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Spatio-temporal analysis of strawberry architecture: insights into the control of branching and inflorescence complexity

Authors :
Marc Labadie
Karine Guy
Marie-Noëlle Demené
Yves Caraglio
Gaetan Heidsieck
Amelia Gaston
Christophe Rothan
Yann Guédon
Christophe Pradal
Béatrice Denoyes
Amélioration génétique et adaptation des plantes méditerranéennes et tropicales (UMR AGAP)
Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut Agro Montpellier
Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Université de Montpellier (UM)
Biologie du fruit et pathologie (BFP)
Université de Bordeaux (UB)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)
Invenio
Botanique et Modélisation de l'Architecture des Plantes et des Végétations (UMR AMAP)
Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud])-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université de Montpellier (UM)
Département Systèmes Biologiques (Cirad-BIOS)
Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)
Scientific Data Management (ZENITH)
Inria Sophia Antipolis - Méditerranée (CRISAM)
Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Laboratoire d'Informatique de Robotique et de Microélectronique de Montpellier (LIRMM)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)
Source :
Journal of Experimental Botany, Journal of Experimental Botany, 2023, 74 (12), pp.3595-3612. ⟨10.1093/jxb/erad097⟩
Publication Year :
2023
Publisher :
HAL CCSD, 2023.

Abstract

Plant architecture plays a major role in flowering and therefore in crop yield. Attempts to visualize and analyse strawberry plant architecture have been few to date. Here, we developed open-source software combining two- and three-dimensional representations of plant development over time along with statistical methods to explore the variability in spatio-temporal development of plant architecture in cultivated strawberry. We applied this software to six seasonal strawberry varieties whose plants were exhaustively described monthly at the node scale. Results showed that the architectural pattern of the strawberry plant is characterized by a decrease of the module complexity between the zeroth-order module (primary crown) and higher-order modules (lateral branch crowns and extension crowns). Furthermore, for each variety, we could identify traits with a central role in determining yield, such as date of appearance and number of branches. By modeling the spatial organization of axillary meristem fate on the zeroth-order module using a hidden hybrid Markov/semi-Markov mathematical model, we further identified three zones with different probabilities of production of branch crowns, dormant buds, or stolons. This open-source software will be of value to the scientific community and breeders in studying the influence of environmental and genetic cues on strawberry architecture and yield.

Details

Language :
English
ISSN :
00220957 and 14602431
Database :
OpenAIRE
Journal :
Journal of Experimental Botany, Journal of Experimental Botany, 2023, 74 (12), pp.3595-3612. ⟨10.1093/jxb/erad097⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....020ad464e72be5a3b0cdf94fb3525788