Root system architecture: from its representation to the study of its elaboration

Abstract - Modelling the architecture of the root system is a recent approach, since almost all such models have appeared during the last 10 years. In a short review of these architectural models, we define several steps in their evolution, which also correspond to different goals. The main basic idea was to translate and to combine morphogenetic rules, described at the root level, in order to produce a quantitative representation of the global object: the root system. The inclusion of stochastic processes appeared to be an economic way to simulate realistic root systems, staying at this organisation level, because of the unpredictable characteristics of some developmental processes, which lead to large variations from one root system to another. In several applications, these models were shown to be helpful for integrating knowledge at the root level regarding soil-root interactions. In the most recent works, a more integrated approach is proposed, in which the components of the root system appear according to a morphogenetic programme, and interact by contributing and responding to the endogenous context of resource availability. (© Inra/Elsevier, Paris.)

Résumé - Architecture du système racinaire : de sa représentation à l'étude de son élaboration. La modélisation de l'architecture des systèmes racinaires est une démarche récente, puisque presque tous les modèles sont apparus dans les dix dernières années. Dans une courte revue de ces modèles nous définissons quelques étapes qui nous semblent importantes au cours de leur évolution. Ces étapes correspondent aussi à différents objectifs de modélisation. L'idée majeure de ces modèles a été de traduire et de combiner des règles morphogénétiques décrites au niveau de la racine pour produire des représentations quantitatives de l'objet dans sa globalité: le système racinaire. L'inclusion de processus stochastiques dans ces modèles est apparue comme un moyen économique de simuler des systèmes racinaires réalistes, tout en restant au même niveau d'organisation (celui de la racine), en raison du caractère imprévisible des caractéristiques de certains processus de développement. Ce caractère non prévisible peut en effet induire de grandes différences d'un système racinaire à l'autre. Différentes études ont montré que ces modèles sont des outils utiles à l'intégration des connaissances acquises au niveau de la racine en ce qui concerne ses interactions avec le sol. Dans les travaux les plus récents, une démarche plus intégrée est proposée, dans laquelle les composants du système racinaire, qui apparaissent selon un programme morphogénétique, interagissent en contribuant et répondant en même temps au contexte endogène de disponibilité en photo-assimilats. (© Inra/Elsevier, Paris.)