compétition.
Ces observations ont justifié le choix du formalisme des L-systèmes ouverts pour l'implémentation du modèle. Cette approche permet une modélisation plante à plante, mais aussi d'intégrer et d'expliciter la croissance de chacun des organes. Le modèle couple des modèles microclimatiques préexistants (calcul de la température et de la distribution du rayonnement) à un modèle architectural et fonctionnel du développement végétatif, élaboré à partir de données bibliographiques. Un schéma de réduction de la croissance par le carbone disponible a été introduit et testé sur sa capacité à rendre compte des effets de la densité de peuplement. Le modèle simule la cinétique du développement à partir de données météorologiques mesurées en réseau et d'une paramétrisation génotypique réduite (5 paramètres). La structure géométrique de la plante est rendue de façon réaliste et simule convenablement l'évolution du taux de couverture du sol. Le modèle rend compte des variations de réduction de dimensions foliaires en fonction du numéro de phytomère, et permet de simuler le développement de l'hétérogénéité dans le couvert.
Ce premier axe de travail montre toutefois l'importance de disposer de formulations plus précises des cinétiques de croissances d'organes. L'allongement de la tige est particulièrement peu documenté dans la bibliographie. Nous avons mené l'étude expérimentale de la cinétique d'allongement des entre-nœuds, en considérant des situations contrastées de disponibilité en rayonnement. Les cinétiques de croissance diffèrent selon les traitements, mais montrent une même organisation. Durant une première période, l'allongement est un processus intégré à l'échelle de plusieurs entre-nœuds, stable au cours du développement. Dans une seconde période, la vitesse d'allongement devient très variable selon le rang et est fortement corrélée à la taille finale. La transition entre les deux périodes semble déclenchée par l'émergence de la gaine hors du cornet. L'évolution des dimensions du cornet au cours du temps pourrait donc être responsable des variations de longueur entre-nœuds entre phytomères.
Ce modèle ouvre des applications originales pour l'aide à l'interprétation d'expérimentation, car il permet de situer dans le temps les croissances de chaque organe et de la relier aux conditions environnementales locales. Le cadre de modélisation permet l'intégration des processus, de l'échelle de l'organe à celle du peuplement. Une meilleure compréhension du déterminisme des régulations des dimensions des organes reste toutefois nécessaire pour envisager l'application au raisonnement de pratiques agricoles. Les résultats obtenus suggèrent l'importance de signalisations environnementales, liées à l'exposition des organes à l'air ou à la lumière, dans ces régulations. Ces perspectives confortent l'intérêt d'une approche architecturale et fonctionnelle de la modélisation du développement.
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Peaucelle, Alexis. „Dynamique cellulaire et architecture de la plante“. Paris 11, 2006. http://www.theses.fr/2006PA112058.
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Le méristème apical caulinaire permet la mise en place des parties aériennes des plantes. En son sein est déterminée la position des organes latéraux (phyllotaxie). Paradoxalement, le méristème associe une organisation stable à une dynamique cellulaire intense. Nous avons d'abord caractériser cette dynamique au sein de différents domaines fonctionnels du méristème. Pour cela, nous avons mis au point un système permettant le contrôle de l'expression de transgènes dans le temps et dans l'espace, en tirant partie du système éthanol-inductible. Par la suite, nous avons analysé la fonction de miR164, un régulateur du fonctionnement méristèmatique. MiR164 est un microARN ciblant les gènes d'identité frontière CUP-SHAPED COTYLEDON1 et 2 (CUC1 et CUC2). Nous avons notamment montré que la régulation des gènes CUC1 et 2 par miR164 permet de limiter l'expansion des domaines frontières en dépit de l'activité mitotique qui a lieu en leur sein. L'étude de plantes présentant une absence de régulation des gènes CUC par miR164 ainsi que l'analyse du mutant de phyllotaxie bellringer (blr), nous a permis de mettre en évidence l'existence d'un mécanisme post-méristèmatique de maintien de la phyllotaxie. Nous avons ensuite caractérisé la composition pariétale au sein du méristème du mutant blr. Ces résultats suggèrent un lien entre les forces physiques découlant de la composition pariétale et la phyllotaxie. Ainsi, le méristème apical caulinaire est organisé en domaines stables en dépit de l'activité mitotique que l'on peut observer dans tous ses domaines, et ce grâce à des réseaux d'interaction génique mais aussi peut-être grâce au contrôle de la structure pariétaleThe shoot apical meristem forms the upper part of the plant. It will for example initiate and determine the position of the lateral organs (phyllotaxy). Despite the high mitotic activity required for organogenesis, the meristem presents a stable organisation in functional multicellular domains. Here, we have characterised cell dynamics of the central zone, organising domain and boundary domain. For this, we have developed a tool for tissue-specific and inducible gene expression using the ethanol switch. Then, we analysed the role of recently discovered regulator of meristem function, miR164. MiR164 is a microRNA that negatively regulates the boundary identity genes CUP-SHAPED COTYLEDON1 et 2 (CUC1 and CUC2). Our results indicate that miR164 maintains the boundary size despite the cell dynamics. By studying plants impaired for miR164-mediated regulation of the CUC genes and the phyllotaxy mutant bellringer (blr), we have demonstrated the existence of a post meristematic mechanism of phyllotaxy control. Finally, we have characterised the cell wall composition of the blr mutant meristem. Our results indicate a potential link between physical stress, resulting from the parietal structure and the position of the primordia. Thus, the meristematic structure is maintained, despite the cell dynamics observed in all its domains, via a complex genetic network and maybe also via the parietal structure regulation
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Vestrella, Antonio. „Green roofs in the mediterranean area : ecophysiological and agronomic aspects = Cubiertas ajardinadas en ambiente mediterráneo: aspectos ecofisiológicos y agronómicos“. Doctoral thesis, Universitat de Barcelona, 2016. http://hdl.handle.net/10803/386439.
