Teilprojekt 9: Techniken der Informatik für Functional-Structural Plant Models (FSPM) Winfried Kurth, Gerhard Buck-Sorlin, Ole Kniemeyer Brandenburgische Technische Universität (BTU), Lehrstuhl für Praktische Informatik / Grafische Systeme 4D-2 Formalismus RGG Sprache XL Software GroIMP Modell j k, l m ==> j m, l k; BarleyBreeder: Modellierung und Simulation von Aspekten der Züchtung in einem Genotyp- Phänotyp-Modell der Gerste: Crossing-over als Funktion des Rekombinations- abstandes zweier Gene Mutation interaktive Selektion der Eltern (sexuelle und asexuelle Reproduktion) ABC-Modell der Blütenmorphogenese (s.a. ) Publikationen (Auswahl): Programmiersprachen und Modellspezifikation (5 Publikationen) Winfried Kurth, Relational growth grammars – a graph rewriting approach to dynamical systems with a dynamical structure. To appear in: Workshop "Unconventional Programming Paradigms 2004" (UPP 2004), September 15-17, 2004, Mont Saint-Michel (France), Lecture Notes in Computer Science. Ole Kniemeyer, Gerhard Buck-Sorlin, Winfried Kurth, Demonstration of the GroIMP software. Proceedings of the 4 th International Workshop on Functional-Structural Plant Models (FSPM04), 7-11 June, 2004, Montpellier (France), p Artificial Life (4 Publikationen) Ole Kniemeyer, Gerhard Buck-Sorlin, Winfried Kurth, A graph grammar approach to Artificial Life. Artificial Life, 10(4): (2004) Ole Kniemeyer, Gerhard Buck-Sorlin, Winfried Kurth, Representation of genotype and phenotype in a coherent framework based on extended L-systems. In: Wolfgang Banzhaf, Thomas Christaller, Peter Dittrich, Jan T. Kim, Jens Ziegler (eds.), Advances in Artificial Life. Proceedings of ECAL 2003, Dortmund , Lecture Notes in Artificial Intelligence 2801, Springer, Berlin 2003, D-Datenanalyse (1 Publikation) Thomas Mangoldt, Winfried Kurth, Alexander Bucksch, Peter Wernecke, A system for recording 3D information with applications in the measurement of plant structure. Proceedings of the 4 th International Workshop on Functional-Structural Plant Models (FSPM04), 7-11 June, 2004, Montpellier (France). (mit Teilprojekt 6) Genetik und Morphologie (7 Publikationen) Gerhard Buck-Sorlin, Ole Kniemeyer, Winfried Kurth, Integrated grammar representation of genes, metabolites and morphology: The example of hordeomorphs. Proceedings of the 4 th International Workshop on Functional-Structural Plant Models (FSPM04), 7-11 June, 2004, Montpellier (France), pp Gerhard Buck-Sorlin, The search for QTL in barley (Hordeum vulgare L.) using a new mapping population. Cellular & Molecular Biology Letters, 2002, 7: Kooperation mit TP3 (Hell/Mock/Amme): Gefäßversuch zur Stickstoffnutzungseffizienz zweier kontrastierender Genotypen (s.a. separates Poster): 1)Einfluss der Stickstoffkonzentration und des Genotyps auf die Entwicklung des Apikalmeristems 1 mm 28 DAS N (mM): DOMREC Ziele für die 2. Phase: Vertrautmachen experimentell arbeitender Gruppen mit dem RGG-Formalismus und mit der Sprache XL, Aufbau enger Feedback- Schleifen zwischen Experimentatoren und Modellierern - insbesondere Teilprojekt 3 (Mock, Hell): bereits laufende Arbeiten zur Stickstoffnutzungseffizienz - Teilprojekt 4 (Kage): Wurzelmodelle - Teilprojekt 2 (Humbeck): Seneszenz Bewährung des RGG-Ansatzes – weg von den "kleinen" Modellen: Mehrskaliges, morphologisches Wachstumsmodell der Gerstenpflanze unter Berücksichtigung von Teilen des N- und C-Metabolismus und deren genetischer Steuerung - metabolische Netzwerke (Cluster 2) - Fragestellung: Stickstoffnutzungseffizienz (Cluster 6) - Streckungsmodell der Organe (Cluster 4) - Transportprozesse (Cluster 1) Erweiterungen evtl. von XL, besonders aber an GroIMP (Nutzerfreundlichkeit) (Cluster 3) 2) Neuparametrisierung des sigmoiden Blattstreckungsmodells (Buck-Sorlin 2002). Varianzanalyse der N- und Genotyp- Abhängigkeit der Modellparameter Beitrag zur Erstellung, Kalibrierung und Validierung des VCMS in Form eines Gersten-FSPMs (Cluster 5) in Zusammenarbeit mit den Modellierergruppen (TP 1, 4, 6, 7): Kopplung der Modellmodule zur Architektur- und Prozessdynamik Emulation des Gerstenstrukturmodells aus TP 6; Zweck: Validierung des RGG-Ansatzes, Modellvergleich. weiterer Ausbau der Modell-Modell-Schnittstellen (DELPHI – Matlab – GroIMP) Dreidimensionales Meristem-Modell unter Verwendung von Gewebeverbänden als homogenen Substrukturen Erweiterungen des RGG-Formalismus (sowie von XL und GroIMP) Grundlage für praktikable 3-D Morphogenese-Modelle Kontrolle der Internodienstreckung durch ein regulatorisches Netzwerk, welches – im selben Formalismus – einen Teilaspekt der Gibberellinsäure- Biosynthese abbildet. Kooperation mit TP6 (Wernecke/Diepenbrock): 3D-Datenanalyse Masterarbeit A. Bucksch 2004 (in Zusammenarbeit mit P. Wernecke) Flächenrückführung aus Punktwolken (gewonnen mit Aufnahmeverfahren mit struk- turiertem Licht – DigiScan, TP 6) Probleme: sehr große Zahl von Punkten (bis zu ) Inkonsistenzen durch Blattbewegungen während der Aufnahme Okklusionen Ergebnis für Blattspreite: 409 Vertices Punkte Lösungsansatz: Punkreduktion in 3 Schritten 1) Zusammenführen der Punktwolke 2) Auffinden von Quadriken zur Punktapproximation 3) Adaptive Reduktion / Reduktion der Ebenen (Voronoi-Diagramm)