El cambio climático plantea serios desafíos para los criadores. Un robot de campo inteligente y tecnología de rayos X les ayudan a seleccionar muestras de plantas resistentes al calor para su selección. Los sensores en la máquina de alta tecnología fueron desarrollados por el Centro de Desarrollo de Tecnología de Rayos X Fraunhofer, una división del Instituto IIS Fraunhofer para Circuitos Integrados. portal Phys.org.
El verano se está poniendo más caliente. Solo este verano, Alemania ha experimentado un calor extremo, con temperaturas que alcanzan los 40°C. La sequía también afectó a las plantas.
Con un suministro suficiente de agua, las plantas pueden enfriarse por evaporación. Sin embargo, no pueden hacer esto cuando están estresados por la sequía. Es por eso que los mejoradores esperan desarrollar plantas tolerantes al calor y a la sequía que puedan sobrevivir con menos agua y aun así producir buenas cosechas mientras requieren la menor cantidad posible de fertilizantes y pesticidas.
Los fitomejoradores reciben el apoyo de los investigadores de Fraunhofer EZRT, donde se han realizado investigaciones durante muchos años sobre tecnologías para determinar fenotipos de plantas. Esto se refiere a su apariencia, que incluye muchos factores como el tamaño de la hoja, la posición de la hoja, el grosor de la raíz y el rendimiento. “La gente ha estado eligiendo cultivos en función de las características externas durante miles de años”, explica el Dr. Stefan Gert, jefe del departamento de AMS en el Centro Fraunhofer para el Desarrollo de Tecnología de Rayos X. “Estamos desarrollando tecnologías para medir objetivamente estas características fenotípicas y optimizar la reproducción en función de estos datos”.
Un equipo de investigación dirigido por el Dr. Gert ha desarrollado DeBiFix, un robot de campo para la agricultura. Es capaz de tomar continuamente radiografías de las plantas. Al mismo tiempo, genera imágenes en 3D mediante un sistema óptico. Esta es información importante para el mejorador: le permite, de hecho, mirar dentro de las espigas de trigo o debajo del arbusto de papa y determinar si la variedad que está cultivando está produciendo una buena cosecha.
El objetivo más importante del proyecto interregional de agricultura inteligente Fraunhofer es apoyar a los criadores. Dentro de su marco, se abre el Centro de tecnología de fenotipado de plantas Fraunhofer en Triesdorf, Baviera. En este punto, el Dr. Gert y sus colegas pretenden desarrollar la experiencia y aplicarla en la vida real.
En la sala de laboratorio para el fenotipado de plantas en condiciones climáticas controladas en Fraunhofer EZRT en Fürth, el Dr. Gert demuestra cómo trabajarán los fitomejoradores en el futuro. En una estrecha cinta transportadora frente a la unidad de rayos X, las macetas con varias plantas cultivadas están dispuestas en filas ordenadas. La puerta de la máquina de rayos X se abre y se desliza una olla. Tan pronto como la puerta se cierra, la olla se somete a una tomografía computarizada.
“Hace más de una década, comenzamos a tomar radiografías de las plantas de papa para obtener información sobre el crecimiento de los tubérculos”, informa el Dr. Gert. “Basándonos en las radiografías 3D, podemos determinar el peso de los tubérculos sin desenterrarlos”. Este proceso se utiliza para tareas como la selección de variedades particularmente tolerantes al calor. Para ello, las plantas se colocan en un laboratorio en condiciones de estrés por calor. Luego, el escaneo revela qué plantas son más efectivas para hacer frente al estrés, produciendo tubérculos fuertes a pesar del calor.
Si bien las primeras tomografías computarizadas solo podían mostrar raíces y tubérculos gruesos, los sistemas más nuevos también pueden capturar la fina estructura subterránea de las raíces del trigo. “Nuestra nueva máquina de rayos X es el sistema más avanzado y poderoso para escanear partes de plantas bajo tierra”, dice el Dr. Gert.
Los investigadores de Fraunhofer EZRT también están realizando imágenes digitales en 3D de partes de plantas que están sobre el suelo, como hojas y espigas de trigo. Estos datos se pueden usar no solo para determinar el área de la hoja: las imágenes en 3D también brindan información sobre la tolerancia al calor de la planta. ¿La planta levanta sus hojas para protegerse del sol? ¿Las hojas se rizan debido al estrés?
El rendimiento de los sistemas de reconocimiento óptico de plantas Fraunhofer EZRT se demostró claramente en el campo de prueba de la empresa de semillas Strube D&S GmbH. En este caso, se utilizó el segundo prototipo de BlueBob, un robot de campo que se mueve de forma independiente y elimina automáticamente las malas hierbas en los campos de remolacha azucarera. Moviéndose entre las filas, registra imágenes de todas las plantas vivas utilizando cámaras multiespectrales.
"Mediante inteligencia artificial el fenotipo de cada planta individual se analiza y clasifica como maleza o remolacha”, explica Christian Hügel, director del Centro Técnico para la Investigación de Semillas en Strub.
Una de las principales áreas de trabajo en el nuevo centro de Triesdorf será el procesamiento de los datos obtenidos durante el fenotipado. “Nuestro principal objetivo es utilizar nuestra tecnología para apoyar a las pequeñas y medianas criadores de plantas“, enfatiza el Dr. Gert.