기후 변화는 육종가에게 심각한 문제를 제기합니다. 지능형 현장 로봇과 X선 기술은 선택을 위해 내열성 식물 샘플을 선택하는 데 도움이 됩니다. 하이테크 기계의 센서는 IIS Fraunhofer 집적 회로 연구소(Institute for Integrated Circuits)의 한 부서인 Fraunhofer Center for Development of X-ray Technology에서 개발했습니다. Phys.org 포털.
여름이 점점 더워지고 있습니다. 이번 여름만 해도 독일은 최고 40°C까지 올라가는 극심한 더위를 경험했습니다. 가뭄은 식물에도 영향을 미쳤다.
충분한 물 공급으로 식물은 증발로 냉각될 수 있습니다. 그러나 그들은 가뭄으로 스트레스를 받으면 이것을 할 수 없습니다. 이것이 바로 육종가들이 더 적은 양의 비료와 살충제를 사용하면서 더 적은 양의 물에서도 생존하고 여전히 좋은 작물을 생산할 수 있는 내열성, 가뭄 저항성 식물을 개발하기를 희망하는 이유입니다.
육종가는 식물 표현형을 결정하는 기술에 대한 연구가 수년간 수행된 Fraunhofer EZRT의 연구원으로부터 지원을 받습니다. 이것은 잎 크기, 잎 위치, 뿌리 두께 및 수확량과 같은 많은 요소를 포함하는 모양을 나타냅니다. "사람들은 수천 년 동안 외부 특성에 따라 작물을 선택했습니다."라고 프라운호퍼 X선 기술 개발 센터의 AMS 부서장인 Dr. Stefan Gert는 설명합니다. "우리는 이러한 표현형 특성을 객관적으로 측정하고 이러한 데이터를 기반으로 육종을 최적화하는 기술을 개발하고 있습니다."
Gert 박사가 이끄는 연구팀은 농업용 현장 로봇인 DeBiFix를 개발했습니다. 지속적으로 식물의 엑스레이를 촬영할 수 있습니다. 동시에 광학 시스템을 사용하여 3D 이미지를 생성합니다. 이것은 육종가에게 중요한 정보입니다. 사실 이를 통해 그는 밀 이삭 내부나 감자 덤불 아래를 살펴보고 그들이 재배하고 있는 품종이 좋은 작물을 생산하고 있는지 판단할 수 있습니다.
지역간 Fraunhofer 스마트 농업 프로젝트의 가장 중요한 목표는 육종가를 지원하는 것입니다. 그 프레임워크 내에서 Fraunhofer Plant Phenotyping Technology Center가 바이에른주 트리스도르프에 문을 엽니다. 이 시점에서 Gert 박사와 그의 동료들은 경험을 개발하고 실생활에 적용하려고 합니다.
Fürth에 있는 Fraunhofer EZRT의 기후 조절 조건에서 식물 표현형 분석을 위한 실험실에서 Gert 박사는 육종가가 미래에 어떻게 일할 것인지 보여줍니다. 엑스레이 장치 앞의 좁은 컨베이어 벨트에는 다양한 재배 식물이 있는 화분이 가지런히 배열되어 있습니다. 엑스레이 기계의 문이 열리고 냄비가 들어옵니다. 문이 닫히자마자 냄비는 CT 스캔을 받습니다.
Gert 박사는 “3여 년 전에 우리는 덩이줄기 성장에 대한 정보를 얻기 위해 감자 식물을 X선으로 촬영하기 시작했습니다. "XNUMXD 엑스레이를 기반으로 덩이줄기를 파지 않고도 덩이줄기의 무게를 결정할 수 있습니다." 이 프로세스는 특히 내열성 품종을 선택하는 것과 같은 작업에 사용됩니다. 이를 위해 식물은 열 스트레스 조건에서 실험실에 배치됩니다. 그런 다음 스캔을 통해 어떤 식물이 스트레스에 가장 효과적으로 대처하여 열에도 불구하고 강한 괴경을 생산하는지 알 수 있습니다.
첫 번째 CT 스캔은 두꺼운 뿌리와 괴경을 통해서만 보여줄 수 있었지만 새로운 시스템은 밀 뿌리의 미세한 지하 구조도 포착할 수 있습니다. Gert 박사는 “우리의 새로운 X선 기계는 지하에 있는 플랜트 부품을 스캔하기 위한 가장 진보되고 강력한 시스템입니다.
Fraunhofer EZRT의 연구원들은 또한 밀의 잎과 이삭과 같이 지상에 있는 식물 부분의 3D 디지털 이미징을 수행하고 있습니다. 이 데이터는 잎 면적을 결정하는 데 사용할 수 있을 뿐만 아니라 3D 이미지도 식물의 내열성에 대한 정보를 제공합니다. 식물은 태양을 보호하기 위해 잎을 듭니까? 스트레스 때문에 잎이 말리나요?
Fraunhofer EZRT 광학 식물 인식 시스템의 성능은 종자 회사인 Strube D&S GmbH의 테스트 필드에서 명확하게 입증되었습니다. 이 경우 두 번째 BlueBob 프로토타입이 사용되었습니다. 이 프로토타입은 사탕무 밭에서 독립적으로 움직이며 자동으로 잡초를 제거하는 현장 로봇입니다. 그는 줄 사이를 이동하면서 다중 스펙트럼 카메라를 사용하여 모든 살아있는 식물의 이미지를 기록합니다.
"사용하여 인공 지능 각 개별 식물의 표현형이 분석되고 잡초 또는 비트 식물로 분류됩니다.”라고 Strub의 종자 연구 기술 센터 책임자인 Christian Hügel이 설명합니다.
트리스도르프의 새 센터에서 주요 작업 영역 중 하나는 표현형 분석 중에 얻은 데이터를 처리하는 것입니다. "우리의 주요 목표는 우리 기술을 사용하여 중소기업을 지원하는 것입니다. 식물 육종가"라고 Gert 박사는 강조합니다.