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This study looks at green roofs in a Mediterranean environment. A green roof is a structure installed on the roof of a building and is characterised by a thin substrate layer and limited vegetation growth.
In the last few decades the use of green roofs has become common in North America and Central Europe, though it has only recently begun to spread to the Mediterranean area. There are a variety of different climates in the Mediterranean area, but overall it is differentiated from North America mainly in terms of thermal properties, rainfall variability, and social conditions.
In a Mediterranean context, the specific peculiarities of a green roof are added to by wide temperature variations between day and night, by the effects of climate change, and by the scarce availability of water.
Green roofs can reduce rainwater runoff, thereby lessening the burden on drainage systems, improve the microclimate of buildings (protecting from summer heat and from the cold in winter), and can also help to reduce temperatures in cities as well as contributing to biological diversity.
The trials that were carried out for this study took place in Caldes de Montbui (41° 63´ N 2° 16´ E), 205 metres above sea level, and 30 km from Barcelona (Spain), along the Catalonian pre-coastal mountain range.
We used a number of different green roof simulations and minimal irrigation conditions (0% - 20% - 40% ET0). In the first part of our study we evaluated the adaptability of twelve different species and the way they interacted.
Then we examined the humidity content and substrate temperatures of three species each with a different growth pattern. Our results show that in minimal irrigation conditions there are species which are able to adapt to green roof environments and achieve an increase in biomass as well as adequate vegetational cover and flowering. Different growth forms in the species studied affected the performance of both green roofs in terms of diversity and the capacity to host colonising species. Differences in biomass structure influenced temperature and substrate humidity content.En esta tesis se investigaron los techos verdes extensivos o cubiertas ecológicas en ambiente mediterráneo. Las cubiertas ecológicas son estructuras que se instalan sobre el techo de los edificios y se caracterizan por una capa relativamente delgada de substrato y vegetación con escaso desarrollo. En las últimas décadas las cubiertas verdes se han desarrollado en Norte de América y en el centro y norte de Europa y recientemente han empezado a implantarse en la zona Mediterránea. A pesar de la gran variedad climática presente en el mediterráneo, las diferencias más importantes con el norte de Europa afectan los aspectos térmicos, la variabilidad de las precipitaciones y las condiciones sociales entre otros. A las condiciones de una cubierta ecológica es necesario añadir las grandes diferencias de temperatura entre el día y la noche, los efectos del cambio climático, y la escasez de recursos hídricos propios de la zona mediterránea. Los techos verdes pueden reducir el flujo de agua de lluvia evitando cargar la red de alcantarillado, mejoran el microclima en los edificios (protegen contra el calor estival y las bajas temperaturas invernales), asimismo la menor temperatura de los tejados puede ayudar a disminuir la temperatura en las ciudades y contribuir a la conservación de la diversidad biológica. Los diferentes ensayos que componen esta tesis doctoral se han realizado en Caldes de Montbui (205 m.s.n.m.) (41° 63´ N 2° 16´ E) a 30 km de Barcelona (España) en la sierra pre litoral catalana. Se utilizaron diferentes simulaciones de cubiertas verdes en condiciones de riego mínimo (0% - 20% - 40% ET0). En la primera parte del estudio se evaluó la adaptabilidad de 12 especies en techos verdes mediterráneos. La segunda parte se investigó sobre el comportamiento de las plantas con diferentes formas de crecimiento y la interacción entre ellas. En la última parte se estudió el contenido de humedad y la temperatura del substrato en tres especies vegetales con diferente patrón de crecimiento. Los resultados mostraron que en condiciones de riego mínimo, existen especies que se pueden adaptar en ambiente mediterráneo, obteniendo desarrollo en biomasa, cobertura adecuada y una floración variada. Las diferentes formas de crecimiento han influenciado las especies estudiadas y los comportamientos en las dos simulaciones de cubiertas verdes en diversidad y capacidad de albergar especies colonizadoras o foráneas. La diferente estructura de la biomasa vegetal ha influido en la temperatura y en el contenido de agua del substrato.
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Picart, Picolo Ariadna. „L'importance du nucléole et des gènes d'ARN ribosomique 45S dans l'organisation 3D et la stabilité du génome chez Arabidopsis thaliana“. Thesis, Perpignan, 2019. http://www.theses.fr/2019PERP0025/document.
