Relationale Wachstumsgrammatiken als Basis für ein mehrskaliges metabolisches Strukturmodell der Gerste: Neue Techniken der Informatik für Functional-Structural Plant Modells (FSPM)

• Applicant: Professor Dr. Winfried Kurth
• Subject Area: Plant Cultivation, Plant Nutrition, Agricultural Technology
• Term: from 2005 to 2008
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 14436047

Im Rahmen eines ausgelaufenen DFG-Projekts wurde die formale Modell-spezifikations-Methode der Relationalen Wachstumsgrammatiken (Relational Growth Grammars, RGG) entwickelt, mit der interaktiven Software GroIMP (Growth Grammar Related Interactive Modelling Platform) operabel gemacht und an ersten Beispielen demonstriert. Da Formalismus und Software zunächst schrittweise ausgebaut und getestet werden mussten, waren diese Beispiele bisher auf sehr ausschnitthafte Modelle beschränkt. Um die Verwendbarkeit der RGG für biologisch relevante Struktur-Funktions-Modelle von Pflanzen unter Beweis zu stellen, ist ihr Einsatz für ein komplexeres, mehrskaliges Modell erforderlich: Aus der ehemaligen Forschergruppe ¿Virtual Crops¿ liegen am Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) erhobene Daten zum Stickstoffmetabolismus der Gerste in seinem Zusammenspiel mit Wachstum und Architekturentwicklung (ober- und unterirdisch) vor, welche für die Parametrisierung und Validierung eines solchen Modells genutzt werden sollen. Dieses Modell soll in enger Zusammenarbeit mit den 3 Abteilungen Molekulare Zellbiologie (Dr. H.-P. Mock) sowie dem Genomzentrum des IPK (Dr. Patrick Schweizer) erstellt werden, wobei besonderes Augenmerk der Nutzerfreundlichkeit und dem Einsatz des Modells als Hilfsmittel zur Wissensorganisation und für Hypothesentests gilt. ¿ Als Bestandteil eines solchen mehrskaligen Modells mit genetischen, metabolischen und Architektur-Komponenten soll das Gerstenmeristem mit dreidimensional modellierten Gewebetypen (Zell-verbänden) spezifiziert und dynamisch modelliert werden; hierzu ist der RGG-Formalismus noch zu erweitern.

• DFG Programme: Research Grants