Welkom bij
Moderne landbouw
!
Genen spelen een zeer cruciale rol bij het vormgeven van toekomstige generaties in levende organismen. De basisgedachte dat levende wezens wezens met patronen zijn, is gebaseerd op hun oorsprong. Als het nageslacht van een cricketspeler bijvoorbeeld goed cricket speelt, wordt aangenomen dat het afkomstig is van het cricket-gen van de ouder. Evenzo met planten spreekt de genetische oorsprong boekdelen over de plant en de toekomstige nakomelingen.
Elke plant heeft zijn eigen kenmerken en in dit opzicht zijn er voor- en nadelen. Misschien had de rozenplant in je huis meer bloemen moeten geven dan gewoonlijk. Misschien had de flespompoen groter in de opbrengst moeten zijn dan wat je hebt geoogst. Nu, wat als dit waar zou kunnen worden gemaakt door genetisch materiaal in de plant te gebruiken en het gen te controleren om het dominante expressieve te zijn? Dit prikkelde de hersenen van wetenschappers. En zo werd het basisconcept van genetische modificatie in planten en uiteindelijk fenotypering geïntroduceerd.
Fenotype is afgeleid van de Griekse woorden 'phainen' (weergeven) en 'tupos' (type) en verwijst naar de verzameling meetbare kenmerken van een individu die het resultaat zijn van de interactie van het genotype met de omgeving; fenotypes vertegenwoordigen dus de aard en opvoeding van het organisme.
Plantfenotypering biedt gegevens over de anatomische, historische, fysiologische en biochemische eigenschappen van de plant. Plantenfenotypering is een leidende factor in de intensiteit van selectie, precisie van selectie en detectie van nieuwe genetische variatie. Binnen een plantenveredelingssysteem kan genetisch voordeel (de hoeveelheid toename van de output in de loop van de tijd) op verschillende manieren worden versneld, onder meer door de omvang van het veredelingsprogramma te vergroten om een hogere selectie-intensiteit mogelijk te maken.
High-throughput field fenotyping (HTFP)-technologieën hebben de afgelopen tien jaar de capaciteit voor het op meerdere schaal volgen en kwantificeren van veldexperimenten en kweekkwekerijen enorm uitgebreid. Het voordeel van deze HTFP-technologieën is niet alleen om omslachtige en subjectieve scores snel en kosteneffectief te vervangen, maar ook om het vermogen van nieuwe, latente fenotypes te ontsluiten die de onderliggende biologische functie weerspiegelen.
Plantenveredeling wordt inefficiënt met onjuiste fenotypering en soms waardeloos omdat elke screening van genotypen zo efficiënt zal zijn als het protocol toestaat, en elke vooringenomenheid - gezien de omvang ervan, kan de genetische winst aanzienlijk worden beïnvloed. Het is belangrijk om te begrijpen dat de meest effectieve selectie is dat de frequentie van gunstige allelen in de doelpopulatie laag is in de vroege broedcycli.
Alle onnauwkeurige protocollen voor fenotypering, vooral in kleine of eindige fokpopulaties, zullen de efficiëntie verminderen vanwege de zeer lage frequentie van gunstige allelen en genetische winst.
Daarom zijn er verschillende soorten fenotyperingstechnieken die worden geïmplementeerd op basis van de landbouwgrond en de toepassingsagenda.
High Throughput Field Phenotyping maakt gebruik van een breed scala aan sensoren en analyseprocessen om de efficiëntie, fotosynthese, productie, ontwerp, groei of biomassaproductiviteit van afzonderlijke planten of plantenopstanden te kwantificeren. Oorspronkelijk werden sommige van deze sensoren en procedures ontwikkeld in teledetectie, sommige in precisielandbouw, terwijl andere in laboratoria gebaseerde beeldvormingsprocedures zijn. Plantkleur, spectrale reflectie, chlorofyl-fluorescentie, temperatuur en andere kenmerken worden gekwantificeerd, waaruit kenmerken als biomassa, architectuur, oorgetal, fotosynthetisch vermogen, stomatale opening of weerstand tegen stress kunnen worden afgeleid.
