Podnebne spremembe predstavljajo resne izzive za rejce. Inteligentni terenski robot in rentgenska tehnologija jim pomagata pri izbiri vzorcev rastlin, odpornih na vročino. Senzorje v visokotehnološkem stroju je razvil Fraunhoferjev center za razvoj rentgenske tehnologije, oddelek Fraunhoferjevega inštituta za integrirana vezja IIS. Portal Phys.org.
Poletje postaja vse bolj vroče. Samo to poletje je Nemčija doživela izjemno vročino, s temperaturami do 40 °C. Suša je prizadela tudi rastline.
Ob zadostni oskrbi z vodo lahko rastline ohladimo z izhlapevanjem. Tega pa ne zmorejo, ko jih suša suši. Zato rejci upajo, da bodo razvili rastline, odporne na vročino in sušo, ki lahko preživijo z manj vode in še vedno dajejo dobre pridelke, medtem ko potrebujejo najmanjšo možno količino gnojil in pesticidov.
Žlahtnitelji prejemajo podporo raziskovalcev na Fraunhofer EZRT, kjer že vrsto let potekajo raziskave o tehnologijah za določanje rastlinskih fenotipov. To se nanaša na njihov videz, ki vključuje številne dejavnike, kot so velikost listov, položaj listov, debelina korenin in pridelek. »Ljudje že tisočletja izbirajo pridelke na podlagi zunanjih značilnosti,« pojasnjuje dr. Stefan Gert, vodja oddelka AMS pri Fraunhoferjevem centru za razvoj rentgenske tehnologije. "Razvijamo tehnologije za objektivno merjenje teh fenotipskih značilnosti in optimizacijo vzreje na podlagi teh podatkov."
Raziskovalna skupina pod vodstvom dr. Gerta je razvila DeBiFix, terenskega robota za kmetijstvo. Sposoben je neprekinjenega rentgenskega slikanja rastlin. Hkrati z optičnim sistemom ustvarja 3D slike. To je pomembna informacija za žlahtnitelja – omogoča mu, da pravzaprav pogleda v klasje pšenice ali pod grm krompirja in ugotovi, ali sorta, ki jo gojijo, daje dober pridelek.
Najpomembnejši cilj medregionalnega projekta pametnega kmetovanja Fraunhofer je podpora rejcem. V njegovem okviru se v Triesdorfu na Bavarskem odpre Fraunhofer Plant Phenotyping Technology Center. Na tej točki dr. Gert in njegovi kolegi nameravajo razviti izkušnjo in jo uporabiti v resničnem življenju.
V laboratoriju za fenotipizacijo rastlin v klimatsko nadzorovanih pogojih na Fraunhofer EZRT v Fürthu dr. Gert prikazuje, kako bodo žlahtnitelji delovali v prihodnosti. Na ozkem tekočem traku pred rentgensko napravo so v urejenih vrstah nanizani lončki z različnimi kulturnimi rastlinami. Vrata rentgenskega aparata se odprejo in vanjo zdrsne lonec. Takoj ko se vrata zaprejo, je lonec podvržen računalniški tomografiji.
»Pred več kot desetletjem smo začeli z rentgenskim slikanjem rastlin krompirja, da bi dobili informacije o rasti gomoljev,« poroča dr. Gert. "Na podlagi 3D rentgenskih posnetkov lahko določimo težo gomoljev, ne da bi jih izkopali." Ta postopek se uporablja za naloge, kot je izbira posebno toplotno odpornih sort. V ta namen rastline postavimo v laboratorij v pogoje toplotnega stresa. Skeniranje nato razkrije, katere rastline so najučinkovitejše pri spopadanju s stresom in kljub vročini proizvedejo močne gomolje.
Medtem ko so prvi CT pregledi lahko pokazali le skozi debele korenine in gomolje, lahko novejši sistemi zajamejo tudi fino podzemno strukturo korenin pšenice. »Naš novi rentgenski aparat je najnaprednejši in najmočnejši sistem za skeniranje delov rastlin pod zemljo,« pravi dr. Gert.
Raziskovalci pri Fraunhofer EZRT delajo tudi 3D digitalno slikanje delov rastlin, ki so nad zemljo, kot so listi in klasje pšenice. Te podatke je mogoče uporabiti ne le za določanje listne površine – 3D slike nudijo tudi informacije o toplotni toleranci rastline. Ali rastlina dvigne liste, da se zaščiti pred soncem? Ali se listi zvijajo zaradi stresa?
Učinkovitost optičnih sistemov za prepoznavanje rastlin Fraunhofer EZRT je bila jasno prikazana na testnem polju podjetja za semena Strube D&S GmbH. V tem primeru je bil uporabljen drugi prototip BlueBob, poljski robot, ki se samostojno premika in samodejno odstranjuje plevel na poljih sladkorne pese. Med premikanjem med vrstami snema slike vseh živih rastlin z multispektralnimi kamerami.
"S pomočjo umetna inteligenca fenotip vsake posamezne rastline je analiziran in razvrščen kot plevel ali pesa,« pojasnjuje Christian Hügel, vodja tehničnega centra za raziskave semen v Strubu.
Eno glavnih področij dela v novem centru v Triesdorfu bo obdelava podatkov, pridobljenih med fenotipizacijo. »Naš glavni cilj je uporabiti našo tehnologijo za podporo malim in srednjim podjetjem žlahtnitelji rastlin«, poudarja dr. Gert.