Loftslagsbreytingar valda ræktendum alvarlegar áskoranir. Snjall vélmenni á sviði og röntgentækni hjálpa þeim að velja hitaþolin plöntusýni til vals. Skynjararnir í hátæknivélinni voru þróaðir af Fraunhofer Center for the Development of X-ray Technology, deild IIS Fraunhofer Institute for Integrated Circuits. Phys.org vefgátt.
Sumarið er að verða heitara. Þetta sumar eitt og sér hefur verið mikill hiti í Þýskalandi þar sem hiti hefur farið upp í 40°C. Þurrkarnir höfðu einnig áhrif á plöntur.
Með nægu vatni er hægt að kæla plöntur með uppgufun. Hins vegar geta þeir ekki gert þetta þegar þeir eru stressaðir vegna þurrka. Þess vegna vonast ræktendur til að þróa hitaþolnar, þurrkaþolnar plöntur sem geta lifað af minna vatni og samt framleitt góða uppskeru á sama tíma og þeir þurfa sem minnst magn af áburði og skordýraeitri.
Ræktendur fá stuðning frá vísindamönnum hjá Fraunhofer EZRT, þar sem rannsóknir hafa verið gerðar í mörg ár á tækni til að ákvarða svipgerð plantna. Þetta vísar til útlits þeirra, sem felur í sér marga þætti eins og blaðastærð, stöðu blaða, rótþykkt og uppskeru. „Fólk hefur valið ræktun á grundvelli ytri eiginleika í þúsundir ára,“ útskýrir Dr. Stefan Gert, yfirmaður AMS-deildar Fraunhofer Center for Development of X-ray Technology. „Við erum að þróa tækni til að mæla þessi svipgerðareiginleika á hlutlægan hátt og hámarka ræktun út frá þessum gögnum.
Rannsóknarteymi undir forystu Dr. Gert hefur þróað DeBiFix, akurvélmenni fyrir landbúnað. Það er fær um að taka stöðugt röntgengeisla af plöntum. Á sama tíma býr það til þrívíddarmyndir með ljóskerfi. Þetta eru mikilvægar upplýsingar fyrir ræktandann - það gerir honum í rauninni kleift að líta inn í hveitieyrun eða undir kartöflurunni og ákvarða hvort afbrigðið sem þeir eru að rækta sé að gefa góða uppskeru.
Mikilvægasta markmið millisvæða Fraunhofer snjallbúskaparverkefnisins er að styðja ræktendur. Innan ramma þess opnar Fraunhofer Plant Phenotyping Technology Center í Triesdorf, Bæjaralandi. Á þessum tímapunkti ætla Dr. Gert og samstarfsmenn hans að þróa reynsluna og beita henni í raunveruleikanum.
Í rannsóknarstofu fyrir svipgerð plantna við loftslagsstýrðar aðstæður á Fraunhofer EZRT í Fürth sýnir Dr. Gert hvernig ræktendur munu vinna í framtíðinni. Á mjóu færibandi fyrir framan röntgeneininguna er pottum með ýmsum ræktuðum plöntum raðað í snyrtilegar raðir. Hurðin á röntgenvélinni opnast og inn rennur pottur. Um leið og hurðin lokar fer potturinn í tölvusneiðmynd.
„Fyrir meira en áratug byrjuðum við að geisla kartöfluplöntur til að fá upplýsingar um hnýðivöxt,“ segir Dr. Gert. "Byggt á 3D röntgengeislum getum við ákvarðað þyngd hnýðanna án þess að grafa þá upp." Þetta ferli er notað fyrir verkefni eins og að velja sérstaklega hitaþolin afbrigði. Í þessu skyni eru plönturnar settar á rannsóknarstofu við hitaálag. Skönnunin leiðir síðan í ljós hvaða plöntur eru duglegar að takast á við streitu og gefa af sér sterka hnýði þrátt fyrir hitann.
Þó að fyrstu tölvusneiðmyndirnar gætu aðeins sýnt í gegnum þykkar rætur og hnýði, geta nýrri kerfi einnig fanga fína neðanjarðarbyggingu hveitirótanna. „Nýja röntgenvélin okkar er fullkomnasta og öflugasta kerfið til að skanna plöntuhluta neðanjarðar,“ segir Dr. Gert.
Vísindamenn hjá Fraunhofer EZRT eru einnig að gera stafræna þrívíddarmyndatöku af plöntuhlutum sem eru ofanjarðar, eins og laufblöð og hveiti. Þessi gögn er ekki aðeins hægt að nota til að ákvarða laufsvæðið - 3D myndir veita einnig upplýsingar um hitaþol plöntunnar. Lyftir plöntan upp laufunum til að verjast sólinni? Hryggjast laufin vegna streitu?
Frammistaða Fraunhofer EZRT ljóskerfisgreiningarkerfa var greinilega sýnd á prófunarsviði fræfyrirtækisins Strube D&S GmbH. Í þessu tilviki var önnur BlueBob frumgerðin notuð, akurvélmenni sem hreyfist sjálfstætt og fjarlægir sjálfkrafa illgresi í sykurrófuökrum. Hann færir sig á milli raðanna og tekur upp myndir af öllum lifandi plöntum með fjölrófsmyndavélum.
"Með því að nota gervigreind svipgerð hverrar einstakrar plöntu er greind og flokkuð sem annað hvort illgresi eða rófuplanta,“ útskýrir Christian Hügel, yfirmaður Tæknimiðstöðvar fyrir frærannsóknir í Strub.
Eitt helsta starfssviðið í nýju miðstöðinni í Triesdorf verður vinnsla gagna sem aflað er við svipgerð. „Meginmarkmið okkar er að nota tæknina okkar til að styðja við lítil og meðalstór plönturæktendur“, leggur áherslu á Dr. Gert.