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Le nucléole est le site de biogenèse des ribosomes, qui commence par la transcription des gènes d’ARN ribosomique (ARNr). Cependant, le nucléole est également impliqué dans d'autres processus cellulaires, comme l’organisation 3D du génome. Ainsi, des régions génomiques appelées NADs pour Nucleolus-Associated chromatin Domains, ont été identifiées dans des cellules animales et végétales. Ces régions sont surtout hétérochromatiques et les gènes associés ont tendance a être peu ou pas transcrits. Un des objectifs de ma thèse a été d’étudier l’implication du nucléole dans l’organisation de la chromatine au sein du noyau et la régulation transcriptionnelle de gènes transcrits par l’ARN Polymérase II chez Arabidopsis thaliana. Par ailleurs, parmi les centaines de copies de gènes d’ARNr, uniquement une fraction participe au processus de biogenèse des ribosomes. Dans un second temps, j’ai donc étudié le rôle de ces copies inactives. On a pu démontrer que l’absence des gènes d’ARNr inactifs n’engendre pas de changements majeurs dans la fonction nucléolaire. Par contre, ces copies participent à la stabilité du génome. En effet, en leur absence, des duplications génomiques allant jusqu’à plusieurs centaines de kilobases s’accumulent, entraînant des duplications de gènes et des différences du niveau d’expression de ces derniers. Finalement, les effets de ces changements structuraux sur la biologie de la plante sont discutésThe nucleolus is the site of ribosome biogenesis, which begins with the transcription of ribosomal RNA (rRNA) genes. However, the nucleolus is also involved in other cellular processes, such as the 3D genome organization. Thus, genomic regions called NADs for Nucleolus-Associated chromatin Domains, have been identified in animal and plant cells. These regions are mostly heterochromatic and the associated genes tend to be poorly transcribed. One of the objectives of my thesis was to study the involvement of the nucleolus in the 3D genome organization and the transcriptional regulation of genes transcribed by RNA Polymerase II in Arabidopsis thaliana. In addition, only a fraction of rRNA gene copies participates in the process of ribosome biogenesis. In a second time, I studied the role of the inactive rRNA gene copies. We show that in their absence, there is no major changes in the nucleolus function. However, these copies contribute to genome stability. Indeed, in their absence, up to several hundred of kilobases long duplication events accumulate, resulting in the duplication and the differential expression of hundreds of genes. Finally, the impact of these structural changes on the plant biology are discussed
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Baccar, Rim. „Plasticité de l'architecture du blé d'hiver modulée par la densité et la date de semis et son effet sur les épidémies de Septoria tritici“. Phd thesis, AgroParisTech, 2011. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00741439.
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Les pratiques culturales modifient l'architecture des couverts de manière à augmenter ou diminuer le développement des épidémies mais les processus mis en jeu sont complexes ; des modèles mécanistes simulant l'interaction entre plante et pathogène devraient aider à les clarifier. Les modèles de Plantes Virtuelles, qui permettent de décrire explicitement la structure tridimensionnelle de la plante, semblent particulièrement prometteurs pour exprimer les effets de l'architecture de la plante sur le développement des épidémies. L'objectif de cette étude est d'examiner la possibilité de simuler l'effet de l'architecture des plantes sur le développement de la maladie en utilisant un modèle Plante Virtuelle. Dans ce travail, nous nous intéressons au pathosystème blé-Septoria tritici, dans lequel l'architecture joue un rôle important. En effet, les spores de Septoria tritici sont propagées par les éclaboussures de pluie depuis les feuilles infectées du bas du couvert vers les nouvelles feuilles saines. Notre travail s'est appuyé sur un modèle pré-existant d'épidémie de la septoriose, Septo3D. L'architecture du blé a été étudiée pour une gamme de densités et de date de semis. Les différences de phyllochrone entre traitements ont été dans une gamme susceptible de modifier le développement de la septoriose. Ces variations ont été représentées par un modèle descriptif qui tient compte du nombre de feuilles final et de la photopériode. Une description détaillée des variables d'architecture à l'échelle des organes et du couvert a fourni une documentation originale et complète sur la plasticité de l'architecture du blé. Ces données ont été utilisées pour paramétrer la description du blé dans Septo3D. Globalement, les traitements étudiés ont conduit à de fortes différences de la densité de végétation au cours du temps. Les dynamiques de développement de la septoriose ont été suivies pour trois traitements de densités contrastées. Les cinétiques de la maladie simulées par le modèle étaient conformes aux mesures expérimentales. Bien que, l'approche nécessite davantage de validation, les résultats confirment que l'approche Plante Virtuelle apporte un nouvel éclairage sur les processus et les caractéristiques des plantes qui impactent les épidémies. En conclusion, nous proposons quelques perspectives en vue de nouvelles applications et améliorations de l'approche.
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Ong, Boon Lay. „Place and plants in architecture : an investigation into the phenomenon of place, the thermal environment and the significant role of plants“. Thesis, University of Cambridge, 1996. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.266169.
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Blackson, Meghan Michelle. „Designing Roofs to Support Native Plants in the Great Lakes Region“. Kent State University / OhioLINK, 2021. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=kent1619702653699892.
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