हवामान बदलामुळे प्रजननकर्त्यांसाठी गंभीर आव्हाने निर्माण झाली आहेत. एक बुद्धिमान फील्ड रोबोट आणि क्ष-किरण तंत्रज्ञान त्यांना निवडीसाठी उष्णता-प्रतिरोधक वनस्पती नमुने निवडण्यात मदत करतात. हाय-टेक मशीनमधील सेन्सर्स फ्रॉनहोफर सेंटर फॉर द डेव्हलपमेंट ऑफ एक्स-रे टेक्नॉलॉजी, IIS फ्रॉनहोफर इन्स्टिट्यूट फॉर इंटिग्रेटेड सर्किट्सच्या विभागाद्वारे विकसित केले गेले आहेत. Phys.org पोर्टल.
उन्हाळा अधिक गरम होत आहे. या उन्हाळ्यात एकट्या जर्मनीमध्ये कमालीचा उष्मा अनुभवला गेला असून तापमान ४० डिग्री सेल्सियसपर्यंत पोहोचले आहे. दुष्काळाचा परिणाम झाडांवरही झाला.
पाण्याच्या पुरेशा पुरवठ्यासह, झाडे बाष्पीभवनाने थंड होऊ शकतात. मात्र, दुष्काळाचा ताण असताना ते हे करू शकत नाहीत. म्हणूनच प्रजननकर्त्यांना उष्मा-सहिष्णु, दुष्काळ-सहिष्णु वनस्पती विकसित करण्याची आशा आहे जी कमी पाण्यात टिकून राहू शकतात आणि तरीही कमीत कमी खत आणि कीटकनाशकांची आवश्यकता असताना चांगले पीक देतात.
ब्रीडर्सना फ्रॉनहोफर ईझेडआरटी येथील संशोधकांकडून पाठिंबा मिळतो, जेथे वनस्पतींचे फिनोटाइप निश्चित करण्यासाठी तंत्रज्ञानावर अनेक वर्षांपासून संशोधन केले जात आहे. हे त्यांच्या स्वरूपाचा संदर्भ देते, ज्यामध्ये पानांचा आकार, पानांची स्थिती, मुळांची जाडी आणि उत्पन्न यासारख्या अनेक घटकांचा समावेश होतो. "हजारो वर्षांपासून लोक बाह्य वैशिष्ट्यांवर आधारित पिके निवडत आहेत," डॉ. स्टीफन गर्ट, क्ष-किरण तंत्रज्ञानाच्या विकासासाठी फ्रॉनहोफर सेंटरमधील AMS विभागाचे प्रमुख स्पष्ट करतात. "आम्ही या फिनोटाइपिक वैशिष्ट्यांचे वस्तुनिष्ठपणे मोजमाप करण्यासाठी आणि या डेटावर आधारित प्रजनन ऑप्टिमाइझ करण्यासाठी तंत्रज्ञान विकसित करत आहोत."
डॉ. गर्ट यांच्या नेतृत्वाखालील संशोधन पथकाने DeBiFix हा शेतीसाठी फील्ड रोबोट विकसित केला आहे. ते सतत वनस्पतींचे एक्स-रे घेण्यास सक्षम आहे. त्याच वेळी, ते ऑप्टिकल प्रणाली वापरून 3D प्रतिमा तयार करते. ही ब्रीडरसाठी महत्त्वाची माहिती आहे - यामुळे त्याला गव्हाच्या कानात किंवा बटाट्याच्या बुशाखाली बघता येते आणि ते वाढवत असलेली विविधता चांगले पीक घेते की नाही हे ठरवू देते.
आंतरप्रादेशिक फ्रॉनहॉफर स्मार्ट फार्मिंग प्रकल्पाचे सर्वात महत्त्वाचे उद्दिष्ट म्हणजे प्रजननकर्त्यांना पाठिंबा देणे. त्याच्या फ्रेमवर्कमध्ये, फ्रॉनहोफर प्लांट फेनोटाइपिंग टेक्नॉलॉजी सेंटर ट्रायडॉर्फ, बव्हेरिया येथे उघडले आहे. या टप्प्यावर, डॉ. गर्ट आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांचा अनुभव विकसित करण्याचा आणि तो वास्तविक जीवनात लागू करण्याचा मानस आहे.