Geautomatiseerde, op afbeeldingen gebaseerde plantfenotypering met hoge doorvoer verwijst naar het niet-destructief detecteren en kwantificeren van plantkenmerken door beelden te analyseren die met regelmatige tussenpozen en met nauwkeurigheid zijn verzameld. Hoewel fenomisch onderzoek de afgelopen tien jaar veel aandacht heeft getrokken, is de extractie van zinvolle en betrouwbare numerieke fenotypes uit plantenbeelden, met name door rekening te houden met de individuele componenten, b.v. bladeren, stengel, fruit en bloem, blijft een cruciaal knelpunt voor de vertaling van vooruitgang in fenotyperingstechnologie in genetische inzichten vanwege verschillende uitdagingen, waaronder variaties in verlichting.
Fenotypering van planten met voertuigen en sensoren op de grond staat bekend als proximale fenotypering. Proximale fenotypering is een opkomende wetenschap die genomica associeert met agronomie en planten-ecofysiologie, terwijl sensor- en geautomatiseerde technologie worden gecombineerd. Tijdens de groei en ontwikkeling van planten wordt het functionele plantenlichaam (FENOTYPE) ontwikkeld door de complexe interactie tussen de genetische geschiedenis (GENOTYPE) en de fysieke omgeving waarin planten zich ontwikkelen (ENVIRONMENT). Deze interacties bepalen de efficiëntie en productiviteit van planten gemeten als cumulatieve biomassa en de efficiëntie van commerciële opbrengst en gebruik van hulpbronnen. Om strategieën voor een duurzame plant vast te stellen, moet het volledige spectrum van plantenwetenschap van moleculaire tot veldschaal worden opgenomen.
Er zijn enigszins andere vereisten voor plantfenotypering voor precisielandbouw in vergelijking met proximale fenotypering. Sommige toepassingen van fenotypering vereisen verschillende benaderingen en oplossingen voor plantenveredeling en daarom is dit soort fenotypering gebaseerd op het optimaliseren van stabiele opbrengsten en het garanderen van de kwaliteit van gewassen. Dit soort fenotypering kan worden gebruikt bij vroege detectie van opkomende pathogenen in planten om tijdig actie te ondernemen. De toepassing van fenotypering is gediversifieerd op basis van specifieke gewassen en varianten van de gewassen.
Onze gedachte:
De huidige fenotyperingsbenaderingen met hoge doorvoer hebben veelbelovende resultaten die kunnen worden gebruikt als een raamwerk voor groei en verbetering in de moderne landbouw. Betrouwbare, tijdbesparende en kosteneffectieve fenotyperingstoepassingen kunnen de verwachte output voor boeren veranderen als ze op de juiste manier worden geïmplementeerd. Agrarische bedrijven en AgTechs moeten begrijpen hoe fenotypering kan worden benut en de opbrengst kan worden verbeterd door middel van duurzame methoden. Fenotypering kan wonderen doen wanneer de significante eigenschappen van gewassen worden geïdentificeerd en de nieuwe kwaliteit van deze eigenschappen genetisch wordt gerepliceerd. Dit is echter een visie voor de verre toekomst; niets dat niet kan worden bereikt. Bovendien moeten de geproduceerde fenotypische gegevens worden verkregen en verwerkt in
een kwantitatieve, stabiele en snelle verwerking, in een formaat dat de eindgebruikers het expliciet zullen interpreteren. De implementatie van fenotypering onder gecontroleerde omstandigheden zal gunstig zijn voor zowel telers als consumenten, waardoor het een win-winsituatie wordt.
Neem vandaag nog contact op met onze Agri-expert om meer te weten te komen over de mogelijkheden van de AI-oplossingen van CropIn en hoe ze kunnen worden geïmplementeerd als een samenwerking met fenotypering!
