Změna klimatu představuje pro chovatele vážné výzvy. Inteligentní polní robot a rentgenová technologie jim pomáhají vybrat tepelně odolné vzorky rostlin k výběru. Senzory v high-tech stroji byly vyvinuty Fraunhoferovým centrem pro vývoj rentgenové technologie, divizí IIS Fraunhofer Institute for Integrated Circuits. Portál Phys.org.
Léto je čím dál teplejší. Jen letos v létě zažilo Německo extrémní vedra, teploty dosahovaly až 40°C. Sucho zasáhlo i rostliny.
Při dostatečném přísunu vody lze rostliny ochlazovat odpařováním. To však nedokážou, když je stresuje sucho. To je důvod, proč šlechtitelé doufají, že vyvinou rostliny odolné vůči teplu a suchu, které dokážou přežít s menším množstvím vody a přesto produkovat dobré úrody a přitom vyžadovat co nejmenší množství hnojiv a pesticidů.
Šlechtitelé dostávají podporu od výzkumníků z Fraunhofer EZRT, kde se již řadu let provádí výzkum technologií pro určování rostlinných fenotypů. To se týká jejich vzhledu, který zahrnuje mnoho faktorů, jako je velikost listu, poloha listu, tloušťka kořene a výnos. „Lidé si vybírají plodiny na základě vnějších charakteristik po tisíce let,“ vysvětluje Dr. Stefan Gert, vedoucí oddělení AMS ve Fraunhoferově centru pro vývoj rentgenové technologie. "Vyvíjíme technologie pro objektivní měření těchto fenotypových charakteristik a optimalizaci chovu na základě těchto dat."
Výzkumný tým vedený Dr. Gertem vyvinul DeBiFix, polního robota pro zemědělství. Je schopen nepřetržitě pořizovat rentgenové záření rostlin. Zároveň generuje 3D obrazy pomocí optického systému. To je důležitá informace pro šlechtitele – umožňuje mu to ve skutečnosti nahlédnout do pšeničných klasů nebo pod keř brambor a zjistit, zda odrůda, kterou pěstují, dává dobrou úrodu.
Nejdůležitějším cílem meziregionálního projektu Fraunhofer smart farming je podpora chovatelů. V jejím rámci se v bavorském Triesdorfu otevírá Fraunhofer Plant Phenotyping Technology Center. V tomto bodě má Dr. Gert a jeho kolegové v úmyslu tuto zkušenost rozvinout a aplikovat v reálném životě.
V laboratorní místnosti pro fenotypování rostlin za klimaticky kontrolovaných podmínek ve Fraunhofer EZRT ve Fürthu Dr. Gert ukazuje, jak budou šlechtitelé pracovat v budoucnu. Na úzkém dopravním pásu před rentgenovou jednotkou jsou v úhledných řadách uspořádány květináče s různými pěstovanými rostlinami. Dveře rentgenového přístroje se otevřou a dovnitř se zasune hrnec. Jakmile se dvířka zavřou, hrnec podstoupí CT vyšetření.
„Před více než deseti lety jsme začali s rentgenováním rostlin brambor, abychom získali informace o růstu hlíz,“ uvádí Dr. Gert. "Na základě 3D rentgenových paprsků můžeme určit hmotnost hlíz, aniž bychom je vykopávali." Tento proces se používá pro úkoly, jako je výběr zvláště tepelně odolných odrůd. Za tímto účelem jsou rostliny umístěny v laboratoři v podmínkách tepelného stresu. Skenování pak odhalí, které rostliny jsou nejúčinnější při zvládání stresu a produkují silné hlízy navzdory horku.
Zatímco první CT snímky dokázaly prokázat pouze tlusté kořeny a hlízy, novější systémy dokážou zachytit i jemnou podzemní strukturu kořenů pšenice. „Náš nový rentgenový přístroj je nejpokročilejší a nejvýkonnější systém pro skenování částí rostlin pod zemí,“ říká Dr. Gert.
Výzkumníci z Fraunhofer EZRT také provádějí 3D digitální zobrazování částí rostlin, které jsou nad zemí, jako jsou listy a klasy pšenice. Tato data lze využít nejen pro určení listové plochy – 3D snímky poskytují také informace o tepelné toleranci rostliny. Zvedá rostlina listy, aby se chránila před sluncem? Svíjejí se listy vlivem stresu?
Výkonnost systémů optického rozpoznávání rostlin Fraunhofer EZRT byla jasně prokázána na testovacím poli semenářské společnosti Strube D&S GmbH. V tomto případě byl použit druhý prototyp BlueBob, polní robot, který se pohybuje samostatně a automaticky odstraňuje plevel na polích cukrové řepy. Pohybuje se mezi řadami a zaznamenává snímky všech živých rostlin pomocí multispektrálních kamer.
"S pomocí umělá inteligence fenotyp každé jednotlivé rostliny je analyzován a klasifikován jako plevel nebo řepa,“ vysvětluje Christian Hügel, vedoucí Technického centra pro výzkum semen ve Strubu.
Jednou z hlavních oblastí práce v novém centru v Triesdorfu bude zpracování dat získaných při fenotypizaci. „Naším hlavním cílem je využít naši technologii k podpoře malých a středních podniků šlechtitelé rostlin“ zdůrazňuje Dr. Gert.