작물 시뮬레이션 모델링을 사용하여 미래의 곡물 품종의 이데오타입 설계를 지원하기

21세기의 주요 과제는 기후 변화에 따른 식량 공급 안전을 달성하고, 2050년까지 현재의 약 두 배에 해당하는 식량 수요를 충족하는 것입니다. 이 중 대다수는 밀, 쌀, 옥수수, 보리와 같은 곡물로 충족되어야 합니다. 미래의 수확은 특히 열파 및 가뭄과 같은 극단적인 사건의 빈도와 심각성이 증가함에 따라 위협받을 것으로 예상되며, 이는 식물 육종가와 작물 과학자에게 특별한 도전을 제기합니다. 유전자형, 환경 및 관리 간의 상호작용을 시뮬레이션하기 위해 개발된 과정 기반 작물 모델은 환경 변화가 작물 수확 잠재력, 생리학, 물 사용 등에 미치는 영향을 평가하는 데 널리 적용됩니다. 지난 수십 년간, 작물 시뮬레이션은 특히 다양한 작물과 재배 환경에 대한 이데오타입, 즉 '모델 식물' 설계를 지원하는 데 중요해졌습니다. 이 리뷰에서 우리는 (i) 이데오타입 육종을 지원하기 위한 작물 시뮬레이션 모델링의 주요 한계를 검토하고, (ii) 기후 변화에 대응하는 품종 특성의 발전을 설명하며, (iii) 미래 조건을 위한 곡물 품종의 평가 및 설계를 지원한 작물 시뮬레이션의 사례를 제시합니다. 쌀에 대한 초기 성공 사례는 이데오타입 육종을 위한 작물 시뮬레이션 모델링의 잠재력을 보여줍니다. 기존 작물 시뮬레이션을 새로운 육종 방법 및 유전 모델링과 결합하는 것은 다양한 환경에서 미래 곡물 품종의 제공을 가속화할 가능성을 지니고 있습니다. 극단적인 효과를 보다 잘 포착하도록 시뮬레이션 모델을 지속적으로 개선함으로써 모델 지원 이데오타입 설계의 강건성을 더욱 향상시킬 수 있습니다.