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La investigación de plantas entra en una nueva era de automatización y big data


El Centro de Ecofenotipado de Plantas de los Países Bajos (NPEC) ha comenzado su trabajo. ¿Qué innovaciones están ayudando a los científicos a comprender mejor la vida vegetal en un clima cambiante?


“Como sugiere el nombre, el Centro Holandés para la Ecofenotipificación de Plantas se trata del fenotipo o apariencia de la planta. No es el bagaje genético, el genotipo, lo central, sino la medida de cómo se ve una planta y el papel que juega el medio ambiente en eso, explica el profesor de genética Mark Aarts, presidente de la junta directiva de NPEC. “Y lo que NPEC tiene para ofrecer en términos de tecnología es simplemente fenomenal. La genética ya no es una limitación para la investigación en estos días. Actualmente, podemos determinar genotipos de forma muy rápida y económica. Ahora necesitamos entender qué hacen estas secuencias de ADN. ¿Por qué una lechuga con este genotipo es diferente de una lechuga con otro genotipo? ¿Cuál es el impacto del medio ambiente y el clima en esto? NPEC ofrece la capacidad de medir todo esto”.

“Por supuesto, siempre se ha medido cómo responden los cultivos a un determinado tratamiento, enfermedad o estrés”, continúa Rick van de Zedde, gerente de proyecto para el desarrollo y construcción de NPEC en la Universidad de Wageningen. “Pero este tipo de experimentos hasta ahora han requerido una buena cantidad de trabajo manual. El alcance de los experimentos estaba limitado por la cantidad de plantas que una persona podía analizar en un día. Como resultado, los estudiantes de posgrado dedican semanas a un trabajo manual intensivo mientras pueden utilizar mejor su valioso tiempo de otras maneras. NPEC proporciona a los investigadores equipos con los que pueden analizar plantas y recopilar conjuntos de datos a gran escala y de forma estandarizada. El uso de robots, sensores, sistemas de automatización en invernaderos y cámaras climáticas,

El invernadero consta de dos partes. En una parte, las plantas se trasladan sobre cintas transportadoras a gabinetes llenos de sistemas de medición. En la otra parte, por el contrario, las macetas con plantas se detienen y los instrumentos de medición se mueven a su alrededor. En ambos casos, la medición es totalmente automática.

“Aquí medimos la arquitectura de una planta”, señala Rick van de Zedde a un gran gabinete blanco. En el armario, las plantas se capturan desde todos los ángulos, como modelos de moda, y cada cámara tiene su propio enfoque.

“Obtenemos una imagen tridimensional de la planta. Hemos desarrollado el software para esto nosotros mismos. Este es un invento de los especialistas de la Universidad de Wageningen en colaboración con One Planet, no lo encontrarás en ningún otro lugar del mundo. El equipo también genera imágenes hiperespectrales. Así, además de imágenes en luz visible, recibimos imágenes en los rangos ultravioleta e infrarrojo. Esto le permite detectar los primeros síntomas de enfermedad o estrés por sequía. Aquí puede medir propiedades invisibles al ojo humano. Analizamos todo con precisión, incluido el peso de la biomasa y la evaporación a medida que las plantas pasan lentamente al estrés por sequía”, dice el científico.

Las cámaras climáticas están especialmente equipadas para medir la fotosíntesis: los pequeños invernaderos están diseñados para que no penetre ni un solo rayo de luz solar. La luz es artificial y totalmente orientable. Van de Zedde explicó: «Esto significa que podemos simular un día soleado en el sur de Europa o una helada nocturna en los Países Bajos».

“Una de las habitaciones tiene un techo luminoso con varias cámaras y otros sensores con los que podemos monitorear constantemente todas las plantas al mismo tiempo, medir varias propiedades de la fotosíntesis en una escala de tiempo de milisegundos. Estamos particularmente interesados ​​en la respuesta de las plantas a cambios rápidos en la intensidad de la luz. Botánica 2.0 comienza con NPEC. El hecho de que estés automatizando tantos aspectos abre nuevas posibilidades. Siempre se puede medir, incluso de noche si es necesario, y siempre de la misma manera”, concluyó Mark Aarts.

(Fuente: www.resource-online.nl. Autor: Roelof Kleis. Foto: Guy Ackermans).



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