Умный немецкий робот делает рентген пшеницы для селекции на жаростойкость

Изменение климата создает серьезные проблемы для растениеводов. На помощь спешат селекционеры и разработчики инновационного сельскохозяйственного оборудования.

В Центре развития рентгеновских технологий имени Фраунгофера ученые разрабатывают современные когнитивные сенсорные системы, которые генерируют большой объем данных. Из этих данных можно целенаправленно извлекать информацию с помощью интеллектуальных программных методов. Затем они связываются с дополнительными метаданными, чтобы интегрировать собранные данные датчиков и их оценку в контекст конкретного приложения. Полученные и обработанные таким образом знания очень нужны селекционерам. Например, интеллектуальный полевой робот и рентгеновская технология помогают им выбирать сорта растений, устойчивые к жаре.

Ученые Fraunhofer EZRT уже много лет ведут исследования технологий определения фенотипов растений, включающие множество факторов, таких как размер листьев, расположение листьев, толщина корней и урожайность. «На протяжении тысячелетий люди отбирали сельскохозяйственные культуры по внешним признакам. Мы разрабатываем технологии для объективного измерения этих характеристик фенотипа и оптимизации разведения на основе этих данных», - пояснил д-р Штефан Герт, руководитель отдела AMS Фраунгоферовского центра развития рентгеновских технологий.

Под руководством доктора Герта команда специалистов разработала DeBiFix, полевого робота для сельскохозяйственных приложений. По мере того, как DeBiFix пробирается сквозь поле пшеницы, он непрерывно делает рентгеновские снимки растений и одновременно генерирует 3D-изображения с помощью оптической системы. Это, по сути, позволяет селекционерам заглянуть внутрь колосьев пшеницы и определить, даст ли выращиваемый ими сорт хороший урожай.

Проект начинался в лаборатории для компьютерной томографии картофеля, чтобы при помощи 3D-рентгеновского сканирования определить вес клубней, не выкапывая их. К концу вегетации горшечные растения картофеля подвергали тепловому стрессу и сканирование показывало, какие образцы эффективно справляются со стрессом и наращивают клубни, несмотря на жару.

По мере развития технологии стало возможным просвечивать не только толстые клубни, но и тонкую подземную корневую структуру пшеницы. «Наш новый рентгеновский аппарат - самая современная и мощная система для рентгеновского исследования частей растений под землей», - сказал доктор Герт.

Он отметил, что исследователи из Fraunhofer EZRT также проводят цифровое 3D-изображение частей растений, находящихся над землей, таких как листья и колосья пшеницы. Данные можно использовать не только для определения площади поверхности листа — 3D-изображения предоставляют информацию об устойчивости растения к жаре: поднимают ли они листья для защиты от солнца или скручивают их из-за стресса, например.

Д-р Герт подчеркнул: «Наша главная цель - использовать наши технологии для поддержки малых и средних селекционеров».