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Stage : Modélisation du transport des sucres entre les grains d’un épi de blé

L'UMR Génétique Diversité et Ecophysiologie des Céréales (GDEC) de l'INRAE à Clermont-Ferrand propose un stage de master 2 de 6 mois.

Contexte

Un des enjeux capitaux de l’agriculture moderne est de s’adapter aux nouvelles contraintes environnementales. En effet, les travaux du GIEC estiment que les changements climatiques se traduiront par une augmentation de la fréquence et de l’intensité des vagues de chaleur et des sécheresses en France et particulièrement dans la région méditerranéenne. Ces stress abiotiques ont un impact important sur les cultures, notamment sur les cultures de blé pour lesquelles la période critique de remplissage des grains coïncide avec les fortes probabilités de stress hydriques et thermiques. Les rendements des cultures de blé sont déterminés par plusieurs composantes : nombre d’épis par mètre carré, nombre de grains par épi et poids de mille grain (PMG). Bien que le PMG soit une moyenne sur 1000 grains, la littérature montre qu’il y a une forte variance de la masse des grains au sein d’un épi et qu’elle se caractérise par un gradient où les grains centraux sont les plus gros alors que les grains distaux (haut de l’épi) et proximaux (bas de l’épi) sont les plus petits (Baillot et al., 2018). Par ailleurs, des travaux menés précédemment dans l’équipe ont montrés que les stress hydriques et thermiques ont un impact très différent selon le grain sur lequel il était appliqué (Beral, 2020). Par conséquent, mieux comprendre la mise en place de ces différences de biomasse de grains au sein d’un épi est un enjeu permettant de prédire plus finement l’impact du changement climatique sur le développement des grains et donc sur les rendements finaux des cultures de blé. Suite à de précédentes expérimentations, plusieurs hypothèses permettraient d’expliquer ce gradient de biomasses des grains : (1) les grains des épillets centraux sont issus d’ovaires plus gros que les grains proximaux/distaux, (2) les épillets centraux fleurissent plus tôt que les épillets proximaux/distaux ou alors (3) les épillets centraux bénéficient de réseaux vasculaires plus efficaces induisant une circulation préférentielle des sucres et de l’eau par rapport aux épillets proximaux/distaux.

Missions

L’objectif de ce stage est d’améliorer notre connaissance des processus gouvernant la mise en place du gradient de biomasse des grains observé au sein d’un épi de blé en utilisant la modélisation. A partir des données expérimentales disponibles et du modèle de grain en cours de développement dans l’équipe VISTA de l’UMR GDEC, l’étudiant.e en stage aura pour mission de tester successivement par modélisation les différentes hypothèses expliquant la mise en place d’un gradient de biomasse des grains au sein d’un épi.  Concrètement, les différentes missions de l’étudiant.e seront :

  1. Connecter informatiquement plusieurs instances du modèle de grain afin de reproduire une architecture d’épi cohérente avec les données expérimentales disponibles dans l’équipe VISTA
  2. Vérifier successivement si la considération de tailles initiales différentes ainsi que de dates de floraison différentes pour chaque grain permettent de reproduire le gradient de biomasse des grains observé expérimentalement.
  3. Conceptualiser et implémenter un modèle de transport de sucre en utilisant le formalisme de transport/résistance développé dans Minchin et al., (1993). Ce modèle aura pour objectif de calculer la concentration en sucre qui arrive à chaque grain et ainsi de représenter une compétition entre les différents grains pour la ressource en sucre.

Profil recherché

Nous recherchons un.e étudiant.e en master 2 ou fin d’étude d’ingénieur en agronomie.

Cette étude utilisera des données expérimentales acquises au préalable dans l’équipe VISTA mais ne fera pas l’objet d’expérimentations propres. Même si les questions de recherches sont d’ordre agronomique les outils mis en œuvre pour y répondre font intervenir l’informatique, la biophysique voire les mathématiques.

  • Nous recherchons donc un.e étudiant.e motivé.e par ces questionnements agronomiques mais avec une certaine appétence pour l’informatique, la biophysique ou les mathématiques.
  • Une maîtrise du logiciel R (pour faire de l’analyse de données ou de la programmation basique) est recommandée.
  • Un intérêt ou une maîtrise des bases du langage python (utilisé pour le modèle de croissance de grain) sera appréciée.

Poste et conditions

  • Date de début du stage : début 2023
  • Durée : 5-6 mois:
  • Lieu du stage : UMR GDEC (Génétique Diversité et Ecophysiologie des Céréales), 5 chemin de Beaulieu, 63100 Clermont-Ferrand

Modalités de candidature

Pour candidater :
Veuillez envoyer votre CV et votre lettre de motivation à Christophe Lecarpentier (christophe.lecarpentier@inrae.fr), ainsi qu’à Gilles Vercambre (gilles.vercambre@inrae.fr).

Date limite de candidature : 31/11/2022

Pour tout renseignement :
04 43 76 15 71 ou christophe.lecarpentier@inrae.fr

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