Fürth मध्ये Fraunhofer EZRT येथे हवामान नियंत्रित परिस्थितीत वनस्पती फेनोटाइपिंगसाठी प्रयोगशाळेच्या खोलीत, डॉ. गर्ट भविष्यात प्रजनन करणारे कसे कार्य करतील हे प्रात्यक्षिक करतात. क्ष-किरण युनिटच्या समोर अरुंद कन्व्हेयर बेल्टवर, विविध लागवड केलेल्या वनस्पती असलेली भांडी व्यवस्थित पंक्तीमध्ये मांडली आहेत. एक्स-रे मशीनचा दरवाजा उघडतो आणि एक भांडे आत सरकते. दार बंद होताच भांडे सीटी स्कॅन करून घेतात.
“एक दशकाहून अधिक काळापूर्वी, आम्ही कंदांच्या वाढीबद्दल माहिती मिळवण्यासाठी बटाट्याच्या रोपांचे एक्स-रे काढण्यास सुरुवात केली,” डॉ. गर्ट अहवाल देतात. "3D क्ष-किरणांच्या आधारे, आम्ही कंद खोदल्याशिवाय त्यांचे वजन निर्धारित करू शकतो." ही प्रक्रिया विशेषतः उष्णता सहन करणाऱ्या वाणांची निवड करण्यासारख्या कामांसाठी वापरली जाते. या उद्देशासाठी, उष्णतेच्या तणावाच्या परिस्थितीत झाडे प्रयोगशाळेत ठेवली जातात. स्कॅन नंतर कोणती झाडे तणावाचा सामना करण्यासाठी सर्वात प्रभावी आहेत, उष्णता असूनही मजबूत कंद तयार करतात.
पहिले सीटी स्कॅन फक्त जाड मुळे आणि कंदांमधूनच दाखवू शकत होते, तर नवीन प्रणाली गव्हाच्या मुळांची सूक्ष्म भूगर्भ रचना देखील कॅप्चर करू शकतात. "आमची नवीन एक्स-रे मशीन ही जमिनीखालील वनस्पतींचे भाग स्कॅन करण्यासाठी सर्वात प्रगत आणि शक्तिशाली प्रणाली आहे," डॉ. गर्ट म्हणतात.
Fraunhofer EZRT मधील संशोधक गव्हाची पाने आणि कान यांसारख्या जमिनीच्या वर असलेल्या वनस्पतींच्या भागांचे 3D डिजिटल इमेजिंग देखील करत आहेत. हा डेटा केवळ पानांचे क्षेत्र निश्चित करण्यासाठी वापरला जाऊ शकत नाही - 3D प्रतिमा वनस्पतीच्या उष्णता सहनशीलतेबद्दल देखील माहिती देतात. सूर्यापासून स्वतःचे संरक्षण करण्यासाठी वनस्पती आपली पाने वाढवते का? ताणामुळे पाने कुरळे होतात का?
Fraunhofer EZRT ऑप्टिकल प्लांट रेकग्निशन सिस्टीमची कामगिरी बियाणे कंपनी स्ट्रब D&S GmbH च्या चाचणी क्षेत्रात स्पष्टपणे दिसून आली. या प्रकरणात, दुसरा ब्लूबॉब प्रोटोटाइप वापरला गेला, एक फील्ड रोबोट जो स्वतंत्रपणे फिरतो आणि साखर बीटच्या शेतातील तण आपोआप काढून टाकतो. पंक्तींमध्ये फिरताना, तो मल्टीस्पेक्ट्रल कॅमेरा वापरून सर्व जिवंत वनस्पतींच्या प्रतिमा रेकॉर्ड करतो.
"वापरून कृत्रिम बुद्धिमत्ता प्रत्येक वनस्पतीच्या फेनोटाइपचे विश्लेषण केले जाते आणि एकतर तण किंवा बीट वनस्पती म्हणून वर्गीकृत केले जाते,” स्ट्रबमधील बियाणे संशोधनासाठी तांत्रिक केंद्राचे प्रमुख ख्रिश्चन ह्यूगेल स्पष्ट करतात.
ट्रायस्डॉर्फमधील नवीन केंद्रातील कामाच्या मुख्य क्षेत्रांपैकी एक म्हणजे फिनोटाइपिंग दरम्यान प्राप्त डेटाची प्रक्रिया. “आमचे मुख्य उद्दिष्ट लहान आणि मध्यम लोकांना समर्थन देण्यासाठी आमचे तंत्रज्ञान वापरणे आहे वनस्पती breeders", डॉ. गर्ट वर जोर देते.