El canvi climàtic suposa seriosos reptes per als obtentors de plantes. Un robot de camp intel·ligent i una tecnologia de raigs X els ajuden a seleccionar mostres de plantes resistents a la calor per a la seva selecció. Els sensors de la màquina d'alta tecnologia van ser desenvolupats pel Centre Fraunhofer per al Desenvolupament de Tecnologia de Raigs X, una divisió de l'Institut Fraunhofer de Circuits Integrats IIS, informa Portal Phys.org.
L'estiu és cada cop més calorós. Només aquest estiu, Alemanya va experimentar una calor extrema amb temperatures que van arribar als 40 °C. La sequera també va afectar les plantes.
Amb un subministrament adequat d'aigua, les plantes es poden refredar per evaporació. Tanmateix, no poden fer-ho quan estan estressats per la sequera. És per això que els obtentors de plantes esperen desenvolupar plantes tolerants a la calor i a la sequera que puguin sobreviure amb menys aigua i encara produir bons cultius, alhora que requereixen el mínim de fertilitzants i pesticides possibles.
Els criadors reben el suport d'investigadors de Fraunhofer EZRT, on la investigació sobre tecnologies de fenotipatge de plantes s'ha dut a terme durant molts anys. Això fa referència al seu aspecte, que inclou molts factors com ara la mida de les fulles, la disposició de les fulles, el gruix de l'arrel i el rendiment. "La gent ha triat cultius basats en característiques externes durant milers d'anys", explica el Dr. Stefan Gehrt, cap del departament d'AMS del Centre Fraunhofer per al Desenvolupament de Tecnologia de Raigs X. "Estem desenvolupant tecnologies per mesurar objectivament aquestes característiques fenotípiques i optimitzar la cria a partir d'aquestes dades".
L'equip d'investigació dirigit pel Dr. Gehrt va desenvolupar DeBiFix, un robot de camp per a l'agricultura. És capaç de prendre contínuament imatges de raigs X de plantes. Al mateix temps, genera imatges 3D mitjançant un sistema òptic. Aquesta és una informació important per a un criador: els permet bàsicament mirar dins d'una espiga de blat o sota una planta de patata i determinar si la varietat que estan cultivant està produint un bon rendiment.
L'objectiu més important del projecte interregional d'agricultura intel·ligent de Fraunhofer és donar suport als criadors. Com a part d'això, s'obre el Centre Tecnològic de Fenotipat de la Planta Fraunhofer a Triesdorf, Baviera. En aquest punt, el Dr. Gerth i els seus col·legues tenen la intenció de desenvolupar l'experiència i aplicar-la a la vida real.
Al laboratori de fenotipat de plantes controlades pel clima del Fraunhofer EZRT a Fürth, el Dr. Gehrt demostra com treballaran els obtentors de plantes en el futur. En una cinta transportadora estreta davant de la unitat de raigs X, els tests amb diverses plantes cultivades es disposen en files ordenades. La porta de la màquina de raigs X s'obre i hi entra un orinal. Tan bon punt es tanca la porta, l'olla passa per una TAC.
"Fa més de deu anys, vam començar a radiografiar plantes de patata per obtenir informació sobre el creixement dels tubercles", diu el doctor Gehrt. "Basant-nos en imatges de raigs X en 3D, podem determinar el pes dels tubercles sense desenterrar-los". Aquest procés s'utilitza per a tasques com la selecció de varietats especialment tolerants a la calor. Amb aquesta finalitat, les plantes es col·loquen al laboratori en condicions d'estrès per calor. Aleshores, les exploracions revelen quines plantes fan front més eficaç a l'estrès, produint tubercles forts malgrat la calor.
Tot i que les primeres exploracions de TC només podien imatges d'arrels gruixudes i tubercles, els nous sistemes també poden capturar la fina estructura subterrània de les arrels del blat. "La nostra nova màquina de raigs X és el sistema més avançat i potent per radiografiar peces de plantes sota terra", diu el Dr. Gerth.
Els investigadors de Fraunhofer EZRT també estan realitzant imatges digitals en 3D de parts de plantes que es troben per sobre del sòl, com ara fulles i espigues de blat. Aquestes dades es poden utilitzar per a més que la superfície de la fulla: les imatges en 3D també proporcionen informació sobre la tolerància a la calor de la planta. La planta aixeca les fulles per protegir-se del sol? Les fulles s'enrotllen a causa de l'estrès?
L'eficàcia dels sistemes òptics de reconeixement de plantes Fraunhofer EZRT es va demostrar clarament al camp de proves de l'empresa de llavors Strube D&S GmbH. En aquest cas, es va utilitzar el segon prototip de BlueBob: un robot de camp que es mou de manera independent i elimina automàticament les males herbes dels camps de remolatxa sucrera. Desplaçant-se entre files, grava imatges de totes les plantes vives mitjançant càmeres multiespectrals.
"Mitjançant l'ús de intel · ligència artificial el fenotip de cada planta individual s'analitza i es classifica com una mala herba o una planta de remolatxa", explica Christian Hügel, cap del Centre Tècnic d'Investigació de Llavors a Strub.
Una de les principals àrees de treball del nou centre de Triesdorf serà el processament de les dades obtingudes durant el fenotipat. “El nostre objectiu principal és utilitzar la nostra tecnologia per donar suport a les petites i mitjanes obtentors de plantes“, subratlla el doctor Gert.