Klimatske promjene predstavljaju ozbiljne izazove za oplemenjivače biljaka. Inteligentni terenski robot i rendgenska tehnologija pomažu im da izaberu uzorke biljaka otpornih na toplinu za selekciju. Senzore u visokotehnološkoj mašini razvio je Fraunhofer centar za razvoj rendgenske tehnologije, odeljenje Fraunhofer instituta za integrisana kola IIS, prenosi Phys.org portal.
Ljeto je sve toplije. Samo ovog ljeta Njemačka je iskusila ekstremne vrućine s temperaturama koje su dosezale i do 40°C. Suša je takođe pogodila biljke.
Uz adekvatnu opskrbu vodom, biljke se mogu hladiti isparavanjem. Međutim, oni to ne mogu učiniti kada su pod stresom od suše. Zato se uzgajivači nadaju da će razviti biljke otporne na toplinu i sušu koje mogu preživjeti s manje vode i još uvijek daju dobre usjeve, a zahtijevaju što je moguće manje gnojiva i pesticida.
Uzgajivači dobijaju podršku od istraživača na Fraunhofer EZRT-u, gdje se istraživanja tehnologija fenotipizacije biljaka provode dugi niz godina. To se odnosi na njihov izgled, koji uključuje mnoge faktore kao što su veličina lista, raspored listova, debljina korijena i prinos. „Ljudi su birali useve na osnovu spoljašnjih karakteristika hiljadama godina“, objašnjava dr Stefan Gert, šef odeljenja za AMS u Fraunhofer centru za razvoj rendgenske tehnologije. “Razvijamo tehnologije za objektivno mjerenje ovih fenotipskih karakteristika i optimiziranje uzgoja na osnovu ovih podataka.”
Istraživački tim predvođen dr. Gehrtom razvio je DeBiFix, terenskog robota za poljoprivredu. Može kontinuirano snimati rendgenske snimke biljaka. Istovremeno, generiše 3D slike pomoću optičkog sistema. Ovo je važna informacija za uzgajivača - omogućava im da u suštini pogledaju u klas pšenice ili ispod biljke krompira i utvrde da li sorta koju uzgajaju daje dobar prinos.
Najvažniji cilj međuregionalnog Fraunhofer projekta pametne poljoprivrede je podrška uzgajivačima. Kao dio toga, u Triesdorfu u Bavarskoj otvara se Tehnološki centar za fenotipizaciju biljaka Fraunhofer. U ovom trenutku, dr. Gert i njegove kolege namjeravaju razviti iskustvo i primijeniti ga u stvarnom životu.
U laboratoriji za fenotipizaciju biljaka pod kontrolom klime u Fraunhofer EZRT u Fürthu, dr. Gehrt pokazuje kako će oplemenjivači biljaka raditi u budućnosti. Na uskoj pokretnoj traci ispred rendgen aparata, u urednim redovima poređane su saksije sa raznim kultivisanim biljkama. Vrata rendgen aparata se otvaraju i kahlica ulazi unutra. Čim se vrata zatvore, lonac prolazi kroz CT skeniranje.
„Prije više od deset godina počeli smo da snimamo biljke krompira kako bismo dobili informacije o rastu gomolja“, kaže dr. Gehrt. “Na osnovu 3D rendgenskih snimaka možemo odrediti težinu gomolja bez da ih iskopamo.” Ovaj proces se koristi za zadatke kao što je odabir sorti koje su posebno otporne na toplinu. U tu svrhu biljke se stavljaju u laboratoriju u uslovima toplotnog stresa. Skeniranje zatim otkriva koje biljke se najefikasnije nose sa stresom, stvarajući jake gomolje uprkos vrućini.
Dok su prvi CT snimci mogli prikazati samo debelo korijenje i krtole, novi sistemi također mogu uhvatiti finu podzemnu strukturu korijena pšenice. “Naš novi rendgenski aparat je najnapredniji i najmoćniji sistem za rendgensko snimanje dijelova postrojenja pod zemljom,” kaže dr. Gerth.
Istraživači iz Fraunhofer EZRT-a također izvode 3D digitalno snimanje dijelova biljaka koji se nalaze iznad zemlje, kao što su lišće i klasovi pšenice. Ovi podaci se mogu koristiti za više od površine lišća – 3D slike također pružaju informacije o toplinskoj toleranciji biljke. Da li biljka podiže lišće da bi se zaštitila od sunca? Da li se listovi uvijaju zbog stresa?
Efikasnost Fraunhofer EZRT optičkih sistema za prepoznavanje biljaka jasno je demonstrirana na ispitnom polju sjemenarske kompanije Strube D&S GmbH. U ovom slučaju korišten je drugi prototip BlueBoba - poljski robot koji se kreće samostalno i automatski uklanja korov na poljima šećerne repe. Krećući se između redova, snima slike svih živih biljaka pomoću multispektralnih kamera.
"Uz pomoć umjetna inteligencija fenotip svake pojedinačne biljke se analizira i klasifikuje ili kao korov ili kao biljka repe“, objašnjava Christian Hügel, šef Tehničkog centra za istraživanje sjemena u Strbu.
Jedna od glavnih oblasti rada u novom centru u Trisdorfu biće obrada podataka dobijenih tokom fenotipizacije. “Naš glavni cilj je korištenje naše tehnologije za podršku malim i srednjim oplemenjivači biljaka“, naglašava dr Gert.