Repositorio UFRO · Omeka S

A combination of cellular automata and agent-based models for simulating the root surface colonization by bacteria

Primer Autor	Jorquera, Milko A.
Co-autores	Muci, Adrialy L. Avila, Andres I. Rengel, Zed Crowley, David E. de la Luz Mora, Maria
Título	A combination of cellular automata and agent-based models for simulating the root surface colonization by bacteria
Editorial	ELSEVIER SCIENCE BV
Revista	ECOLOGICAL MODELLING
Lenguaje	en
Resumen	Models of root colonization by bacteria facilitate conceptual and practical understanding of fundamental processes that influence plant health, mineral nutrition, and stress tolerance. In this study, we explored the use of cellular automata and agent-based models to simulate the primary colonization of roots by bacteria as determined by selected parameters related to bacterial growth (nutrient uptake, fitness, reproduction and starvation) and environmental constraints (space, nutrient depletion, and pH). The results were then compared with observations from experiments examining the colonization of plant roots by a GFP - strain of Escherichia coli. The latter experiments were conducted with plants grown in agar medium containing calcium phosphate that allowed visualization of bacterial distribution (aggregates and abundance) and phosphate solubilization at root microsites. The numerical models revealed outcomes for diverse numerical scenarios, which agreed with the in vivo data and provided a basic framework for describing bacterial colonization of plant roots. Further efforts will be required to evaluate factors affecting the competence and ecology of bacterial communities at rhizosphere microsites, but offer promise for the development of precise predictive models with practical applications for agriculture. (C) 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.#Los modelos de colonización de raíces por bacterias facilitan la comprensión conceptual y práctica de procesos fundamentales que influyen en la salud de las plantas, la nutrición mineral y la tolerancia al estrés. En este estudio, exploramos el uso de autómatas celulares y modelos basados en agentes para simular la colonización primaria de raíces por bacterias, determinada por parámetros seleccionados relacionados con el crecimiento bacteriano (absorción de nutrientes, aptitud, reproducción y inanición) y las limitaciones ambientales (espacio, agotamiento de nutrientes y pH). Los resultados se compararon con observaciones de experimentos que examinaron la colonización de raíces de plantas por una cepa de Escherichia coli GFP-. Estos últimos experimentos se realizaron con plantas cultivadas en un medio de agar que contenía fosfato de calcio, lo que permitió visualizar la distribución bacteriana (agregados y abundancia) y la solubilización de fosfato en los micrositios de la raíz. Los modelos numéricos revelaron resultados para diversos escenarios numéricos, que coincidieron con los datos in vivo y proporcionaron un marco básico para describir la colonización bacteriana de las raíces de las plantas. Se requerirán esfuerzos adicionales para evaluar los factores que afectan la competencia y la ecología de las comunidades bacterianas en los micrositios de la rizosfera, pero ofrecen perspectivas prometedoras para el desarrollo de modelos predictivos precisos con aplicaciones prácticas para la agricultura. © 2012 Elsevier B.V. Todos los derechos reservados.
Tipo de Recurso	Artículo original
Description	This study was supported by FONDECYT no. 11080159 and MEC-CONICYT no. 80110001. Crowley acknowledges support from BARD project US-4264-09. We also thank professors Dr. Marco Gubitoso from Instituto de Matematica e Estatistica of Universidade de Sao Paulo, Brazil (IME-USP) and Dr. Anahi Gajardo from Departamento de Ingenieria Matematica of Universidad de Concepcion, Chile (DIM-UDEC) for useful discussions about the model. Este estudio fue financiado por FONDECYT n.° 11080159 y MEC-CONICYT n.° 80110001. Crowley agradece el apoyo del proyecto BARD US-4264-09. Asimismo, agradecemos a los profesores Dr. Marco Gubitoso del Instituto de Matemáticas y Estadística de la Universidad de São Paulo, Brasil (IME-USP) y Dra. Anahi Gajardo del Departamento de Ingeniería Matemática de la Universidad de Concepción, Chile (DIM-UDEC) por sus valiosas aportaciones al modelo.
doi	10.1016/j.ecolmodel.2012.07.035
Formato Recurso	pdf
Palabras Claves	Agricultura Biofertilizante Solubilización de fosfato Interacciones planta-bacteria Rizobacterias promotoras del crecimiento vegetal Rizoplano Agriculture Biofertilizer Phosphate solubilization Plant-bacteria interactions Plant growth-promoting rhizobacteria Rhizoplane MODELO MATEMÁTICO ABSORCIÓN DE NUTRIENTES RIZOSFERA AGUA MATHEMATICAL-MODEL NUTRIENT-UPTAKE RHIZOSPHERE WATER
Ubicación del archivo	http://dx.doi.org/10.1016/j.ecolmodel.2012.07.035
Materias	Agricultura Biofertilizante Solubilización de fosfato Interacciones planta-bacteria Rizobacterias promotoras del crecimiento vegetal Rizoplano Agriculture Biofertilizer Phosphate solubilization Plant-bacteria interactions Plant growth-promoting rhizobacteria Rhizoplane MODELO MATEMÁTICO ABSORCIÓN DE NUTRIENTES RIZOSFERA AGUA MATHEMATICAL-MODEL NUTRIENT-UPTAKE RHIZOSPHERE WATER
Versión del recurso (Recomendado-único)	versión publicada
Tipo de ruta	hibrida verde
Access Rights	restringido
Derechos de acceso	restringido
Id de Web of Science	WOS:000313089600001
Título de la cita (Recomendado-único)	A combination of cellular automata and agent-based models for simulating the root surface colonization by bacteria
Revista/Libro	ECOLOGICAL MODELLING
Editorial	ELSEVIER SCIENCE BV
Idioma	en
Identificador del recurso (Mandatado-único)	Artículo original
Referencia del Financiador (Mandatado si es aplicable-repetible)	ANID CONICYT FONDECYT 11080159#MEC-CONICYT 80110001#BARD US-4264-09
ISSN	0304-3800
Página de inicio (Recomendado-único)	1
Página final (Recomendado-único)	10
Categoría WOS	Ecology Ecología
Formato	pdf